Проектирование сушильного хозяйства деревообрабатывающего предприятия

,

где - температура среды в камере при прогреве пиломатериалов, назначаемая режимом начальной обработки пиломатериалов.

 кДж/м

 Расход тепла на  прогрев древесины, имеющей положительную  начальную температуру, определяем  по формуле

,

где - начальная температура древесины.

            В этом случае среднеарифметическая температура для определения удельной теплоемкости рассчитывается по формуле:

Таким образом, удельная теплоемкость

 кДж/м

Расход тепла на прогрев  древесины по среднегодовым условиям:

,

где Т – календарный фонд времени работы камеры в течение года, сут.;

  Т_отоп – продолжительность отопительного периода, сут.;

  Т _{не отапл.} – продолжительность не отапливаемого периода, сут. 

Т _{не отапл.} = Т – Т _отапл. = 365-214=151 дн

 кДж/м

         Удельный расход тепла при прогреве древесины в расчете на 1 кг испаряемой влаги

 

  кДж/кг

  кДж/кг

Определяем затраты тепла  на прогрев древесины в единицу  времени

                                                             ,

где - объем одновременно прогреваемых в камере пиломатериалов, м

       - продолжительность прогрева на каждый сантиметр толщины, ч. В зимних условиях

кВт

кВт

2.6.2. Расход тепла  на испарение влаги

    Удельный расход  тепла на испарение влаги определяется  по формуле:

где - теплосодержание отработавшего агента сушки, выходящего из штабеля,; кДж/кг

- теплосодержание свежего воздуха,  при  кДж/кг;

- удельная теплоемкость воды, ;

- температура нагретой влаги  в древесине, .

                Удельный расход тепла на испарение влаги:

                      кДж/кг

2.6.3 Расход тепла  на компенсацию тепловых потерь  через ограждение камер

           При расчёте тепловых потерь учитывают потоки тепла через ограждения и полы лесосушильных камер.

Для расчета потерь тепла  через ограждения ( кроме пола ) камер пользуемся формулой:

,

где - площадь, м² , и коэффициент теплопередачи i-го элемента ограждения;

      - температура среды внутри и снаружи камеры около i-го элемента ограждения.

Тепловые потери через  пол лесоосушительной камеры находим  по формуле:

,

где - площадь пола камеры, м²

 

Таблица 1.

Расчет площади поверхности  ограждений сушильной камеры.

Ограждения	Формула	Площадь, м²
Наружная боковая стена		15,75
Торцовая стена		10
Потолок		24,57
Пол		24,57
Двери		9,5

Значение коэффициента для  ограждений сборно-металлических камер  периодического действия с заполнением  минеральной ватой с двухсторонней  обшивкой металлическим листом  .

 кВт

 кВт

Суммарные потери тепла через  ограждения и полы камер:

кВт

Величин удельных потерь ( на 1 кг испаряемой влаги ):

  кДж/кг

Полный удельный расход тепла  на сушку пиломатериалов подсчитываем для зимний и среднегодовых условий, и складывают из отдельных статей затрат:

  кДж/кг

  кДж/кг

2.6.4. Определение  тепловой нагрузки для расчета  калориферов и расхода теплоносителя  на сушку

 

Расчет производится для  зимних условий, соответствующих максимальному теплопотреблению лесосушильной камерой.

Для камер периодического действия тепловую нагрузку (мощность калорифера) рассчитывают только на период собственно сушки (без затрат на прогрев  древесины):

 кВт

Максимальный расход горячей  воды на сушку составит:

,

где - температура горячей воды на входе в калорифер, ℃;

      - температура горячей воды на выходе из калорифера, ℃.

В случае применения водогрейных  котлов, работающих при атмосферном  давлении, с достаточной для расчета  точностью можно принимать 

,

 кг/ч

2.7. Подбор калориферов

    Агент сушки нагревают в рекуперативных поверхностных нагревателях, именуемых калориферами. Они относятся к основному виду теплового оборудования и во многом определяют энергетические и экономические показатели лесосушильных камер.

Ранее в камерах довольно широко применялись калориферы из гладких (обычных и биметаллических) труб, а также труб с накатными алюминиевыми ребрами. Однако в последние годы наиболее широко применяются стандартные  металлические пластинчатые калориферы.

 

Рис.1. Пример конструктивного  исполнения пластинчатого калорифера.

Коэффициент теплопередачи  калорифера (при водяном обогреве), отнесённый к полной внешней поверхности нагрева, определяется по формуле:

,

где - массовая скорость воздуха в живом (сжатом) сечении калорифера;

          - скорость воды в трубках.

Принимаем ориентировочно массовую скорость сушильного агента в живом  сечении 

калорифера  =4...12 кг/(м² град).

 Необходимую поверхность нагрева калорифера F_K, м², определяем по формуле

,

где  - температура теплоносителя ( для воды )

t_c - температура среды в камере (по сухому термометру), °С.

Определяем необходимую  площадь живого сечения калорифера:

,

где G₂ - количество нагреваемого сушильного агента, кг/ч (G₂ = G_шт).

По таблицам технических  характеристик модели калорифера, намеченной к установке, подбираем номер, величины F_K и f₂, которые максимально приближены к соответствующим расчетным значениям.

Выбираем калорифер КВБ- II - 12 с площадью поверхности нагрева 143,5 м² и площадью живого сечения 1,239 м².

Подсчитываеи действительную массовую скорость сушильного агента в живом сечении калорифера:

где f_ф – фактическая площадь живого сечения калорифера, м²

 кг/(м² град).

Тогда действительное аэродинамическое сопротивление будет равно:

                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        3. Аэродинамический расчет камеры

3.1. Определение  потерь напора в кольце циркуляции

    Основным требованием, предъявляемым к лесосушильным установкам, является обеспечение равномерного просыхания древесины по всему объему сушильного пространства. Для выполнения этого требования необходимы равномерное распределение сушильного агента по высоте и длине сушильного штабеля, а также значительные скорости сушильного агента по материалу, способствующие достаточно равномерному просыханию древесины по ходу движения агента сушки.

Аэродинамическая схема  лесосушильной камеры определяет взаимное расположение элементов внутреннего пространства: калориферов, вентиляторов, экранов рециркуляционных каналов, приточно-вытяжных каналов, а также размеры элементов циркуляционного контура. Поэтому от аэродинамической схемы зависят качество сушки и затраты на ее осуществление.

Существует целый ряд  достаточно эффективных аэродинамических схем камер, однако, например, для камер  периодического действия малой мощности очень хорошо себя зарекомендовала  схема с вертикально-поперечной циркуляцией, имеющая верхний рециркуляционный канал, в котором расположены вентиляторы. При такой схеме выполнены отечественные камеры СПВ - 62, УЛ - 1, УЛ - 2, УЛ - 2М, ВК - 4, а также целый ряд камер немецких фирм "Hildebrandt", "Bollmann", австрийской фирмы "Vainicek" и др. Расчетные схемы данного типа приведены на рис. 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходными данными для  аэродинамического расчета являются:

1)  количество циркулирующего  воздуха и его характеристика;

2)  конструкция и сопротивление  калорифера.

Определяем (согласно расчетной  схеме) скорость циркуляции на отдельных участках , м/с:

^,

где V_B - количество циркулирующего агента сушки, м /ч (V_B = V_шт=59616);

        ^_ площадь канала, м².

Затем   производится  расчет   потерь  давления  на  каждом  участке :

,

где р - плотность воздуха, кг/м ;

    - скорость воздуха на участках, м/с;

      - коэффициент сопротивления на участках.

Наименование местных  сопротивлений:

1. - вентиляторная перегородка;

2)  - пластинчатый калорифер;

3), 5), 9), 11) -  повороты под  углом  ;

4),10),12) -  прямые участки;

6) -  вход в штабель;

7) - штабель;

8) - выход из штабеля.

 

Определение скорости циркуляции агента сушки по каждому участку:

 

УЧАСТОК 1. Вентиляторная перегородка.

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

,

где - диаметр вентилятора, ;

- число вентиляторов, работающих  в камере; .

  

УЧАСТОК 2. Пластинчатые калориферы.

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

,

где - число установленных в камере калориферов, 1;

- живое сечение одного калорифера, м²

 

УЧАСТКИ 3; 5; 9; 11. Повороты под  углом  .

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

                                                                                  

где - ширина бокового газохода , В=0,4 м;

_Н- высота камеры,

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

 

УЧАСТОК 6. Внезапное сужение  потока агента сушки (вход в штабель).

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

,

где - живое сечение штабеля, м²

- количество штабелей в камере,

м²     

УЧАСТОК 7. Штабель.

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

м²   

УЧАСТОК 8. Внезапное расширение потока агента сушки (выход из штабеля).

Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки:

 м²  

УЧАСТКИ 4,10, Прямые участки.

 

Расчет скорости движения агента сушки и живых сечений  в контуре циркуляции сушильной  камеры:

Таблица 2.

Номер участка	1	2	3;5;9;11	6	7	8	4;10;12
Поперечное сечение канала, свободное для прохождения агента сушки, м².	1,57	1,239	1	6,6	6,6	6,6	1
Скорость движения агента сушки, м/с.	8,4	10,1	13,2	2	2	2	13,2