3.1 Выбор расчетного материала;

За расчетный материал применяется быстро сохнущий материал из заданной спецификации. Сушка быстро сохнувшего материала требует мощного теплового и циркуляционного оборудования.

3.2 Определение параметров сушильного агента на входе и выходе штабеля;

Плотность древесины

1)Береза 650 кг/м³

2)Липа 510 кг/м³

3)Осина 495 кг/м³

Определяем массу влаги по формуле:

D₁=ρ_б (W_нW_к)/100 (3.3)

ρ_б-плотность породы древесины

W_нW_к- начальная и конечная влажность

D₁=650(75-12)/100=409.5 кг/м³

D₂=510(75-12)/100=321,3 кг/м³

D₃=495(70-12)/100=287,1 кг/м³

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, определим по формуле:

где Е – вместимость камеры, м³

D_об=D₁ х Е (3.4)

D_об1=203.5х40.95= 83333,25 кг

D_об2=180,5х321,3= 58000.065 кг

D_об3=235х287,1= 67468,5 кг

Массу влаги, испаряемой в камере за 1 с, найдем по формуле:

D_c=D_об/3600х _с (3.5)

_{Тогда масса влаги, испаряемой в камере за 1 с}

=83333,25/ 3600х175.7= 5,9 кг/с

=58000,065/ 3600х244.6=15,18 кг/с

=67468,5/ 3600х 147,9=7,9кг/с

Определяем расчётную массу испаряемой влаги по формуле

, кг/с (3.6)

где k_нс – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Принимаем данный коэффициент в зависимости от конечной влажности

древесины – W_к=14 % k_нс=1,2

_{=5,9х1,2=7,08 кг/с}

_{=15,18х1,2=18,216кг/с}

_{=7,9х1,2 =9,48 кг/с}

Определение параметров агента сушки

Температуру и относительную влажность сушильного агента на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчётного материала

t₁=63⁰C, φ₁=0,72 %.

t₂=63⁰C, φ₂=0,67 %.

t₃=84⁰C, φ₃=0,72 %.

_{Парциальное давление водяного пара определим по диаграмме влажного воздуха. Влагосодержание определяем по диаграмме влажного воздуха}

_Рис3.1

p_п=0,72х15=10,8 кПа

p_п=0,67х14=9,38кПа

p_п=0,72х43=30,96кПа

где M – масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

(3.8)

М₁=378/7,08х1.52=35,125 г/кг

М₂=378/18,21х1.52=13,656 г/кг

М₃=378/9,48х1.52=26,232 г/кг

Парциальное давление:

P_н1=55712 Па

p_m=0,72x55712=

p_m=0,67x55712

p_m=0,72x55712

Энтальпия сушильного агента на входе в штабель:

I₂=1,01xt₁+0,001xd₁x(1,88t₁+2500)

I₁=1,01x63+0,001x409,1x(1,88x63+2500)=617x10⁵

I₂=1,01x63+0,001x321,3x(1,88x63+2500)=535x10⁵

I₃=1,01x84+0,001x287,1x(1,88x84+2500)=570x10⁵

где Т₁ – температура влажного воздуха на входе в штабель, К.

T₁=t₁ + 273,15 = 63 + 273,15 = 336,15 K.

T₂=t₂ + 273,15 = 63 + 273,15 = 336,15 K.

T₃=t₃ + 273,15 = 84 + 273,15 = 22944,6 K.

Определяем температуру агента сушки на выходе из штабелей, при этом учитываем, что энтальпия воздуха во время сушки не изменяется, т.е. I₁= I₂

(3.9)

t₁=617-2,5x409,5/1,01+0,00188х409,5=70°С

t₂=535-2,5x321,3/1,01+0,00188х321,3=56,9°С

t₃=570-2,5x287,1/1,01+0,00188х287,1=35,6°С

Находим давление пара воздуха, выходящего из штабеля:

кПа, (3.10)

P_п2=100000х409,5/622+409,5=39699,467кПа

P_п2=100000х321,3/622+321,3=34061,274кПа

P_п2=100000х287,1/622+287,1=31580,684кПа

Плотность влажного воздуха находим по формуле:

(3.11)

ρ₁=28,96х100000-10,94х55712/8314х336,15 =1,22кг/м³

ρ₁=28,96х100000-10,94х55712/8314х336,15 =1,22кг/м³

ρ₁=28,96х100000-10,94х55712/8314х22944,6 =1,61кг/м³

3.3 Расход расчета тепла на сушку и количество испаряемой влаги;

Расход теплоты на начальный прогрев

кДж/м³; (3.12)

кДж/м³ (3.13)

где ρ_Д – плотность древесины расчётного материала, кг/м³; ρ_Б – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³; c_(-), c₍₊₎ – удельная теплоёмкость древесины при средней отрицательной и средней положительной температуре, кДж/кг·⁰C; c_Д – удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t₀ до t_НП, кДж/кг·⁰C; W_сж – содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %; γ – скрытая теплота плавления льда, γ = 335 кДж/кг; t₀ – начальная температура древесины, ⁰C; t_НП – температура начального прогрева, ⁰C.

q^’_пр=1040х(-10х(-20))+650х(75-12/100)х335+1040х30х60=8,178 кДж/кг

q^’_пр=785,4х(-10х(-20))+510х(75-12/100)х335+785,4х27х54=5,003 кДж/кг

q^’_пр=821,7х(-10х(-20))+495х(70-12/100)х335+821,7х33х66=6,976 кДж/кг

где ρ_Д – плотность древесины расчётного материала, кг/м³; ρ_Б – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³; c_(-), c₍₊₎ – удельная теплоёмкость \древесины при средней отрицательной и средней положительной температуре, кДж/кг·⁰C; c_Д – удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t₀ до t_НП, кДж/кг·⁰C; W_сж – содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %; γ – скрытая теплота плавления льда, γ = 335 кДж/кг; t₀ – начальная температура древесины, ⁰C; t_НП – температура начального прогрева, ⁰C.

кг/м³ (3.14)

ρ_д =650х(100+60)|/100=1040 кг/м³

ρ_д =510х(100+54)/100=785,4 кг/м³

ρ_д =495х(100+66)/100=821,7 кг/м³

Определяем плотность древесины при начальной влажности W_Н:

Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчётов для зимних условий принимаем t₀ =-20⁰C.

Данный цех планируется строить в Витебской области, поэтому начальную температуру для среднегодовых условий принимаем t₀ =5,1⁰C. Температура начального прогрева была определена в подразделе 1.1 t_нп =94⁰C. Значения удельной теплоёмкости c_(-), c₍₊₎ и c_Д определяем по диаграмме. При этом среднее значение температуры древесины рассчитываем по формулам: при определении; при определении c₍₊₎ – t = t_НП /2 = 94/2 = 47⁰C; при определении.

Тогда из диаграммы получаем:

с ₍₊₎=t_НП /2= 60/2=30⁰C

с ₍₊₎=t_НП /2= 54/2=27⁰C

с ₍₊₎=t_НП /2= 66/2=33⁰C

Рассчитываем удельный расход теплоты при начальном прогреве, отнесённый к 1 кг испаряемой влаги, для зимних и среднегодовых условий:

(3.15)

q_пр=8,178 /409.5=0,019 кДж/кг

q_пр=5,003/321,3=0,015 кДж/кг

q_пр=6,976/287,1=0,025 кДж/кг

Определяем секундный расход теплоты на начальный прогрев только для зимних условий:

Q_пр=q_пр х Е/3600 х t_нп кВт (3.15)

Q_пр1= 0,019 х203,95/3600х60=0,0000179 кВт

Q_пр2= 0,015х191,2/3600х54=0,0000148 кВт

Q_пр3= 0,025х233,7/3600х66=0,0000246 кВт