Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Шубин Г.С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

11.89 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 / 2521 22 23 24 25 > Следующая >>>

№	260	1,02 1,041,061,1 1,2 1,4 1,6 2	J 4	5C
Рис.	6.3.1. Номограмма для	определения коэффициентов^замедления	сушки
	в штабелях	(низкотемпературная сушка) [211]

Для более точных расчетов продолжительности сушки полу чены также коэффициенты замедления сушки в штабеле примени тельно к формуле (5.3.24), которая в этом случае будет иметь вид

65Sr 2	WH-WP	(6.3.5)
		(6.3.5)

Расчеты показали, что эти коэффициенты могут быть взяты по спе циальной номограмме [92], либо по данным рис. 6.3.1, для чего комплекс

65S-;	(6.3.6)
£ . = -а7с 1 0 °

следует умножать на 1,31, что приведет его в соответствие с вели чиной

	855^
П р и м е р . Допустим,
	655?	75
	=	75
	ас 10°
(коэффициент влагопроводности ас	в этой формуле определяется по темпера
туре среды). Требуется определить	коэффициент		Ci при значениях w = 1,5 м/сек
и А = 2 м. Пользуясь номограммой	рис. 6.3.1, определяем коэффициент С\ по ве
личине £ = 5 i • 1,31 =75 • 1,31 =98,1.	Получаем	С,=	1,4.

201

6.4. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СУШКИ В КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Для производственных расчетов продолжительности низкотем пературной сушки пиломатериалов в камерах периодического дей ствия может быть применена более точная универсальная формула (6.3.5), при использовании которой расчеты производятся по ступе ням режима с последующим суммированием, и более простая, но менее универсальная формула (6.3.4), пригодная для режимов с по нижающейся жесткостью (в конце процесса ,ф = 0,3^-0,35), при ис пользовании которой расчет производится 1 раз от начального до конечного влагосодержания (последняя включена в руководящие материалы по камерной сушке).

Для облегчения расчетов целесообразно использовать вспомо гательные графики.

А.Ф о р м у л а

	85S?						i f	/
	а 1	0 Г	Л	«	Л	f	I..&	" я
	М	б		«		f		WK
	М
С учетом (6.3.3)	формула	(6.3.4)			будет
		x =	£ C A 4				A , l g - ^ .		(6.4.1)
Величины Б, С, Л ф ,	i g - ^ 1 представлены							в виде графиков.
	w к
Величина Б является функцией					расчетного размера материала
5 Г и коэффициента	влагопроводности						древесины		. Величина 5 Г

определяется в зависимости от толщины S i и ширины S2 материала по графикам (рис. 6.4.1).

Для расчетов продолжительности сушки пиломатериалов в шта беле должны приниматься средние значения коэффициента аш' по перек волокон (при этом не может быть учтено местоположение пи ломатериалов в стволе дерева и точное направление потока влаги —


радиальное или тангентальное). Коэффициент								ам'	оказывается
функцией	только температуры (в		данном			случае	по		мокрому	тер
мометру)	и породы	древесины.	Это		и	находит		отражение		на
рис. 6.4.2,	на котором	представлена		номограмма			для		определения
величины	Б; средняя	шкала номограммы — значения							коэффициен
тов влагопроводности по данным МЛТИ					[61, 75].
Таким	образом, расчеты по формуле					(6.4.1)	с	использованием
графиков производятся в следующем				порядке:

1.Определяется расчетный размер Sr (см. рис. 6.4.1).

2.По средней температуре tM, породе древесины и расчетному

размеру 5 Г определяется множитель Б (рис. 6.4.2).

3. По величине Б, скорости агента сушки по материалу v, ко торая должна быть известна, и ширине штабеля h устанавливается коэффициент замедления сушки в штабеле С (см. рис. 6.3.1).

202

а'/0е, см Усек

30 40 SO 60 70 80 9010010 IS 20 30 40506080 100 150 WO 300W500800WO 2000* 7ennepamypat,°C Множитель Б=ЩК

.Рис. 6.4.2. Диаграмма для определения величины Б в зависимости от по роды, температуры и расчетной толщины 5 Г (низкотемпературная сушка):

/ — сосна, ель, осина; 2— береза; 3— бук; 4— лиственница; 5 — дуб

4. По относительной влажности среды на первой ступени сушки

фп и начальному влагосодержанию		материала	определяется Ат
(см.	рис. 6.2.1).		Ф
5.	Устанавливается коэффициент	циркуляции	Ач: при реверсив

ной циркуляции Л ц = 1 ; при нереверсивной Л ц — 1,15.

Рис. 6.4.3. График для определения lgTj^- по начальному и конечному вла-

госодержанию

6. По начальному и конечному влагосодержанию определяется

l g ^ - (рис. 6.4.3).

П р и м е р

Определить

продолжительность

сушки

березовых пиломатериа

лов

сечением St

- 5 2 = 3 0 - 1 1 0

мм от

W H = 7 0 %

до

W K

= 8%

в камере с реверсивной

циркуляцией при fM

= 60°C, фв = 0,85, А =1,6 м и v = 2

м/сек.

Определяем

5Г =

2,6 см (см. рис. 6.4.1);

£ = 8 3

(см. рис. 6.4.2);

С = 1 , 3 3

(см. рис. 6.3.1);

Л ц = 1 ; А9=

1,08 (см. рис. 6.2.1);

l g

- ^ =

0,94 (см. рис. 6.4.3).

Продолжительность сушки

т =

BCJ

• 1,33

• 1 • 1,08 • 0 , 9 4 = 1 1 2

ч.

x =

BCAVAv\g^-=83

Б. Ф о р м у л а

655?

„

Wa~Wp

•1 0 б C,A„lg

к _

С учетом (6.3.6) формула (6.3.5) будет

к р

Расчет ведется по ступеням режима с последующим суммирова нием результатов.

WH — W P		могут определяться			по	отдель-
Величины Б\, С\ и l g —
W к —	w р				использо
ным графикам и номограммам	[92, 214]. Однако можно
вать рисунки, приведенные выше.
Величина 5 i при использовании		формулы	(6.4.2)	оказывается
различной на разных этапах. Для		ее определения		может		приме
няться номограмма (см. рис. 6.4.2),		в которой	комплекс		Б{	опреде

ляется по температуре среды, а не мокрого термометра — см. фор мулу (6.3.6), породе древесины, величине 5Г , определяемой по рис. 6.4.1. Полученные по рис. 6.4.2 для каждой ступени значения Б следует делить на 1,31:

Коэффициент замедления сушки в штабеле Ci определяется по номограмме (см. рис. 6.3.1) в зависимости от величины Б на пер

вой ступени режима сушки.
Коэффициент	циркуляции	Ац	принимается	в	соответствии
с прежними рекомендациями		( Л ц = 1	при реверсивной		и Л ц = 1 , 1 5
при нереверсивной циркуляции).
WH — Wv			равновесного	влагосодержа-
Величина l g - ^	^ — (значения

W к —

ния Wv принимаются по рис. 1.3.8) может быть определена по диа грамме (см. рис. 6.4.3), на вертикальной оси которой следует вместо значения WH отложить величину WH — Wv, а на наклонных линиях вместо WK— величину WK—Wp.

П р и м е р .

Определить продолжительность

сушки режимом 4В [212] сосно

вых пиломатериалов

сечением

40-120 мм при

W B = 80%,

W K = 9 % ,

скорости

поперечно-реверсивной

циркуляции и = 1,6 м/сек,

ширине штабеля h =1,8

м.

соответствии с рис. 6.4.1 5 Г = 3 см.

Определим продолжительность сушки на первой ступени

(^С = 69°С,

ф=0,8).

Величина

для

сосны

при

f c = 6 9 ° C

S r = 3

см

составляет

Б = 63

(см. рис. 6.4.2). Тогда

Коэффициент замедления сушки в штабеле, определяемый на

первой

ступени

по

5 = 63,

ti=l,6 м/сек

и А=1,8 м, составляет

С = 1,62

(см. рис. 6.3.1), Ац

= \;

№р

= 13%

(см. рис. 1.3.8),

WK—WP

= 67%,

1 ^ — 1 ^ = 1 7 % .

Тогда

WH — Wp

п 7 к _ _ У р

= ° - 5 9

(см. рис. 6.4.3).

205

Продолжительность сушки на первой ступени режима
				x = E1C1Aa\gw-—w-			=	46,5	ч.
Все расчеты сведем в таблицу.
											О,
О.	°									1	1
§	^					с,				1	1	т
§	^							1	• 1	В
Ё	S									В
Ё	S									ь
80—30		69	0,8	48		1,62	13	67	17	0,595		46,5
30—20		73	0,69	5 8 : 1 , 3 1	= 4 4 , 1	1,62	10	20	10	0,3		21,4
20—8		91	0,32	3 7 : 1 , 3 1	= 2 8 , 2	1,62	4,5	15,5	3,5	0,63		28,8
И т о г о												96,7 ч

6.5. УКРУПНЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙСУШКИ В КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Расчетная формула для воздушных и газовых камер периодиче ского действия имеет вид

1=%исхАрАкАвАи, ч, (6.5.1)

Эта формула включает длительность начального прогрева и влаготеплообработок. Здесь т И ох — продолжительность сушки пиломате риалов заданной породы, толщины Si и ширины 5г при нормальных режимах в камерах с принудительной реверсивной циркуля цией средней интенсивности (скорость воздуха по материалу в шта беле 1 м/сек, ширина штабеля Я=1,5+-2 м) от начального влагосо держания 60% до конечного влагосодержания 12% при отсутствии влаготеплообработок; Л р , Л к , Л в , Ац — коэффициенты, учитываю щие жесткость режима, качество сушки, начальное и конечное вла госодержание, интенсивность и характер циркуляции.

Величина т и с х получена расчетами по формуле (6.3.4) для всех основных пород, принятых по ГОСТ толщин при различной ширине материала. Результаты расчетов с небольшими округлениями пред ставлены в табл. 6.5.1. Продолжительность сушки необрезного ма териала принимается по последней графе, как для наиболее широ ких сортиментов.

Коэффициент жесткости режима Л р представляет собой отно шение продолжительности сушки при мягком М или форсирован ном Ф режиме к продолжительности сушки при нормальном Н ре жиме.

Расчеты показали, что Л р весьма мало зависит от размеров и по роды древесины, а при форсированных режимах и от скорости цир

куляции (средние значения Л р при этих режимах	равны	примерно
0,8). Лишь при мягких режимах коэффициент Л р имеет		тенденцию
увеличиваться с повышением скорости циркуляции	v (при измене-

206

пилома	S
	мм
	t.
Толщина	териалов

							Т а б л и ц а		6.5.1.
Исходная	продолжительность			сушки		пиломатериалов т И С х ,		ч
Ширина пиломатериалов				пилома	Suмм	Ширина пиломатериалов 52, ММ
	S2,	мм				Ширина пиломатериалов 52, ММ
	S2,	мм	более180	Толщина	териалов		110—130		более180
о	О	О	более180	Толщина	териалов	о	110—130	о	более180
	О	О				о		О
§	СО	СО				о		СО
т	7	7				7		7
СО		о				ОО		ч-
Сосна, ель, пихта, кедр							Лиственница

До	16	25	27	29		31	До	16	58	61	64	67
	19	31	33	35		37		19	65	70	75	80
	22	37	40	43		46		22	80	85	90	95
	25	48	51	54		57		25	100	105	ПО	115
	32	70	75	80		85		32	135	140	145	155
	40	85	90	95		100		40	160	170	190	220
	50	100	105	ПО		120		50	215	240	280	340
	60	120	130	140		160		60	320	380	450	550
	70	140	155	175	•	210		70	500	600	730	900
	75	155	180	210		260		75	580	700	870	1100
	100	230	280	350		465		100	970	1200	1500	1950
		Осина,	липа, тополь						Береза, ольха
До	16	29	31	33		35	До	16	35	38	41	44
	19	36	39	42		45		19	44	47	50	53
	22	43	46	49		52		22	50	53	56	59
	25	60	64	68		72		25	66	70	74	80
	32	80	90	95		100		32	90	95	100	105
	40	95	100	105		115		40	100	105	ПО	115
	50	110	117	125		135		50	125	135	150	170
	60	130	145	165		190		60	170	190	220	260
	75	175	210	255		310		75	220	270	330	400
	Бук, клен, берест, ясень, ильм								Дуб,	орех,	граб
До	16	53	56	59		62	До	16	80	85	90	95
	19	60	64	68		72		19	90	95	100	105
	22	70	75	80		85		22	100	105	НО	115
	25	95	100	105		ПО		25	110	115	120	125
	32	112	- 118	125		135		32	165	180	200	220
	40	135	145	160		180		40	215	240	275	315
	50	185	210	240		280		50	320	380	450	530
	60	250	300	360		430		60	500	610	730	860
	75	400	480	580		700		7 5 -	780	950	1200	1500

207

нии v от 0,5 до 2 м/сек величина Л р	увеличивается от	1,62 до 1,82) .
Для укрупненных расчетов приняты	средние величины	Л р :

Режимы	Мягкие	Нормальные	Форсированные
Ар	1,7	1	0,8

Режим сушки при правильном его выборе обеспечивает сохране ние лишь требуемого уровня прочности и целостность материала. Качество сушки определяется равномерностью просыхания мате риала по толщине и объему штабеля, а также остаточными напря жениями, что может регулироваться только применением влаготеплообработок и кондиционирующих обработок соответствующей длительности. Поэтому коэффициент качества может определяться как отношение

( 6 . 5 . 2 )

Расчеты для материалов различных «сечений и пород с учетом длительности обработок [ 2 1 2 ] позволили получить средние значе ния Л к (для I V и 0 категорий качества влаготеплообработки не пре дусматриваются, для I категории принята продолжительность кон диционирующей обработки в пределах 1 0 % от длительности собст венно сушки):

Категория качества	I	III	I I I	I V , 0
Ак	1,20	1,10	1,05	1

В соответствии с содержанием понятия тИ С х коэффициент влаж

ности (влагосодержания)	Л в должен определяться отношением
продолжительности сушки	при данных значениях fн и f , к исход

ной продолжительности сушки ти ох (все остальные показатели бу дут при этом одинаковы):

Mlg

Mlg	60	l , 4 3 1 g - J J .	( 6 . 5 . 3 )
	60
	12
	12

Коэффициент Л в

подсчитываете весьма просто. Он может быть

получен умножением

на

1,43 результатов, получаемых по графикам

рис. 6.4.3.

Коэффициент Л ц

в формуле ( 6 . 5 . 1 )

определяет

интенсивность и

характер циркуляции сушильного

агента. П. С. Серговский

показал

[ 2 1 1 ] ,

что удобно искать зависимость

коэффициента

Л ц

от

произве

дения

т и с х Лр,

которое

определяется

в соответствии

с формулой

( 6 . 5 . 1 )

при каждом

расчете

продолжительности сушки. Для камер

с естественной

циркуляцией,

для

которых

дифференцированные

расчеты при различной скорости сушильного

агента

невозможны,

зависимость Л ц = /(тисхЛр) определялась

на

основании

обработки

208

Рлс. 6.4.4. Графики для определе ния коэффициентов циркуляции при использовании укрупненного метода расчета длительности низкотемпературной сушки (ка-"

меры периодического действия)

производственных данных (при продолжительности		сушки т) по
выражению
А,	х расч	(6.5.4)
^иск-^р-^к-^в	х расч

Для камер с принудительной циркуляцией произведены серии расчетов при режимах различных категорий, скоростях циркуляции,

а также породах древесины и разме
рах материала.		2,6
Коэффициент Ац получался из		2,4
отношения		2,2	-
Ху	(6.5.5)	2,2	-
	(6.5.5)	2,0		4
		1,8-		4
		1,8-

где xv	и	T I — продолжительность
сушки при заданной скорости и ско				1,41,2	-
рости, равной		1 м/сек.
Расчетный		график для определе		1,0
ния величины Лц = / ( т и с х Л р )			при раз
				0,8	г .
личных	скоростях циркуляции пред

ставлен	на рис. 6.4.4. Принятые на			0,6	I .
графике	скорости циркуляции соот			20 40-60

ветствуют средним их значениям для
определенных		групп камер,	которые
подразделены		следующим	образом:

I .. I I I	I I I I I I I
80 WO 120 W	160 ISO 200220

1. Камеры с мощной поперечной

реверсивной	циркуляцией	(ско
рость в штабеле 1,5—2,5 м/сек)		ЛТА—Гипродрев, с трапецеидаль

ным перекрытием и аналогичные им. Расчетная скорость для этих

камер и = 2 м/сек	(кривая / ) .
2. Камеры с	реверсивной	циркуляцией средней	интенсивности
(скорость в штабеле 0,8—1,2		м/сек) ЦНИИМОД-23	и аналогичные

им, усовершенствованные эжекционные камеры с мощностью при

вода	более 8 кет на один		штабель. Расчетная скорость			циркуля
ции — 1 м/сек		(кривая 2).
3.	Камеры	с нереверсивной или		слабо	реверсивной	циркуля
цией	(скорость	в штабеле	0,4—0,6	м/сек)	ЦНИИМОД-39, эжек

ционные модернизированные Грум-Гржимайло с мощностью при

вода ~ 6 кет на один

штабель, УкрНИИМОД и аналогичные им.

Расчетная скорость в камерах этого

типа v =0,5 м/сек

(кривая

3).

4. Камеры с естественной циркуляцией конструкции

Грум-Гржи

майло, Некар

(кривая

4).

Графики на рис. 6.4.4 отличаются большим удобством интерпо

ляции данных при

известных скоростях

циркуляции

по

сравнению

с таблицами

[212].

П р и м е р .

Определить

продолжительность

сушки при

нормальном

режиме

еловых необрезных досок

толщиной 40 мм,

второй категории

качества

от

на

чального влагосодержания

65%

до конечного

10% в камере

ЦНИИМОД-39

(сла

бая циркуляция). Определяем:

т И С х = 1 0 0 ч

(см. табл. 6.5.1,

последняя

графа

—

необрезной материал);

Л р = 1 ;

Л„=1,1; Л в = 0,81 • 1,43=1,16

(рис. 6.4.3);

Л ц =

1,35

(рис. 6.4,4, кривая 3).

Продолжительность сушки_т=100- 1 • 1,1 • 1,16-1,35=172 ч.

14 Заказ № 487

209

Б. К А М Е Р Ы П Е Р И О Д И Ч Е С К О Г О Д Е Й С Т В И Я - В Ы С О К О Т Е М П Е Р А Т У Р Н Ы Й П Р О Ц Е С С

6.6. УПРОЩЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ И УЧЕТ ЗАМЕДЛЕНИЯ СУШКИ В ШТАБЕЛЕ

Для определения продолжительности высокотемпературной сушки пиломатериалов автором получены две формулы (5.6.8) и (5.6.12), каждая из которых описывает определенный период про цесса со стыковкой при W=Wnep. Для производственных расчетов следует упростить расчетные уравнения. Это касается в первую очередь величин l ^ n e p , способов определения теплокоэффициентов, расчетного размера и соотношения между внешним и внутренним теплопереносом.

Расчеты	для	материала	различной	толщины	при	разной скоро-
				1		5
сти циркуляции		показали,	что величины —		и —г—,		входящие
				а	4Я
в уравнения	(5.6.8) и (5.6.12), имеют			один порядок,		а в	наиболее

вероятных сочетаниях равноценны. Поэтому свести задачу к усло виям первого рода (Bi = oo) или наоборот к случаю с малым внут ренним сопротивлением невозможно.

Коэффициент теплопроводности зависит, как известно, от тем пературы, влагосодержания материала, его плотности и в значи тельно меньшей степени — от направления потока тепла. При пере носе тепла к зоне парообразования процесс определяется теплопро водностью наружной подсушенной зоны, в которой, как об этом уже писалось, средняя температура поддерживается на уровне, не


сколько	превышающем		100° С,		а влагосодержание является		сред
ним между его значением				на поверхности и пределом гигроскопич
ности при г = гКип, равным				19—20%. С учетом поверхностного			влаго
содержания		во второй	стадии		процесса, определяемого	величиной
Wp, среднее		влагосодержание			наружной зоны будет 12—16%.
Тогда,	если	принять значение Я в поперечном направлении					(сме
шанная	распиловка), останется				учесть лишь влияние на Я породы
древесины. Последнее, как известно (гл. 2), однозначно						определя

ется условной плотностью руслЭто позволяет получить для средних значений ру С л, характерных для определенных пород, стабильные для них средние значения коэффициента Я. С учетом данных гл. 2


принято: для сосны (ру С л = 430 кг/м3) Я = 0,213			вт/м-град;		для бе
резы	(Русл = 510 кг/м3) Я = 0,242 в?/м-град,		для	ели	(ру С л =
= 380 кг/м3) Я = 0,197 вт/м-град,		для лиственницы (ру С л = 560 кг/м3)
Я = 0,273 вт/м • град.
Коэффициенты теплообмена		можно принимать в		соответствии

с рис. 3.4.1. При высокотемпературной сушке применяются, как из вестно, стабильные и двухэтапные режимы с переходным между этапами влагосодержанием 20%, несколько превышающим вели чину W n e p , являющуюся конечной для диапазона, в котором должна

действовать	формула (5.6.8). Расчеты	показали, что принятие
W W = 20%	при расчете двухэтапных,	а также стабильных режи-

210

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 / 2521 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ