3.6.2 Расход тепла на испарение влаги

Расход тепла на испарение влаги определяют для зимних и среднегодовых условий.

Удельный расход тепла на испарение влаги с учетом затрат на прогрев свежего воздуха q_исп , кДж/кг, при низкотемпературном процессе определяют по формуле:

q_исп = 1000 - c_в t_пр.вл. , (38)

где I₂, d₂ – соответственно энтальпия, кДж, и влагосодержание, г/кг, отработавшего удаляемого из камеры агента сушки;

I₁, d₁ – соответственно энтальпия, кДж, и влагосодержание, г/кг, свежего поступающего в камеру воздуха;

с_в – удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/м³;

t_пр.вл – температура прогрева влаги по расчетным параметрам, °С.

q = 1000 – 4,19·51 = 2791 кДж/кг

3.6.3 Расход тепла на компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры

При расчете тепловых потерь учитывают потоки тепла через ограждения и полы лесосушиль камер.

2

3

5980

9000

5100

Рис.1 Внутренние размеры сушильной камеры

Для расчета площади поверхности ограждений воспользуемся рисунком 1.

Для расчета потерь тепла через ограждения (кроме пола) камер Q_огр, кВт:

Q_огр= 1,5∑F_jk_j(t_c - t₀)10^-3, (39)

где F_j, k_j - площадь, м², и коэффициент теплопередачи, Вт (м²град), J-ого элемента ограждения.

t_c,t₀ - температура среды внутри и снаружи камеры около j-ого элемента ограждения, ⁰С.

Q_огр= 1,5∑(91,8+61)·(0,7+1,8)·(55–21 )10^-3 = 19,5 кВт

Боковые стороны: F= (9·5,1) ·2 = 91,8 м²

Задняя стена и ворота: F= (5,98·5,1) ·2 = 61 м²

Тепловые потери через пол лесосушильной камеры малой мощности, расположенной непосредственно на грунте Q_пол, кВт,

Q_пол=4 10^-4F_n(t_c - t₀), (40)

Q_пол=4 10^-4·53,82·34= 0,73 кВт

Суммарные потери тепла через ограждения и полы камер, кВт, определяют:

Q_пот= Q_огр+ Q_пол, (41)

Q_пот= 19,5 + 0,73 = 20,23 кВт

Величину удельных потерь (на 1 кг испаряемой влаги) q_пот, кДж/кг, рассчитывают по формуле:

q_пот= ,(42)

q_пот= = 1103,5 кДж/кг

Полный удельный расход тепла на сушку пиломатериалов кДж/кг, подсчитывают для зимних и среднегодовых условий и складывают из отдельных стадий затрат:

q_суш=q_пр+1,1(q_исп+q_пот),(43)

q_суш=692+1,1(2791 + 1103,5) = 4976 кДж/кг

3.6.4 Определение тепловой нагрузки для расчета калориферов и расхода теплоносителя на сушку

Расчет производится для зимних условий, соответствующих максимальному теплопотреблению лесосушильной камерой.

Для камер переодического действия, тепловую нагрузку ( мощность калорифера) О_к, кВт, рассчитывают только на период собственно сушки (без затрат тепла на прогрев древесины):

Q_k=1,15 (44)

Q_k=1,15 81,6 кВт

Максимальный расход пара на сушку , кг/ч, составит:

,(45)

где - удельная теплота парообразования, кДж/кг ( =2322кДж/кг).

= 124кг/ч.

Максимальный расход горячей воды на сушку Q кг/ч, составит:

, (46)

где t₁ - температура горячей воды на входе в калориферы, ⁰С, 95⁰С;

t₁^" - температура горячей воды на выходе из калориферов, ,⁰С, 75⁰С.

= 66589 кг/ч

3.7 Подбор калориферов

Агент сушки нагревают в рекуперативных поверхностных нагревателях, именуемых калориферами. Они относятся к основному виду теплового оборудования и во многом определяют энергетические и экономические показатели лесосушильных камер.

Ранее в камерах довольно широко применялись калориферы из гладких (обычных и биметаллических) труб, а также труб с накатными алюминиевыми ребрами. Однако в последние годы наиболее широко применяются стандартные металлические пластинчатые калориферы.

Коэффициент теплопередачи калорифера (при водяном обогреве) К, Вт/(м²град), отнесенный к полной внешней поверхности нагрева:

К=А(р₂w₂)ⁿw^m₁,(47)

где р₂w₂ - массовая скорость воздуха в живом сечении калорифера, кг/(м с);

w₁ - скорость воды в трубках, м/с

А - коэффициент, величина которого указана в таблице (А=17,8)

n,m - показатели степени, величины которых даны в таблице (n=0,32; m=0,13)

К=17,8·8^0,320,0149^0,13 = 20,05 Вт/(м² ·град)

Скорость воды в трубках калорифера, м/с, вычисляют как

w₁= , (48)

где ρ_в – плотность воды, кг/м³, можно принять ρ_в = 1000 кг/м³;

f_{ж.с.к.(тепл)}–площадь живого сечения калорифера по теплоносителю.

w₁= = 0,0149 м/с

Аэродинамическое сопротивление h_k , Па, калориферов может быть определено по формуле:

h_k = 1,5(р₂w₂)^1,69(49)

h_k = 1,5·8^1,69 = 50,39 Па.

Необходимую поверхность нагрева калорифера F_к, м², определяют по формуле

F_к= , (50)

где - температура теплоносителя, ⁰С ( для воды ⁰C);

t_c - температура среды в камере (по сухому термометру), ⁰С.

F_к= = 110,5 м²

Далее, приняв ориентировочную массовую скорость сушильного агента в живом сечении калорифера р₂w₂=4...12 кг/(м²град), опеределяют необходимую площадь живого сечения калорифера, м²:

f₂= , (51)

где G₂ - количество нагреваемого сушильного агента, кг/ч (G₂=G_шт).

f₂= = 4,75 м²

По таблицам технических характеристик модели калорифера, намеченной к установке, подбирают номер, величины F_к и f₂, которые максимально приближены к соответствующим расчетным значениям. Если калорифера с такими параметрами нет, то его составляют из нескольких калориферов, которые будут установлены параллельно. Затем подсчитывают действительную массовую скорость сушильного агента в живом сечении калорифера р₂w_2, кг/м²град):

(р₂w₂)_д= , (52)

где f_ф - фактическая площадь живого сечения калорифера, м².

(р₂w₂)_д= = 3,07 м²