Примеры выполнения расчетов

Пример 1- раздел 1.2 Выбор режимов сушки

Выбрать режимы сушки пихтовых и кленовых пило­материалов в сушильной камере периодического действия для после­дующего использования в производстве мебели. Параметры пилома­териалов приведены в табл. 1.1. В качестве теплоносителя в камере используется горячая вода с температурой t = 95°С.

Таблица 1.1

Исходные данные

Порода древесины	Толщина п/м, мм	Ширина п/м, мм	Влажность, %
			начальная	конечная
Пихта	25	н/о	70	10
Клен	40	н/о	40	10

Решение. Заданные пиломатериалы будут использованы в производстве мебели. В соответствии с рекомендациями [7, с. 5] прини­маем II категорию качества сушки - сушку до эксплуатационной влажности, обеспечивающую точную механическую обработку дета­лей и узлов квалифицированных изделий.

В сушильной камере в качестве теплоносителя используется го­рячая вода с температурой t' = 95°C. Это исключает возможность применения высокотемпературных режимов сушки. Кроме того, по­следующее использование пиломатериалов в мебельном производст­ве диктует необходимость сохранения физико-механических свойств древесины. Поэтому принимаем решение использовать низкотемпературные режимы. Для пихтовых пиломатериалов выбираем нор­мальную категорию режима, которая обеспечивает бездефектную сушку при полном сохранении прочностных свойств древесины, но с возможными незначительными изменениями ее цвета. Для твердых лиственных пород предусмотрена одна, нормативная, категория ре­жимов, которую и принимаем для кленовых пиломатериалов.

В соответствии с табл. 1 [7, с. 6] для сушки пиломатериалов из древесины пихты толщиной S₁= 125 мм рекомендован режим 2-Н. Однако этот режим не может быть реализован в заданной камере, поскольку он предусматривает температуру на 3-й ступени сушки t₃ = 105°С, что намного превышает температуру теплоносителя. С учетом этого обстоятельства принимаем для сушки пихтовых пиломатериалов режим 2-М. В этом случае температура 3-й сту­пени t₃ = 77°С может быть достигнута с помощью имеющегося в наличии теплоносителя. Для кленовых пиломатериалов толщиной S₂ = 40 мм табл.4а [7, с. 10] рекомендует применять режим КЗ. Однако и в этом случае температура на 3-й ступени сушки слишком велика - t₃ = 88°С. Поэтому принимаем для сушки более мягкий режим - К5.

Результаты выбора режимов сушки заданных пиломатериалов обобщаем в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Режимы сушки

Порода древесины	Размеры, мм		Категория качества сушки	Категория режима	Обозначение режима
	Толщина	Ширина
Пихта Клен	25 н/о II М 40 н/о II Нормат.				2-М К5

Значения параметров сушильного агента по всем ступеням сушки приведены в табл. 1.3

Таблица 1.3

Пример 2 – раздел 1.3. Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Сушка пиломатериалов в камере периодического действия производится по следующим режимам: сосновых толщи­ной S₁= 45 мм - 5-Н, ольховых толщиной S₂ = 32 мм- 02-Н, ясе­невых толщиной S₃ = 40 мм - ЯЗ. Начальная влажность всех пило­материалов составляет W_H = 60%, конечная – W_к = 12%. Высушен­ная древесина будет использована в производстве столярно-строительных изделий. Выбрать режимы начального прогрева, конечной, а при необходимости и промежуточной влаготеплообработки.

Решение. Температуру начального прогрева для сосновых пило­материалов толщиной

S₁ =45 мм выбираем по табл. 7 [7, с. 13].

Она составляет t_нп1 = 85°С. Температуру прогрева лиственных материалов принимаем с учетом температуры 1-й ступени сушки. Для режима 02-Н она составляет t₂₁= 70°С, а для ЯЗ – t₃₁= 53°С [7, с. 9, 10]. С учетом рекомендаций определяем температуру начального прогрева для ольховых и ясеневых материалов:

t_нп2 = t₂₁+ 8 = 70 + 8 = 78°С;

t_нп3= t₃₁ + 5 = 53 + 5 = 58°С.

Психрометрическую разность обрабатывающей среды для пило­материалов всех пород с учетом их начальной влажности принимаем

∆ t_нп1=∆ t_нп2=∆ t_нп3=0,5-1,5°С

Продолжительность начального прогрева устанавливаем в со­ответствии с рекомендациями методических указаний:

- для сосновых пиломатериалов

τ _нп1 = 1,5 ·S₁ = 1,5· 4,5 = 6,8 ч;

- для ольховых пиломатериалов

τ _нп2 = 1,5 • S ₂ • 1,25 = 1,5 • 3,2 • 1,25 = 6,0 ч;

- для ясеневых пиломатериалов

τ _нп3= 1,5 • S₃ - 1,5 = 1,5 < 4,0 • 1,5 = 9,0 ч.

Используя табл. 8 [7, с 13], определяем суммарную продолжительность влаготеплообработок заданных пиломатериалов: τ _вто1 =6 ч, τ _вто2 = 3 ч, τ _вто3 = 12 ч. При этом выясняем, что промежуточная влагатеплообработка нужна только для пиломатериалов из древесины ясеня. Устанавливаем продолжительность промежуточной влаготеплообработки: τ_пвтоз = 4 ч, конечной: τ_квто = 8 ч.

По данным табл. 1, 4 и 4б [7, с. 6, 9, 10] находим темпера­туру последних ступеней сушки выбранных режимов: t ₁₃ ⁼ 96⁰C. t₂₃ =93°С, t ₃₄ = 70°С. Определяем температуру конечной влаготеплообработки заданных пиломатериалов:

• сосновых: t _квто1 = t₁₃ + 8 = 96 + 8 = 104°С, принимаем τ_квто1= 100°С;

• ольховых: t _квто2 = t₂₃ + 8 = 93 + 8 = 101°С, принимаем τ_квто2 = 100°С;

• ясеневых: t _квто3 = t₃₄ + 8 = 70 + 8 = 78°С

Психрометрическую разность обрабатывающей среды во время конечной влаготеплообработки для всех пиломатериалов принимаем

∆ t_квто1=∆ t_квто2=∆ t_квто3=0,5-1,5°С

Принимаем решение проводить промежуточную влаготеплообработку ясеневых пиломатериалов между 3-й и 4-й ступенями. Темпе­ратура сушки на 3-й ступени составляет, согласно табл. 4б [7, с. 10], t ₃₃=60°С. Тогда температура среды во время промежуточной влаготеплообработки составит

t _пвто3= t ₃₃ ^{+ 8 = 60 + 8 = 68°С.}

Психрометрическую разность во время этой обработки принимаем ∆ t_пвто3 =1,0-2,0

Результаты выбора режимов начального прогрева, промежуточ­ной и конечной влаготеплообработок обобщаем в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Режимы начального прогрева, промежуточной и конечной влаготеплообработок

Режим сушки	Наимено- вание обра- ботки	Влажность древесины,	Параметры обработки
			Температура, °С	Психрометр и че- ская разность, °С	Продолжи- тельность, ч
		%
5-Н	НП КВТО	60 12	85 100	0,5-1,5 0,5-1,0	6,8 6,0
02-Н	НП КВТО	60 12	78 100	0,5-1,5 0,5-1,0	6,0 3,0
ЯЗ	НП ПВТО КВТО	60 15 12	58 68 78	0,5-1,5 1,0-2,0 0,5-1,0	9,0 4,0 8,0

Пример 3. – раздел 1.4 Расчет продолжительности цикла сушки

В сушильной камере периодического действия СПМ-1К сушат лиственничные пиломатериалы, предназначенные для производства столярно-строительных изделий. При этом использу­ют низкотемпературные режимы нормальной категории. Параметры пиломатериалов приведены в табл. 1.5. Вентиляторы камеры обеспечивают объем циркулирующего агента V= 24 м /с. Определить продолжительность цикла сушки заданных пиломатериалов и ус­ловного материала.

Таблица 1.5

Исходные данные

Размеры пиломатериалов, мм			Влажность, %
Длина	Ширина	Толщина		начальная	конечная
4500	100	22		70	15
6500	н/о	40		70	12

Решение. рассчитываем скорость цир­куляции сушильного агента в штабелях пиломатериалов:

_,

где V –объём циркулирующего агента сушки, м³/с; f_ш – площадь живого сечения штабелей, м², где – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, шт.; , – длина и высота штабеля, м; , – коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине.

Камера СПМ-1К - двухштабельная, причем штабеля расположе­ны параллельно друг другу [5, с. 67-70]. Следовательно, = 1. Согласно табл. 22 [7, с. 27], длина и ширина штабелей соответственно составляют: L = 6,5 м, Н= 3,0 м.

Коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине рассчитываем по формулам:

_В = S/(S+S₁), _Д = l /L

где S- толщина пиломатериалов, мм; S₁- толщина межрядовых прокладок, обычно равная 25 мм; в отдельных случаях применяются прокладки толщиной 22 и 32 мм, l – длина пиломатериалов, м.

Коэффициент заполнения штабеля по длине условным материа­лом принимаем равным _ду = 0,85.

Рассчитываем площадь живого сечения штабелей:

₁ = 1·6,5 ·3,0 (1-0,47·0,69) =13,18 м²;

₂ = 1 · 6,5 · 3,0 · (1 - 0,62 ·1,00) = 7,41 м²;

₃ = 1 · 6,5 · 3,0·(1 - 0,62 · 0,85) = 9,22 м².

Скорость сушильного агента в штабелях пиломатериалов будет равна:

Продолжительность цикла сушки пиломатериалов т_ц, ч, рассчи­тываем по формуле (1.1) [7, с. 13],:

τ _ц = τ_исх·А_Р·А_Ц·А_В·А_К·А_д,

где τ_исх – исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданной породы древесины с учетом размеров поперечного сечения; А_Р – коэффициент, учитывающий категорию режима сушки; А_Ц - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере; А_В - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины; А_К – коэффициент, учитывающий категорию качества сушки; А_Д – коэффициент, учитывающий влияние длины на продолжительность процесса.

Значения исходной продолжительности сушки определяем по табл. 9 [7, с. 14],: т_исх1 = 83 ч, т_исх2 = 175 ч, т_исх3 = 88 ч. Ко­эффициенты, учитывающие категорию режимов, принимаем А_р1 ⁼А_р2= А_р.у. = 1,0. Используя таб. 10 [7, с. 15], по величинам произ­ведения т_исх1 · А_р1 = 83 ч, т_исх2 ·А_р2 = 175 ч и т_исх.у ·А_р.у = 88 ч находим значения коэффициента, учитывающего скорость циркуляции су­шильного агента: А_ц1 = 0,80, А_ц2 = 0,92, А_ц.у = 0,74. Определяем коэффициенты, учитывающие начальную и конечную влажность древесины: А_в1 = 0,96, А_в2 =1,10, А_ву =1,00 табл. 11 [7, с. 15]. По­скольку сушке подвергаются пиломатериалы, а не заготовки, прини­маем А_Д1=А_д2=А_ду=1,00. Древесина, используемая для производст­ва столярно-строительных изделий, должна быть высушена по II категории качества. С учетом сказанного принимаем А_к1 ⁼А_к2 ⁼А_к.у ⁼ 1,15 [7, с. 14].

Рассчитываем продолжительность цикла сушки заданных пило­материалов и условного материала:

τ_ц1= 83 • 1,0 • 0,80 • 0,96 • 1,00 • 1,15 = 75,1 ч = 3,1 сут;

τ_ц2 = 175·1,0·0,92·1,10·1,00·1,15=203,7 ч = 8,5 сут;

т_цу = 88 - 1,0 • 0,74 - 1,00 - 1,00 • 1,15 = 74,9 ч = 3,1 сут.

Результаты расчета представляем в виде табл. 1.6.

Таблица 1.6