Курсовая работа: Реконструкция установки для сушки древесины
Курсовая работа: Реконструкция установки для сушки древесины
Содержание
Введение
1.
Основные сведения
2.
Технологический расчет
3.
Тепловой расчёт
4.
Аэродинамический расчет
5.
Описание технологического процесса
Список
литературы
Введение
Сушка древесины
относится к одному из важнейших процессов тех-нологии деревообработки,
направленных на повышение качества и долговечности изделий из нее. Из-за
применения недосушенной или некачественно просушенной древесины народное
хозяйство несет большие убытки.
Основным средством
увеличения объемов подвергаемых сушке пиломатериалов и улучшения качества сушки
является строительство новых и реконструкция устаревших сушилок. Практически
все установки в качестве источника тепла имеют паровой калорифер. Пар,
подаваемый в теплообменники и используемый для начального прогрева древесины, а
также для промежуточных и конечных влаготеплообработок, имеет одну природу: это
сухой насыщенный пар различного давления с температурой до 155с.
Однако в настоящее
время на большинстве предприятий лесного комплекса в основном используются
водогрейные котлы низкого давления, укомплектованные топками, в которых
сжигаются древесные отходы различного вида, и практически нет технологического
пара для целей сушки. Сушка в таких предприятиях ведется только по мягким
режимам, влаготеплооработка, как правило, не проводится.
В связи с этим вопросы
рационального проектирования, выбора наиболее целесообразных способов сушки,
разработки более совершенных технологических и конструктивных схем камер
приобретают особую актуальность.
1.
Основные
сведения
Лесосушильная камера
типа ИнтерУРАЛ была разработана в 1991г., учитывая преимущества созданной ранее
камеры УРАЛ-72, а также прошла всесторонние испытания, как на стенде, так и в
промышленных условиях.
Идея и универсальность
установки заключалась в том, что, имея однотипный корпус, вентилятор и систему
автоматики, она отличалась внутри данного класса установок только конструкцией
источника тепла. Его конструктивные особенности, в свою очередь, отличались
друг от друга применяемым видом теплоносителя. Дополнительно, с целью получения
пиломатериала наивысшего качества в конструкции камеры были использованы все
достижения уральских разработок по аэродинамике равномерной раздачи сушильного
агента по штабелю пиломатериалов.
Для упрощения
конструкции и технологии изготовления в камерах исключено реверсирование потока
воздуха по штабелю.
При обозначении типов
камер принята следующая система классификации:
цифры после дефиса-1,
2-количество штабелей в камере;
буквы - теплоноситель,
тип источника тепла или характеристика корпуса камеры: п – паровая; в –
водяная; э – электрическая с тэнами; и – индукционная; тг – с топочными газами;
КГ – контейнерная газовая; МД – малогабаритная, деревянная; МЭ –
малогабаритная, электрическая.
В камерах для
побуждения движения воздуха стоит роторный цен-тробежный вентилятор,
конструкции проф. Микита Э.А., унифицированный, с радиальными лопатками (для
повышения надежности и долговечности его частота вращения n=250-270 об/мин).
Корпус сушильных камер
конструкции «ИУ» состоит из металличе-ских панелей (типа «сэндвич») с
теплоизоляцией из минераловатных материалов. Внутренняя обшивка камер выполнена
из нержавеющей стали, наружная – из профильного оцинкованного стального листа.
Монтаж корпуса камеры осуществляется непосредственно у заказчика, на месте
эксплуатации.
Камеры отличаются друг
от друга, как это отмечалось выше, только источником тепла: в паровых и водяных
(ИУ – 1гв) – это компактные биметаллические калориферы.
Технологические
показатели камеры ИУ – 1гв.
Габаритные размеры
штабеля, м 6,6х1,8х2,6
Число штабелей, шт 1
Вместимость камеры 14,7
Годовая
производительность, м3 1000
Побудитель циркуляции центробежный
вентилятор№20
Производительность
вентилятора, тыс.м3/ч 72,0
Установленная мощность
электродвигателей, кВт 11,0
Скорость воздуха в
штабеле, м/с 2,3
Тепловое оборудование БМК
Источник тепла горячая
вода
Масса, т 7,8
2.
Технологический расчет
2.1
Пересчёт объёма фактического материала в объём условного материала
Для учёта и
сопоставления фактической производительности камер с плановой, а также для
составления производственных программ лесосушильных цехов установлена учётная и
плановая единица – кубический метр условного пиломатериала.
Условному материалу
эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1000 мм, высушенные по II
категории качества от начальной влажности 60% до конечной влажности 12%.
Объём высушенного или
подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации Ф пересчитывается
в объём материала У (м3 усл.) по формуле:
У=Ф bоб.усл
tоб.ф
/ tоб.услbоб.ф,
(2.1)
где Ф – объём
фактически высушенного или подлежащего сушке пиломатериала данного размера и
породы (задаётся в спецификации), м3;
bоб.усл
– коэффициент объёмного заполнения штабеля условным пиломатериалом;
tоб.ф
– продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного
размера и породы, суток;
tоб.усл
– продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток;
bоб.ф
– коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом.
Кп=bоб.усл/tоб.усл,
(2.2)
где Кп –
пересчётный коэффициент.
У=Ф.Кп.tоб.ф/bоб.ф,
(2.3)
Определение
продолжительности сушки в камере периодического действия.
Общая продолжительность
сушки, включая прогрев и влагообработку, находится по формуле:
t=tисх.
.Ар.Ац.Ав.Ак.Ад
+ tзаг,
(2.4)
где tисх.
– исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и
размеров низкотемпературным режимом от начальной влажности 60% до конечной
влажности 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности
(расчётная скорость сушильного агента по материалу 2 м/с), ч;
tзаг
– время на загрузку и выгрузку штабелей из камеры, равную 0.1 суток или 2.4
часа;
Ар; Ац;
Ав; Ак; Ад – коэффициенты,
учитывающие категорию режима Ар; интенсивность циркуляции Ац;
начальную и конечную влажность Ав; качество сушки Ак;
длину материала Ад.
Таблица 2.1 -
Определение продолжительности сушки пиломатериалов
Таблица 2.2 - Пересчёт
объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала.
2.2
Определение производительности камер в условном материале
Пу=335
Кп Г, м3усл/год, (2.5)
где Пу
– годовая производительность в условном материале, м3усл/год;
Кп
– пересчётный коэффициент;
Г
– габаритный объём штабелей, м3
Г=n.l.b.h
, м3, (2.6)
где n
– число штабелей в камере,
l,
b, h
– соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м.
Пу=335.0.065(6.6.1.8.2.6)=672,6
м3усл/год.
2.3
Определение необходимого количества камер
Необходимое количество камер
для выполнения заданной программы определяется по формуле:
Пкам=SУ/Пу,
(2.7)
где SУ
– общий объём условного материала, подсчитанный по формуле:
SУ=У1+У2+…+Уn
(2.8)
Пу
– годовая производительность одной камеры в условном материале, подсчитанная по
формуле:
Пкам=9429,77/672,6=14
шт.
Принимаем 20 камер типа
ИУ‑1гв.
2.2
Тепловой расчёт
Выбор расчетного
пиломатериала.
За расчётный материал в
практике проектирования лесосушильных камер выбирается наиболее быстросохнущий
пиломатериал. Тепловое оборудование, рассчитанное по быстросохнущему
пиломатериалу, надёжно обеспечит сушку пиломатериалов всех пород и сечений.
Выбираем из нашей
спецификации пиломатериалов, подлежащих сушке, хвойные доски (сосна), сечением
25х150 и длиной 6500 мм.
2.2.1
Определение массы испаряемой влаги
Масса влаги, испаряемой
из 1 м3 пиломатериалов, m1м3,
кг/м3
, (2.9)
где - базисная
плотность расчетного пиломатериала, кг/м3, определяется
из таблицы 1 [5];
Wн,
Wк
– начальная и конечная влажность древесины, %.
Масса влаги, испаряемой
за время одного оборота сушильной камеры, mоб.кам.,
кг/об.
mоб.кам.
= m1м3Е=252.8,3=2091,6
кг/об. (2.10)
Е= Г.вф=6,5.1,8.2.0,356=8,3
м3, (2.11)
где Е - емкость
камеры, м3;
Г
- габаритный объем всех штабелей, загружаемых в камеру, м3;
вф
– коэффициент объемного заполнения штабеля расчетным пиломатериалом.
Масса влаги, испаряемой
из камеры в секунду, кг/с,
,
(2.12)
где суш.ф. - общая
продолжительность сушки, ч.
tс.ф
= tс –
(tп
+ tкон.ВТО)
= 121,5 – (3,75 + 2) = 115,75ч, (2.13)
где tс
– продолжительность сушки расчетного материала, ч;
tп
– продолжительность начального прогрева материала, ч, (по 1,5 часа на каждый
сантиметр толщины, т.е. 3,75 ч.);
tкон.ВТО
– продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО), ч, (2часа).
Расчетная масса
испаряемой влаги, кг/с
Мр=Мс.
ч, (2.14)
где ч –
коэффициент неравномерной скорости сушки.
Коэффициент
неравномерной скорости сушки рекомендуется прини- мать для камер периодического
действия при сушке воздухом при Wк=<12%.
Мр=0,005.1,3=0,0065
кг/с.
2.2.2
Выбор режима сушки
Режимы сушки выбираются
в зависимости от породы, толщины и назначения расчетного пиломатериала,
требований, предъявленных к качеству сухой древесины.
Выбираем II
категорию качества – для пиломатериалов и заготовок в столярно-мебельном
производстве.
Выбираем
низкотемпературный режим 2 – М (по ГОСТ 19773-84).
Таблица 2.4 -
Параметры сушильного агента
Влажность древесины, % |
t,0C
|
Dt,0C
|
j |
>35 |
57 |
5 |
0,77 |
35-25
|
61
|
9
|
0,62
|
<20 |
77 |
25 |
0,29 |
2.2.3
Определение параметров агента сушки на входе в штабель
При сушке влажным
воздухом расчетную температуру t1
и степень насыщения ц1 агента сушки, входящего в штабель, назначают
по средней ступени режимов, где t1=
tс
(tс
– температура «сухого» термометра второй ступени режима) и ц1= ц..
Влагосодержание d1,
теплосодержание I1,
плотность с1 и приведенный удельный объем Vпр1
определяют по Id-диаграмме.
t1=61
0С; j1=0,62;
d1=99
г/кг;
Vпр1=1,12
м3/кг;
I1=320
кДж/кг;
r1=0,985
кг/м3 .
2.2.4
Определение объема и массы циркулирующего агента сушки
Определение объема
циркулирующего агента сушки за одну секунду, м3/с:
Vc=Vшт.Fж.сеч.шт=2,0.5,85=11,7
м3/с, (2.15)
где Vшт
–
расчетная скорость циркуляции по штабелю, м/с;
Fж.сеч.шт
– живое сечение штабеля, м2.
Fж.сеч.шт=
n1.lшт.hшт
(1-вв)=1.6,5.1,8(1-0,5)=5,85
м2, (2.16)
где n1-
количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, идущему
в одном направлении;
lшт
– длина штабеля, м;
hшт
- высота штабеля, м;
вв
– коэффициент заполнения штабеля по высоте, определяют из соотношения:
вв= (2.17)
где S-
толщина расчетного пиломатериала, мм.
Масса циркулирующего
агента сушки mц
на 1 кг. испаряемой влаги.
При сушке влажным
воздухом, кг/кг исп. влаги:
(2.18)
где V1
–
приведенный удельный объем влажного воздуха, определяемый по Id-
диаграмме, м3/кг.
2.2.5
Определение параметров агента сушки на выходе из штабеля
Параметры отработавшего
агента сушки (влажного воздуха) на выходе из штабеля.
Для расчетов процесса
сушки необходимо знать не только параметры входящего в штабель сушильного
агента, но и параметры его на выходе из штабеля: t2,
ц2, d2,
I2,
с2, V2.
При сушке воздухом
влагосодержание, г/кг,
(2.19)
Параметры t2,
ц2 определяют
после построения процесса сушки на Id-диаграмме.
При теоретическом
построении процесса испарения влаги теплосодержание воздуха I2
на
выходе из штабеля принимают равным теплосодержанию I1
воздуха, входящего в штабель, т.е. I2=I1.
Приведенный удельный
объем V2
и плотность с2 выходящего из
штабеля отработавшего агента сушки принимают равными объему V1
и плотности с1 входящего в штабель агента сушки, т.е. V2=V1,
с2= с1.
I1
= I2 = 320 кДж/кг;
V2=V1=1,12
м3/кг;
с2= с1=0,985
кг/м3 .
t2
= 59 0C; j1=0,7;
Уточнение объема и
массы циркулирующего агента сушки:
mц
= 1000/(d2
– d1)
=
1000/(99,5 – 99) = 2000,0 кг/кг. исп.влаги; (2.20)
Vц
= mцMрVпр1
= 1607,14х0,0065х1,12= 11,7 м3/с; (2.20)
Gц
= mцMр
= 1607,14х0,0065 = 10,45 кг/с. (2.21)
2.2.6
Определение объема свежего воздуха и отработавшего агента сушки, удаляемого из
камеры
Масса свежего воздуха и
отработавшего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг. исп. влаги:
mo= (2.22)
где do
– влагосодержание свежего приточного воздуха, поступающего в камеру, г/кг.
При поступлении свежего
воздуха из цеха, коридора управления принимают do=10-12г/кг.св.в.
Объем свежего воздуха,
поступившего в камеру, м3/с:
Vo=Mp
. mo.
Vo.пр=0,0065.
11,43.0,87=0,065
м3/с
(2.23)
где Vo.пр
– приведенный удельный объем свежего воздуха. При температуре to=20oC,
Vo=0,87 м3/кг.
Объем отработавшего
агента сушки, выбрасываемого из камеры, м3/с:
Vотр.=Мр.moV2=0,0065.11,43.1,12=0,08
м3/с (2.24)
где V2
–
удельный объем отработавшего агента сушки, принимаемый равным V1,
м3/кг.
Площадь поперечного
сечения вытяжного канала:
fкан
= Vотр/vкан
= 0,08/2 = 0,04 м2 (2.25)
где vкан
– скорость движения отработавшего агента сушки.
Площадь поперечного
сечения приточного канала:
fкан
= Vо/vкан
= 0,065/2 = 0,0325 м2 (2.26)
2.2.7
Определение расхода тепла на сушку древесины
Страницы: 1, 2
|