Проект сушильного цеха на базе камеры СПВ- 62М

 

            

              2.1.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

 

Общая продолжительность сушки фактического и условного материала, включает начальный прогрев и влаготеплообработки, определяется по формуле:

τсуш = τисх×Ар×Ац×Ав×Ак×Ад,  ч;                                                   (1)

где τисх – исходная продолжительность собственной сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности, ч;

 Ар, Ац, Ав, Ак, Ад – коэффициенты, учитывающие категорию режима сушки Ар, интенсивности циркуляции Ац, начальную и конечную влажность Ав, качество сушки Ак, длину материала Ад.

τсуш (1) =  6,5 1 0,85 1,2 2,3 1  =  15,25 ч = 0,63 сут;

τсуш (2) = 19,4 1,4 0,85 1,10 1,37 1 = 34,79 ч = 1,44 сут;

τсуш (3) = 11,6 1,4 0,85 1,2 1,52 1=25,18 ч = 1,05 сут.

Значение приведённых выше величин определяем в зависимости от ширины, толщины и длины пиломатериалов, категории режима и качества сушки, начальной и конечной влажности.

Продолжительность оборота камеры определяется по формуле:

τоб = τсуш + τп.п.р., сут,                                                                      (2)

где τп.п.р. – продолжительность погрузочно-разгрузочных работ, принимается равный 0,1 сут при механизированной загрузке и разгрузке штабелей.

τоб (1) =0,63+ 0,1 =0,73 сут;

τоб (2) = 1,44+0,1=1,54 сут;

τоб (3) = 1,05+0,1=1,15 сут.

Все расчёты вводим в таблицу 4.

 

 

Таблица 4. Расчёт продолжительности сушки и оборота камер

 

Характеристика пиломатериалов					Категория качества	Категория режима	τисх	Коэффициенты					τсуш		τоб
Порода	Толщина, мм	Ширина, мм	Влажность, %					Ар	Ац	Ав	Ак	Ад	ч	сут	сут
			Wн	Wк
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Ель	25	30	70	12	II	Н	6,5	1	0,85	1,2	2,3	1	15,25	0,63	0,73
Берёза	40	125	65	12	II	М	19,4	1,4	0,85	1,10	1,37	1	34,79	1,44	1,54
Берёза	32	75	70	12	II	М	11,6	1,4	0.85	1,2	1,52	1	25,18	1,05	1,15

 

2.1.3 Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала

 

Объём подлежащих сушке пиломатериалов (Фi) переводится в объём условного материала (Уi) по формуле:

 

Уi = Фi×Кτ×Ке, м3/усл,                                                                       (3)

где Фi – объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации, м3;

Кτ – коэффициент продолжительности оборота;

Ке – коэффициент вместимости камеры.

У(1) = 5000×1,23×0,2=400  , м3/усл;

У(2) = 10000×1,0×0,5=13000 , м3/усл;

У(3) =  2000×1,1×0,4=1600 , м3/усл .

           Кτ = τоб.ф / τоб.усл,                                                                               (4)

где τоб.ф – продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, сут;

τоб.усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала.

Кτ (1) =0,73/3,1=0,2;

Кτ (2) =1,54/3,1=0,5;

Кτ (3)  =1,15/3,1=0,4.

 

 

Ке = βусл / βф,                                                      (5)

где βусл – объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

      βф – объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом. Выбирается в зависимости от толщины пиломатериала.

 

Ке (1) =0,438/0,356=1,23;

Ке (2) =0,438/0,438=1,00;

Ке (3) =0,438/0,399=1,10.

Коэффициент заполнения штабеля по длине βд принимаем равным 0,64.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине βш принимаем равным 0,8.

Коэффициент заполнения штабеля по высоте βв находим по формуле:

Βв = Sмат / (Sмат + Sпр),                             (6)

где Sмат – толщина материала, мм;

      Sпр – толщина реек-прокладок, мм. Принимаем Sпр равным 25 мм.

Βв (1) = 25/(25+25)=0,5;

Βв (2) =40/(40+25)=0,6;

Βв (3) = 32/(32+25)=0,6.

Все расчёты вводим в таблицу 5

 

Таблица 5. Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

 

Характеристика материала			Продолжительность обработки камеры, сут		Коэффициенты				Объём пиломатериала, м3
Порода	Толщина,      мм	Ширина, мм	τоб.ф	τоб.усл	Кτ	βф	βусл	Ке	Заданный, Фi	Усл. материал, Уi
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ель	25	50	0,73	3,1	0,2	0,356	0,438	1,23	5000	400
Берёза	40	125	1,54	3,1	0,5	0,438	0,438	1,00	10000	13000
Берёза	32	75	1,15	3,1	0,4	0,399	0,438	1,10	2000	1600
Итого:									17000	15000

 

 

 

 

 

 

2.1.4  Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

Пу = (335 / τоб.усл) × βусл×Г, м3 усл/год,                   (7)

где 335 – плановая продолжительность работы камеры в течение календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток;

βусл – объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

Г – габаритный объём всех штабелей в камере;

τоб. усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала.

Пу = (335 /3,1)×0,438×35,1=1661 м3;

Г = L×B×H×m, м3,                                                                             (8)

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

m – число штабелей в камере, шт.

Г = 6,5×1,8×3×1 =35,1 м3.

 

2.1.5 Расчёт потребного количества сушильных камер

 

Потребное количество сушильных камер рассчитывается по формуле:

n = ΣУ / Пу,                                                                                                                            (9)

n =15000/1661=9,0 принимаем к строительству 9 однаштабельных сушильных камер.

Принимаем к строительству 9 камер.

 

2.2 Тепловой расчёт

 

2.2.1 Выбор расчётного материала

 

За расчётный материал принимается самый быстросохнущий материал, у которого τоб имеет наименьшее значение.

В данном случае – это ель.

 

2.2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

 

Агент сушки – перегретый пар. При использовании высокотемпературных режимах ( tц = 100°С), расчетные параметры (t1  и φ1) назначаются для расчетного материала по первой ступени сушки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1- Схема построения процесса сушки на Id-диограме.

 

Таблица 6. Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1	2	3	4
1. Температура	t1	ºC	84
2. Относительная влажность (степень насыщения)	φ1	-	0,59
3. Влагосодержание	d1	г/кг	352
4. Теплосодержание	I1	кДж/кг	920
5. Парциальное давление пара	Pn1	Па	35
6. Плотность	ρ1	кг/м3	0,84
7. Удельный объём	V1	м /кг3	1,56

 

2.2.3 Расчёт количества испаряемой влаги

 

А) Количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины:

М1м3  = ρб× ((Wн - Wк) / 100), кг/м3,                                                 (10)

где ρб – базисная плотность древесины, кг/м3,

Wн – начальная влажность древесины;

Wк – конечная влажность древесины.

М1м3 (1) =360 ((70 -12) / 100) =208,8 кг/м3;

Б) Расчётное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду:

Мр = (М1м3×Г×βф×Ак×x) / (3600×τсуш), кг/с,                                  (11)

где М1м3 – количество влаги испаряемой  из 1м3 древесины;

 

Г – габаритный объём всех штабелей, м3;

βф – объёмный коэффициент заполнения штабеля расчётным материалом;

Ак – коэффициент, учитывающий количество сушки;

x – коэффициент неравномерности скорости сушки;

τсуш – общая продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Мр (1) = (208,8  ×35,1 ×0,356 ×1,15×1,7) / (3600×29,6 ) =0,0479 кг/с.

 

2.2.4 Определения объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабелей

Объём циркулирующего агента сушки:

Vшт = n×Vмат×Fж.с.шт, м3/с,                                                                 (12)

где n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направленного потока воздуха;

Vмат – скорость циркуляции воздуха по материалу, м/с;

Fж.с.шт – площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода воздуха), м2.

Vшт (1) = 1×3,5 ×585 = 2047,5 м3/с;  

Fж.с.шт = L×H× (1- βд× βв), м2,                                                            (13)

где L – длина штабеля, м;

H – высота штабеля, м.

Fж.с.шт (1) = 6,5×3×(1-1,4×0,5) =585 м2.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяется по формуле:

D2=d1+1000×Mp×V1/Vшт ,г/кг                                                            (14)

d1- влагосодержание агента сушки на входе в штабель, г/кг;

Mp- количества влаги испаряемой из древесины в секунду, кг/с;

V1- удельный объём агента сушки, м3/кг;

Vшт- объём циркулирующего агента сушки, м3/с.

D2=352+1000×0,05×1,56/2047,5=358 г/кг

Остальные параметры агента сушки на выходе из штабеля можно определить при помощи построения линии процесса сушки на Id – диаграмме. По заданным значениям t1 и φ1 или d1 находят точку 1, характеризующую состояние агента сушки на входе в штабель (см. табл. 5). Точка 2, по которой устанавливают температуру t2, получается на пересечении линии I=соnst (I1=I2), исходящей из точки 1 с линией d2=const.

Отрезок 1-2 характеризует изменение состояние агента сушки при прохождении его через штабель (линия процесса сушки; рис.1 приложения).

Значения Рn2, φ2, ρ2, V2 можно также определить и аналитическим путем, используя видоизмененные формулы 16, 17, 18, 19, 20 при известных значениях d2 и t2.

Если точка выходит за пределы Id – диаграммы, температуру можно вычислить по формуле:

            t2=t1-d2-d1/0,4+0,00037(d2+d1),оС                              (15)

      Желательно, чтобы температурный перепад не превышал 3-4 °С. Он не должен превышать величину психрометрической разности на

1 ступени режима сушки.

t2=84-358-352/0,4+0,00037(358+352)=69,оС

Полученные значения параметров агента сушки на выходе из штабеля вносят в таблицу 7.

 

Таблица 7. Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1. Температура	t2	оC	69
2. Относительная влажность (степень насыщенности)	φ2	-	1,1
3. Влагосодержание	d2	г/кг	358
4. Теплосодержание (энтальпия)	I2	кДж/кг	1008
5. Парциальное давление пара	Pn2	Па	37
6. Плотность	ρ2	кг/м3	0,88
7. Удельный объём	V2	м3/кг	1,55

 

 

2.2.5 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев древесины, испарения из неё влаги и на теплопотери через ограждения камеры. Расчёты ведутся для зимних и среднегодовых условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу.