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

ратурного процесса не может быть рассчитано на основании соот­ ношения (6.5.3), использованного для низкотемпературных камер. В связи с тем, что для материала различной толщины предписыва­ ются разные режимы, которым соответствуют разные величины Wv, характер влияния начального и конечного влагосодержания на про­

Рис. 6.8.3. Графики для определения вели­ чины, учитывающей влагосодержание ма­ териала при высокотемпературной сушке:

а — начальное; б — конечное

тельности сушки при любых значениях WH и WK к продолжительно­ сти сушки материала в диапазоне влагосодержания A W = 6 0 - M 2 % .

Расчеты подтвердили зависимость этих коэффициентов от тол­ щины материала, особенно заметную при высоком конечном влагосодержании (до 12%) . Однако для практических расчетов эти за­ висимости могут быть представлены в виде графиков (рис. 6.8.3), пользование которыми достаточно просто. Эти графики заменяют

221

венно сушки и всевозможных обработок. При высокотемператур­

чений коэффициентов Лк , приводимая в РМ. Не менее удобным является график, приведенный на рис. 6.8.4. Для материала пер­

турной сушки в соответствии с принципами, изложенными в § 6.1, может применяться для расчета производительности камер, кален­ дарного планирования, перевода в условный материал и т. п. Для

222

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

6.9. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА СУШКИ

Сушка в камерах непрерывного действия имеет особенности [216—218], непосредственно связанные с методом расчета длитель­ ности процесса. Здесь вследствие перемещения материала вдоль камеры возникают следующие эффекты: 1) в каждой ее зоне режим остается неизменным во времени даже при изменении интенсивно­ сти испарения влаги из материала по мере его сушки (это объясня­ ется тем, что в каждую данную зону поступает материал опреде­ ленного влагосодержания); 2) для каждой данной зоны движуще­ гося штабеля режимы оказываются изменяющимися во времени. В противоточных камерах это будут режимы с повышающейся тем­ пературой и понижающейся влажностью среды. Первый из отме­ ченных эффектов справедлив, если материал движется непрерывно. Из-за периодического характера перемещения штабелей во время сушки режим в данной зоне камеры будет переменным и во времени вследствие изменения интенсивности испарения по мере высыхания материала.

Итак, даже в более простом случае сушка материала (в зоне штабеля) при его перемещении осуществляется при переменных ус­ ловиях. В аналитическом описании процесса это могло быть выра­ жено посредством переменных граничных условий (см. § 5.2). Ана­ литическое решение вопроса при этом существенно усложняется, хотя для ряда случаев возможно. Однако, учитывая задачи инже­ нерных, производственных методов расчета, было признано целесо­ образным несколько упростить схему процесса.

Формула типа (6.3.5) для расчета длительности низкотемпера­ турного процесса при стабильных условиях для расчета длительно­ сти процесса в камерах непрерывного действия непригодна вслед­ ствие отсутствия аналитической связи между состоянием среды и влагосодержанием материала (величина Wv, определяемая темпе­ ратурой и относительной влажностью среды, оказывается перемен­ ной, не связанной с текущим влагосодержанием). Вместе с тем фор­ мула (6.3.4), предложенная П. С. Серговским для камер периоди­ ческого действия с целью замены многоэтапного расчета, получена из условий, когда ступенчатый режим отличается повышающейся жесткостью при постоянной или мало изменяющейся температуре мокрого термометра.

Условия, для которых предложена формула (6.3.4), близки к ре­ альному характеру изменения параметров среды в противоточных камерах непрерывного действия, если эта среда в загрузочном (сы­ ром) конце камеры не достигла насыщения и ее состояние известно. Но даже и в этом случае необходимо уточнить коэффициенты С и Л ц в формуле (6.3.4). В камерах периодического действия заданный режим сушки поддерживается только в зоне материала на входе, который, таким образом, сохнет, как единичный сортимент. В дру­ гих зонах штабеля режим на всем протяжении процесса будет

223

отличаться, при этом тем больше, чем дальше от входа агента сушки эта зона находится. В результате сушка в штабеле в целом замедлится по сравнению с сушкой единичных сортиментов, что и учитывается коэффициентом замедления сушки в штабеле С.

В камере непрерывного действия, как уже отмечалось, каждая зона материала проходит через все режимные состояния, коэффи­ циент замедления сушки в штабеле оказывается равным единице. Некоторое отступление имеет место лишь в зоне последнего, нахо­ дящегося перед выкаткой штабеля, однако перепад влагосодержа­ ния по его длине к этому времени уже невелик и не может влиять на общее замедление сушки. Также единице равен коэффициент Ац, имеющий смысл лишь в связи с различием между сушкой единич­ ного сортимента и штабеля в целом.

Таким образом, если агент сушки в сыром конце камеры не стал насыщенным и его состояние здесь известно (это позволяет опре­ делить величину /1 ф ), для расчетов может использоваться формула (6.3.4) в виде

м

где величина а' определяется по температуре предела охлаждения,

которая в рассматриваемом случае будет постоянна по всей длине камеры.

6.10. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

В противоточных камерах непрерывного действия продолжи­ тельность процесса в значительной степени зависит от количества ^циркулирующего воздуха, точнее — скорости его движения по мате­ риалу. При интенсивной циркуляции воздух выходит из сырого конца в ненасыщенном состоянии, выполнив свою функцию аккуму­ лятора поглощенной влаги. Однако опыт показывает, что воздух очень часто становится насыщенным, не достигнув сырого конца.

1) среда становится насыщенной до достижения сырого конца камеры;

2) состояние среды в сыром конце неизвестно. (В этом случае даже при <р<1 использовать формулу (6.9.1) нельзя вследствие невозможности определения величины Лф , зависящей от <рн. Кроме того, состояние среды в сыром конце не контролируется.)

224

/d-диаграммы. Если положение точки 1 (рис. 6.10.1) определяется для камер непрерывного действия режимными условиями в сухом конце, т. е. на входе в последний перед выгрузкой штабель, то поло­ жение точки 2 будет определяться количеством испаряемой из ма­ териала влаги и скоростью циркуляции агента сушки. Чем интен­ сивнее последняя, тем выше положение точки 2, как и при меньшем количестве испаряемой влаги. При некоторых параметрах точка 2

потери тепла через ограждения вызывают незначительные измене­ ния в состоянии воздуха, поэтому ими без существенных погрешно­ стей можно пренебречь. Расход тепла на прогрев материала ком­ пенсируется за счет впуска увлажнительного пара и неравномерно распределяется на протяжении всего процесса, а в основном в пе­ риоды, непосредственно следующие за загрузкой штабелей. Так об­ стоит дело с собственно сушкой. Для оценки общей длительности цикла продолжительность прогрева должна быть учтена особо.

Исходя из этого состояние среды в сыром конце камеры можно определить, если воспользоваться известными связями между коли­ чеством испаряемой влаги, скоростью циркуляции и приращением влагосодержания Ad. Действительно, имеем

1///

100%

возм

СР.Ц

Рис. 6.10.2. Схема номограммы для определения параметров в сыром конце противоточной камеры непрерывного действия

Если воздух полностью отработал, не достигнув сырого конца ка­ меры, изложенные соображения оказываются недостаточными для решения вопроса.

В последнем случае можно воспользоваться следующей схемой. Воздух становится насыщенным, не достигнув сырого конца ка­ меры, если при данном количестве испаряемой влаги слишком мала интенсивность циркуляции, т. е. v. Очевидно, что данное количество испаряемой влаги может быть удалено при некоторой минимальной величине оМ ин. С другой стороны, при данных параметрах среды и фактической скорости циркуляции v из материала может быть уда­

226

Рис. 6.10.3. Диаграмма для определения емкости сушильной камеры:

L и В — соответственно высота, длина и ширина штабеля), виду (обрезной—необрезной) и характеру укладки материала (этим опделяется коэффициент заполнения штабеля по ширине) устанавли­ вается (см. рис. 6.10.3) емкость камеры Е, м3. При использовании нестандартных штабелей габаритная емкость ЕГаб = НЬВт должна

228

циркуляции в габаритном сечении иг а б, температуре среды в сухом

нимается средним между полученным по номограмме и предвари­ тельно заданным Л ф = 1,4 при определении значения Тщ,, а величина Kv — равной единице.

2. Если горизонталь, проведенная от линии иг а б вправо, ока­ жется выше линии, заданной по режиму tc. сух при данном ф с у х , это означает, что при данной температуре tc. сух и заданном количестве

На номограмме (см. рис. 6.10.5) приведены четыре семейства линий tc. сух при степени насыщенности среды в сухом конце ф с у х = = 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6. При промежуточных значениях ф с у х допускается

* Под габаритным сечением ^ г а б понимается плоскость перед штабелем или после него, перпендикулярная движению агента сушки, скорость которого в этом сечении также называется габаритной vrs§. Величина ига§ определяется либо

непосредственным замером, либо подсчетом, как отношение количества поступаю­

230