Гидротермическая обработка

 

3.2 Расчет количества сушильных  камер

Определяем продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов и условного материала по формуле 5.8 [2] с.123:

                                             τоб = τц + τзр                                                                                              (3.7)

где τзр – продолжительность загрузки и разгрузки камер периодического действия, сут. Принимаем τзр = 0,1 сут.

τоб1 = 4,6 + 0,1 = 4,7 сут.; τоб2 = 7,7 + 0,1 = 7,8 сут.; τоб3 = 5,8 + 0,1 = 5,9 сут.;

 

 

τоб4 = 4,2 + 0,1 = 4,3 сут.; τоб у. = 3,2 + 0,1 = 3,3 сут.

По формуле 5.19 [2] с. 126 рассчитываем коэффициент продолжительности оборота камеры:

                                                 kτ = τоб/ τоб у.                                                                                      (3.8)

kτ1 = 4,7/3,3 = 1,42; kτ2 = 7,8/3,3 = 2,36; kτ3 = 5,9/3,3 = 1,79; kτ4 = 4,3/3,3 = 1,3;

 

Расчет объемного коэффициента заполнения штабеля определяем по формуле 5.11 [2] с.123:

β = βв· βш· βд· [(100 – Уv) / 100],                            (3.7)

 

где βв - коэффициент заполнения штабеля по высоте;

 βш - коэффициент заполнения штабеля по ширине табл.5.2.[2] с 124;

 βд - коэффициент заполнения штабеля по длине;

 Уv - объемная усушка, %.

Коэффициенты заполнения штабеля по длине и по высоте заданными пиломате-риалами были рассчитаны  в разделе 3.1. Их значения равны:

βв1 = βв4 = βв у = 0,615, βв2 = 0,667, βв3 = 0,706;

βд1 = βд2 = 0,795, βд2 = βд3 = 0,91, βд у = 0,85.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине зависит от вида пиломатериа-лов и способа их укладки. Учитывая, что заданные пиломатериалы обрезные и спо-соб укладки без шпаций ( т.к. принудительная циркуляция и ω>1м/с), согласно рекомендациям табл. 5.2 [2] с. 124 принимаем коэффициент заполнения штабеля по ширине βш = 0,90.

Объемную усушку определяем по формуле 5.16 [2] с. 125:

 

Уv = kv × (W' - Wк),                                            (3.9)

 

где Kv - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины;

W'- влажность, для которой устанавливают номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %,( W'=20%);

Wк - конечная влажность пиломатериалов , согласно условия Wк = 12 и 10%.

Wк.у - конечная влажность пиломатериалов, %.

Согласно табл. 4 [2, с.214] коэффициент объемной усушки равен:

для березы: Кv = 0,54; для липы: Кv = 0,50; для условного материала: Кv = 0,44.

Уv1 = Уv2 = Уv у 0,54 × (20 - 12) = 4,32 %

Уv3 = Уv4 = 0,50 × (20 - 10) = 5 %

 

 

 

 

Рассчитаем объемный коэффициент заполнения штабеля:

β1 = 0,615· 0,9· 0,795· [(100 – 4,32) / 100] = 0,421;

β2 = 0,667· 0,9· 0,795· [(100 – 4,32) / 100] = 0,457;

β3 = 0,706· 0,9· 0,91· [(100 – 5) / 100] = 0,549;

β3 = 0,615· 0,9· 0,91· [(100 – 5) / 100] = 0,478;

βу = 0,615· 0,9· 0,85· [(100 – 4,32) / 100] = 0,450.

Обобщим полученные данные в табл. 3.3

Таблица 3.3 – Объемный коэффициент заполнения штабеля

Порода древесины	Размеры поперечного сечения S×b, мм	Коэффициент заполнения штабеля по			Объемная усушка, %	Объемный коэффициент заполнения штабеля
		длине	ширине	высоте
Береза	40×125	0,875	0,9	0,615	4,32	0,421
	50×150	0,875	0,9	0,667	4,32	0,457
Липа	60×100	1	0,9	0,706	5	0,549
	40×150	1	0,9	0,615	5	0,478
Условный материал		0,85	0,9	0,615	4,32	0,450

Определяем коэффициент вместимости камеры по формуле 5.20 [2] c.126:

                                         kЕ = βу/βф                                                                                                      (3.10)

где βу – объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

βф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

kЕ1 = 0,45/0,421 = 1,06, kЕ2 = 0,45/0,457 = 0,98,

kЕ3 = 0,45/0,549 = 0,82, kЕ4 = 0,45/0,478 = 0,94.

Рассчитываем переводной коэффициент по формуле 5.18 [2] с.126:

                                                   k = kτ· kЕ                                                                                           (3.11)

k1 = 1,42·1,06 = 1,50, k2 = 2,36·0,98 = 2,31,

 k3 = 1,79·0,82 = 1,47, k4 = 1,3·0,94 = 1,22.

Производим перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов в объем условного материала по формуле 5.21 [2] с.126:

                                                 Vу = Vф·k                                                      (3.12)

где Vф – объем фактического материала, м3/год;

k – переводной коэффициент.

Из задания известно, что Vф1 = Vф2 = Vф3 = 1000 м3/год и Vф4 = 1500 м3/год

 

 

Тогда  Vу1 = 1000·1,50 = 1500 м3/год, Vу2 = 1000·2,31 = 2310 м3/год, Vу3 = 1000·1,47 = 1470 м3/год, Vу4 = 1500·1,22 = 1830 м3/год.

Производительность цеха в условном материале составит:

Vц. у = 1500 + 2310 + 1470 + 1830 = 7110 м3/год.

Производительность камеры при сушке условного материала  рассчитываем по формуле 5.6 [2] с.123:

                                   Пу = (Тг/τоб.у.) · Еу                                                       (3.13)

где Тг – период времени за который определяется производительность, сут.

Еу – вместимость камеры в условном материале, м3.

Вместимость камеры в условном материале определим по формуле 5.9 [2] с.123:

                                               Еу = Еш.у·u                                                      (3.14)

где Еш.у – вместимость штабеля в условном материале, м3;

u – количество штабелей в камере. u = 1.

Вместимость штабеля в условном материале определяется по формуле 5.10 [2] с.123:

                                              Еш.у = L·B·H·βу                                                 (3.15)

где L, B, H – длина, ширина и высота штабеля, м.

Еш.у = 4,4·1,5·2·0,45 = 5,94 м3

Еу = 5,94·1 = 5,94 м3

Тогда производительность камеры при сушке условного материала, принимая Тг = 335сут.,  равна:

Пу = (335/3,3) · 5,94 = 603 м3

Определим требуемое количество сушильных камер по формуле 5.23 [2] с.126:

                                             N = Vц. у/ Пу                                                      (3.16)

N = 7110/603 = 11,8.

Принимаем к установке 12 сушильных камер AS-1.

3.3 Расчет вспомогательного  оборудования

Загрузка сушильной камеры AS-1 осуществляется рельсовым транспортом. Формирование и разборку штабелей будем осуществлять с помощью лифтов.

Расчет количества лифтов и траверсных тележек производим по формуле 3.4 [3] с.19:

                                            Ni =

 

 

где Vфi – объем i-го фактического материала, подлежащего сушке, м3/год;

Пi – производительность оборудования, м3/смену;

Тр – количество рабочих дней в году;

Nс – количество рабочих смен.

Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней, т.е. Тр = 365 – 9 = 356 дней.

Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке штабелей    nc = 1, а для траверсной тележки nc = 1.

Согласно приложению 6 [3] с.94, производительность труда при формиро-вании при помощи лифта штабелей из пиломатериалов толщиной S > 32 мм принимаем П = 55 м3/смену, а при разборке штабелей принимаем П = 120 м3/смену. Производительность траверсной тележки принимаем среднее значение П = 270 м3/смену.

Определяем нужное количество лифтов для формирования и разборки штабелей:

N1 =

N2 =

Принимаем для установки в цехе два лифта. Один на участке формировки, а другой на участке разборки штабелей.

Рассчитаем количество траверсных тележек:

N2 =

Принимаем одну траверсную тележку, которая с запасом обеспечит транспор-тировку пиломатериалов.

Количество подштабельных мест на складах сырья и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5 [3] с.19:

                                            Ш =

где Ешi – вместимость штабеля i-го фактического материала, м3;

 nз – количество смен, на которых должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

Определим вместимость штабеля по формуле 5.10 [2, с.123]:

Еш.1 = 3,5·1,5·2·0,421 = 4,42 м3, Еш.2 = 3,5·1,5·2·0,457 = 4,80 м3,

Еш.3 = 4·1,5·2·0,549 = 6,59 м3, Еш.4 = 4·1,5·2·0,478 = 5,74 м3

 

Определим количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е. nз = 3.

 

 

Ш1 =

Приняв шестисменный запас, определим количество поштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:

Ш2 =

Принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов Ш1 = 6 шт., а на складе сухих – Ш2 =12 шт.

 

 

 

 

4 Тепловой расчёт

Тепловой расчет сушильных камер производится с целью определения расхода теплоты на сушку, выбора и расчета теплового оборудования, расхода теплоносителя.

За расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из спецификации: в нашем случае это липовые доски толщиной 40 мм, сохнущие по режиму О3-Н.

4.1 Определение  массы испаряемой влаги

Массу влаги D1, кг/м3, испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле 4.1 [3] с.23:

D1 = rБ× (Wн - Wк) / 100                                   (4.1)

где  rБ - базисная плотность расчетного материала, кг/м3;

Wн - начальная влажность расчетного материала, %;

Wк - конечная влажность расчетного материала, %.

Базисная плотность расчетного материала равна 400 кг/м3 по табл.4 [2] c. 214.

D1 = 400 × (60 - 10) / 100 = 200 кг/м3

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры Dоб, кг, определяем по формуле по формуле 4.2 [3] с.23:

Dоб = D1 × Е ,                                           (4.2)

где  Е - вместимость камеры, м3 рассчитываем по формуле 5.9 [2] с.123:

Е = Eш· u                                              (4.3)

где Eш – вместимость штабеля, которая была рассчитана в разд.3.3, м3;

u – количество штабелей в камере.

Е = 6,31· 1 = 6,31 м3.

Dоб = 200 × 6,31= 1262  кг.

Массу влаги Dс, кг/м3, испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле 4.3 [3] с.23:

Dс = Dоб / (3600 × tс),                                            (4.4)

где  tс - продолжительность сушки расчетного материала, ч.

Продолжительность сушки tс расчетного материала определим по формуле 4.4 [3] с.23:

 

 

tс = tц - (tнп + tквто+tпвто),                                                                     (4.5)

где  tц - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

tнп - продолжительность начального прогрева, ч;

tквто - продолжительность КВТО, ч;

tпвто - продолжительность ПВТО, ч.

tс =99,8 – (7,5 + 3 + 0) = 9,5 ч

Dс  = 1262/(3600 × 9,6 ) = 0,036  кг/с

Расчетную массу испаряемой влаги mр, кг/с определяем по формуле 4.5 [3] с.23:

Dр= Dс × k.н.с,                                                      (4.6)

где  k.н.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. Согласно рекомендациям, [3] с.23, при Wк = <12 % k.н.с = 1,3. Таким образом:

Dр= 0,036× 1,3= 0,047 кг/с.

 

4.2 Определение параметров  агента сушки

Температуру t1 и степень насыщенности j1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 3.3).

t1 = 68˚С

Dt = 8˚С

j1 = 0,71

Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара выводим из формулы 1.12 [2, с. 22]:

pп1 = j1×pн1                                                  (4.7)

где pн1 – давление насыщения водяного пара при температуре t1, Па. По таблице 1 [2] с.211путем интерполяции определяем, что при температуре воздуха 68 ˚С pн1=28700 Па.

pп1 = 0,71× 28700 = 20377 Па

Влагосодержание воздуха определяем по формуле 1.14 [2] с. 23 :

d1 = 622 × pп1 / (pa-pп1)                                               (4.8)

где pa – атмосферное давление воздуха, Па. Принимаем pa = 100000 Па.