Проектирование сушильного хозяйства деревообрабатывающего предприятия

  Министерство образования  Российской Федерации

Уральский Государственный  Лесотехнический Университет

Кафедра древесиноведения и специальной обработки древесины

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

« Проектирование сушильного хозяйства деревообрабатывающего  предприятия»

 

 

 

Проект выполнил:

 

Руководитель проекта:

 

 

 

 

                                                   Екатеринбург 2012

 

Содержание

 

 

Введение…………..………………………………………………………….3

1. Технологический расчет лесосушильной камеры………………...5

 

2. Тепловой расчет лесосушильной камеры…………………………13

 

3. Аэродинамический расчет лесосушильной камеры……………...30

 

4. Планировка цеха………………………………………………....…39

 

Список используемой литературы…………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Сушка – процесс удаления влаги из материала путем её испарения. Сушка пиломатериалов – одна из важнейших операций в технологическом процессе лесопиления и деревообработки. Сушка предохраняет древесину от поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами в процессе её хранения и транспортирования, предупреждает изменение формы и размера древесины в процессе изготовления и эксплуатации изделий из неё, улучшает качество отделки и склеивания древесины.

На долю деревообрабатывающей промышленности приходится 3% объема промышленного  производства Свердловской области, что  представляется незначительной величиной. Но данная отрасль является неизменной составляющей профиля нашего региона, располагающего обширными лесными  массивами площадью около 20 тыс. км . Лесные ресурсы всего уральского региона оценивают примерно в 4 млрд. , среди них более двух третьей  приходится на готовую к валке древесину. Нормальное ведение лесного хозяйства требует ежегодной рубки около 27 млн. древесины, достигается же только половина этого показателя. При этом наносится ущерб хвойным лесам, так как вырубается этой древесины больше, чем целесообразно.

В этих условиях исключительно  важное хозяйственное значение приобретает  точная сушка древесины, так как  древесина только после достаточной  просушки она приобретает биологическую  стойкость против гниения, способность  сохранять форму и размер деталей  в изделии, максимальную механическую прочность при минимальной плотности, хорошо обрабатывается, имеет минимальную  теплопроводность.

Отсюда можно сделать  вывод, что операция по сушке древесины  качественной, облагораживающей древесину  как материал, следовательно, проведение самой этой операции должно осуществляться  на высоком качественном уровне с  соблюдением всех технологических  требований. Однако в действительности эти требования по ряду причин не выполняются, что приводит к потерям древесины  с большими внутренними напряжениями, недосушенной древесины.

Существенно то, что потери возникают при остром дефиците деловой  древесины на этом же производстве. Значит, требуется дополнительные ее поставки, заготовки с экономическими и экологическими издержками.

Наоборот, применение надлежащей техники и технологий позволяет  сохранять качество древесины, уменьшить  потери при сушке, то есть способст-

вует в конечном итоге увеличению товарной продукции высокого качества.

Поэтому вопросы разработки новых сушильных камер, проектирование сушильных цехов и участков, модернизации и реконструкции действующих, внедрение  новых, прогрессивных режимов сушки, взамен морально устаревших является актуальным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      1.Технологический расчет

        Целью технологического расчета является определение необходимого количества камер для высушивания заданного годового объёма пиломатериалов или определения производительности сушильного цеха после реконструкции сушильных камер.

Для учета и сопоставления  фактической производительности камер  с плановой, а также для составления производственных программ лесосушильных цехов установлена учетная и плановая единица – кубический метр условного пиломатериала.

                     1.1 Определение режима сушки пиломатериалов

      Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента, координированное по времени или по состоянию древесины. Стандартные режимы координированы по влажности древесины. При сушке пиломатериалов применяют режимы с повышающейся по ходу процесса жесткостью.

Жесткость режима характеризует  скорость испарения влаги из материала  в среде заданного этим режимом  состояния. При повышении температуры  и снижении степени насыщенности ( повышении психрометрической разности) сушильного агента жесткость режима увеличивается.

Безопасность режима –  обеспечение сохранения целостности  древесины при сушке. Если внутренние напряжения, возникающие в древесине  при сушке, меньше предела прочности  древесины в режимных условиях, то безопасность обеспечивается. В противном  случае могут возникнуть нарушения  целостности древесины – трещины.

Характер развития внутренних напряжений при сушке обуславливает  требования к допустимой жесткости  режима и параметрам среды во время  сушки. В начальной стадии при определенной заданной температуре поддерживается высокая степень насыщенности, а затем при снижении влажности древесины температура повышается, а степень насыщенности уменьшается.

 

 

В стандартных режимах  в качестве определяющих параметров сушильного агента приняты температура  , степень насыщенности , психрометрическая разность , где - температура смоченного термометра психрометра.

Режимы сушки регламентируют состояние сушильного агента при  входе его в штабель. Это определяет место установки в камере психрометров. Если по конструктивным причинам датчики  установлены не на месте входа  потока в штабель, в их показания  должны вводиться поправки, устанавливаемые  контрольными измерениями.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню. Различают режимы низкотемпературного и высокотемпературного процессов.

Режимы низкотемпературного  процесса предусматривают использование  в качестве сушильного агента влажного воздуха с температурой в начальной  стадии ниже 100 . Установлено три категории этих режимом: мягкие, нормальные и форсированные.

Режимы высокотемпературного процесса предусматривают использование  в качестве сушильного агента перегретого  пара атмосферного давления с температурой выше 100 .

Выбор в каждом конкретном случае режимов той или иной категории  производится с учетом характера  их воздействия на свойства древесины. В лесопильно-деревообрабатывающей промышленности высокотемпературные  режимы почти не применяют, так как  они вызывают потемнение древесины  и некоторое снижение её прочности.

Мягкие режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе прочности и цвета, рекомендуют для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов внутрироссийского потребления высших сортов.

Нормальные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных показателей древесины  с возможными незначительными изменениями  её цвета, рекомендуется для сушки  пиломатериалов внутрироссийского потребления до любой конечной влажности.

Форсированные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический  изгиб, растяжение и сжатие, но при  некотором ( до 20%) снижении прочности на скалывание и раскалывание с возможным потемнением древесины, рекомендуется для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

В зависимости от назначения пиломатериалов сушку проводят: до транспортной влажности – нормальными  режимами в камерах с циркуляцией  любой интенсивности, а в случаях, когда требуется сохранить естественный цвет древесины, - мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1 м/с; до эксплуатационной влажности – нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой  интенсивности; в случаях, когда предъявляются особо высокие требования прочности древесины, - мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции не менее 1 м/с, а в случае, когда допустимо снижение прочности древесины – форсированными режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1,5 м/с.

Категорию режима сушки определяем исходя из возможностей проектируемой  камеры, а именно максимальной температуры  в рабочем пространстве камеры.  При этом        t_max≥t₃

где t_max-максимальная температура в рабочем пространстве камеры, °С;

t₃ – температура III ступени режима сушки пиломатериалов, °С.

Исходя из исходных данных: порода – кедр, толщина – 25 мм, ширина – 180 мм, t_max = 75-77°С.

Средняя влажность древесины	Параметры режима	Толщина пиломатериалов 25 мм
>30	t, °C Δt, °C φ	57 5 0,77
30-20	t, °C Δt, °C φ	61 9 0,62
<20	t, °C Δt, °C φ	77 25 0,29

Выбираем мягкий режим сушки 2М со следующими параметрами:

 

 

 

 

 

 

 

порода –берёза, толщина –32 мм, ширина – н/обр , t_max = 75-77°С.

Выбираем мягкий режим сушки 6В со следующими параметрами:

Средняя влажность древесины	Параметры режима	Толщина пиломатериалов 32 мм
>30	t, °C Δt, °C φ	57 4 0,81
30-20	t, °C Δt, °C φ	61 7 0,7
<20	t, °C Δt, °C φ	77 23 0,32

1.2 Определение продолжительности  сушки в камерах периодического  действия при низкотемпературном  процессе

 

Общая продолжительность  сушки определяется по выражению:

τ_суш= τ_исх ∙ А_р ∙ А_и ∙ А_в ∙ А_к ∙ А_д

где τ_исх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров:

τ_исх1= 94 ч

τ_исх2= 55 ч

τ_исхУ= 55 ч

        А_р- коэффициент, учитывающий жесткость применяемого режима сушки. Для мягкого режима сушки А_р=1,7

А_ц- коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере. Его находят в зависимости от произведения и скорости циркуляции ω_ц.

А_исх1=94*1,7=159,8 ч=0,93

А_исх2=55*∙1,7=93,5 ч=0,79

А_исхУ=88*1,7=149,6ч=0,913

А_в- коэффициент, зависящий от начальной и конечной влажности.

А_в1=1,11

А_в2=1,0

А_к- коэффициент, учитывающий длительность влаготеплообработки и кондиционирования древесины в камере. Для II категории качества сушки А_к=1,05

А_д- коэффициент, учитывающий длину материала. Для пиломатериалов А_д=1,0.

Общая продолжительность сушки:

τ_суш1=94*1,7*0,93*1,11*1,05*1=173 ч=7,21 сут

τ_суш2=55*1,7*0,79*1,0*1,05*1=73,55 ч=3,13 сут

τ_сушУ=88*1,7*0,913*1,0*1,1*1=133,72ч = 6,23 сут

        1.3 Расчет производительности лесосушильных камер на материале заданной характеристики

 

Производительность камеры при сушке пиломатериалов определенной характеристики рассчитывают на заданное календарное время по формуле:

П= n ∙ E

Где n – число оборотов камеры в течении заданного времени;

E – вместимость камеры, м³ древесины.

Число оборотов камеры в  год определяется по выражению:

где С – коэффициент технического использования камер, С=0,92;

τ – продолжительность оборота камеры, сут.

Для камер периодического действия:

τ = τ_суш.+ τ_з.р.., сут.

где τ_суш – продолжительность процесса сушки

τ_з.р.- время загрузки и разгрузки камеры (принимаем 0,1 сут.)

Отсюда:                      τ₁ = 7,21+ 0,1=7,31 сут.

                                               τ₂ =3,23+0,1=3,33 сут.