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

П р и м е р

1. Сосновые

обрезные доски

сечением

4 X 1 5

см сушатся

в

камере

ЦНИИМОД-49

при условиях:

W„ = 90%,

W K

= 15%,

яГаб = 1,5

м/сек,

tc.

с у х =

= 100° С,

фС ух = 0,3

(tM

= 7l°

С).

Состояние

среды

в

сыром конце

неизвестно.

Определить продолжительность

сушки.

1. Величина £==137 мъ

(см. рис. 6.10.3 — обрезной

материал,

укладка

без

шпаций).

2.

Определяем

предварительную

продолжительность сушки

т п

р

по

формуле

(6.9.1).

При этом

5 Г

= 3,2

(см.

рис.

6.4.1),

5 = 7 5

(см.

рис.

6.4.2),

lg

W

^ = 0 , 7 7 8

(см. рис. 6.4.3). Тогда

W к

W

т п р

=

БА9

lg

=

75 • 1,4

• 0,778 =

81,7

ч.

3.

По

значениям

(WB

— WK)

= 7 5 % ,

т п р

= 81,7

ч и £ = 1 3 7

мъ

определяем

в со­

ответствии с рис. 6.10.4 величину тИс р . ч

= 540

кг/ч.

4.

По

величине

/ И с р . ч = 540

кг/ч,

величинам

аГаб =

1,5

м/сек,

tc. С ух = 100° С

и фС ух = 0,3 определяем

по

рис. 6.10.5 величину А<?,

равную

0,67.

Расчетное

зна­

чение

Л

—

л

.

П

К 7

1 А

+ ° ' 6 7 .

1 оо

А ?

расч —

2

~

'

5. Продолжительность сушки в соответствии с (6.10.3)

будет

х =

EA9KV

lg -=А

=

75 • 1,03

• 1 • 0,778 =

60,2

ч.

П р и м е р

2.

Определить

продолжительность

сушки

при

тех

же

условиях

по скорости в габаритном сечении штабеля

и г а б = 0,6

м/сек.

Пункты 1, 2 и 3 примера

1 остаются прежними.

4.

При величине

A f c p . ч = 540

кг/ч

и иг а б = 0,6

м/сек

не

получается

пересече­

ния с

линией

tc.

С у х = 100° С

при

ф с у х = 0,3

(см. рис. 6.10.5).

При

заданных

па­

раметрах

среды

(tc. С у х = 100° С,

ф с у х = 0,3,

А9

=1,4

и

а г а б = 0,6

м/сек)

в

соот­

ветствии с рис. 6.10.5 мсжет быть испарено А?а о эм = 430 кг/ч.

5.

По

(6.10.2)

будет

_

мср.

ч

540

K-V

=

~M

=

430

=

1

, 2 5

1

6. Продолжительность сушки по уравнению (6.10.3)

составит

х =

BAfKv

lg ^r-

=

7 5

• 1>4

• 1,25 • 0,778 =

102

ч.

Из

примеров

видно,

W к

уменьшение

скорости

циркуляции

что

с Угаб =

1,5 до J0,6

м/сек

привело

к удлинению

процесса

в 1,7

раза.'

Номограмма

(см. рис. 6.10.5)

позволяет

не только

определять

примере 2 для испарения при заданных

tc. С у Х = 1 0 0 о С

и (рОух = 0,3

влаги в количестве Mcv. ч = 540 кг/ч требуется скорость

циркуляции

^габ = 0,8 м/сек

(для определения этого от точки пересечения линии

tc. сух =100° С

при 'фСух = 0,3 с вертикалью

ф С ы р = Ю 0 %

проводится

т

,, А

А А А

(6.11.1)

1 и а п ц п » л п л 1

Здесь

т И С х — продолжительность

сушки,

включая

начальный

про­

грев по рекомендуемым в РМ режимам,

сосновых

пиломатериалов

различной

толщины Si и ширины S2

от

начального влагосодержа-

^S,, ни

'ния

W3

= Q0%

До конечного

WK =

О-

= 12%

в камере

с поперечной

SO 55

SO 65

70 75 80 85 90

штабелевкой типа

ЦНИИМОД-49;

Ац,

Л в,

Лп ,

Л к — коэффициенты,

учитывающие

соответственно

ин­

тенсивность

циркуляции, влагосо­

держание, породу древесины и ка­

чество

сушки.

Исходная

продолжительность

и коэффициенты

Л ц , Л в , Л п

опре­

делены

предварительными

расче­

тами по формуле (6.10.3) с ис­

пользованием

рассмотренных

вы­

ше номограмм. При этом расчеты

Тисх выполнены отдельно для каж­

дой

категории

режимов

и

для

51,мм

50 55

60

65

70 75

сиех,Ч

50

55

60 65

70 75

<*исх.V Т

200 г

'

'

'

'

' ~

5 10

15 20

25 30 35 40

45 50"

Рис. 6.ПЛ.

Графики для

определения

S„MM

исходной продолжительности

сушки в ка­

мерах непрерывного действия

удобства

экстраполяции

представлены

в

виде графиков на

рис.

6.П.1: а — при

мягких,

б — нормальных

и

в — форсированных

ре­

материалов (§2^200

мм).

Коэффициенты

циркуляции рассчитывались путем отыскания

ностью

сушки в камерах ЦНИИМОД-49

(для

последних

Л ц = 1 ) .

При

одной

и той же

производительности вентиляторной

уста­

новки состояние среды в сыром конце

камеры

будет

при

прочих

равных

условиях (толщина, Wn и

WK,

порода

древесины,

режим

сушки)

зависеть

от

аэродинамической

схемы циркуляции, способа укладки и

объема

загружаемого

материала.

С

этих

позиций

были

проанализированы

противоточные

камеры

основных

ти­

пов. Количество

воздуха

КШ т, проходя­

щего через штабеля, определялось ис­

ходя

из проектной

производительности

Vn

вентиляторных

установок

камер

с

учетом потерь сушильного агента в про­

межутках между штабелями и ограж­

дениями

(эти

потери

рассчитывались

для материала различных толщин, при

которых

получаются

различные

аэро­

динамические сопротивления). Скоро­

сти циркуляции по материалу v и про­

ектные

производительности Уц при Si

=

= 50

мм

равны:

в

камерах

ЦНИИМОД-49 и Валмет v = 3,45 м/сек,

У ц = 1 5 0 000 м3/ч, в камере ЦНИИМОД -

,мн

32

у = 1,25 м/сек,

V 4 = 36 000

м3/ч, в ка­

Рис. 6.11.2. Графики для опре­

мере НБ-1 и = 3,3 м/сек, У ц = 14 ООО м3/ч

деления

коэффициентов цирку­

в камере ЦНИИМОД-24

(в минималь­

ляции при использовании укруп­

ном

живом

сечении)

у = 2,15 м/сек,

ненного метода расчета продол­

Уц

= 40 ООО м3/ч.

жительности

сушки в камерах

Расчеты

показали,

что

режим

суш­

непрерывного

действия:

/ — ЦНИИМОД-32;

2 -

НБ-1, 2, 3;

ки

(мягкий,

нормальный,

форсирован­

3 — ЦНИИМОД-24/34

ный)

оказывает

определенное

влияние

на величину Л п

при

сушке

материала

толщиной 22—32 мм. При

более тонком

(Si = 1 6 мм)

и более толстом

материале этого влияния

нет.

Для

укрупненных

расчетов

признано

целесообразным

принять

средние

значения Л ц в зависимости

от конструкции

камеры

и тол­

щины материала

(см. рис. 6.11.2).

Для

выявления

влияния

породы

древесины

на

продолжитель­

Т а б л и ц а 6.11.1

Усредненные коэффициенты

Ап

Порода

Нормальный и форсированный

Мягкий режим

режимы

1

1

Береза, ольха

1,45

1,35

1,10

1,05

жением (6.5.3) можно, если процесс

не лимитируется

количеством

циркулирующего воздуха. Поэтому

для определения

величин Л в

пературной сушке, коэффициент Л Е

может быть получен из выраже­

ния

Ав=Ав.н+Ав.к-1,

(6.11.2)

чалась при различных значениях

WH

и

WK = 12%,

а

Лв .к — при

WH = 60% и различных значениях

WK.

Результаты

расчетов

представлены

в

виде

графиков

на

рис. 6.11.3. На каждый из рисунков нанесены значения

коэффициен­

тов Лв .п (семейства линий Л) и Л в . к (семейства линий Б). Эти

гра­

фики в отличие от таблиц, приведенных в РМ,

более

удобны,

так

как позволяют более просто определить

значения

Л в

при любых

значениях WH, WK

и толщине материала.

В

камерах непрерывного

действия

пиломатериалы

высушива­

ются

только по I I I ,

I V и 0 категориям

качества, для которых

коэф­

фициент качества

Л к

может

быть

принят

равным

единице. Если

к разгрузочному

концу противоточных

камер

непрерывного дейст­

А « = L / " " " V

>

( 6 Л 1 - 3 >

^оощ * ^отс

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Н и к и т и н

Н. И. Химия древесины. М.—Л., 1951, 578 с.

2.

Б а ж е н о в

В. А . Пьезоэлектрические свойства древесины. М., 1959, 239 с.

3.

Э с а у К. Анатомия растений. М., 1969, 564 с.

4.

Ребиндер

П . А . О формах связи влаги с материалами в процессе сушки.—•

сины.— «Труды ЦНИИМОД»,

1958, вып. 9, 47 с.

9. Stamm A. J. Passage

of liquids, vapours and dissolved material

through

softwoods. U . S. Dep. of Agric. Techn. Washington, 1946, B u l l . 929, 80

p.

10. Д е Бу р Я - Динамический характер адсорбции. М., 1962, 290 с.

16.

Серговский П . С. Равновесная влажность древесины

в перегретом паре

и влажном воздухе при температуре выше

100° С.— «Труды МЛТИ»,

1956, вып. 6,

с. 23—33.

17.

Ш у б и н Г. С. Психрометрическая диаграмма для газообразной

среды при

температуре до 300° С.— «Механическая

обработка

древесины», 1963, № 12,

с. 6—8.

18.

Ш у б и н Г. С. О методах

исчисления

относительной влажности

воздуха.—

«Тепло- и массоперенос». Минск,

1969, т. 11, с. 788—790.

19.

Г и р ш М . Техника сушки. М., 1937, 627 с.

20.

К р и ш е р О . Научные основы техники сушки. М., 1961, 539 с.

21.

Серговский П . С. Гидротермическая

обработка

древесины. М., 1958, 440 с.

22.

С о к о л о в П . В. Проектирование сушильных и нагревательных

установок

для древесины. М., 1965, 331 с.

23.

Серговский П . С. Расчет процессов

высыхания и увлажнения

древесины.

М„ 1952, 78 с.

24.

Kollmann F. Techologie

des Holzes

und der Werkstoff.

Berlin,

Bd . 1, 1951,

1050 s; Bd . 2, 1955, 1183 s.

25.

Ш у б и н Г. С , Щ е д р и н а

Э . Б. Новые результаты

исследования

теплофизи-

на

Всесоюзной

конференции

по проблемам древесиноведения.

Минск, 1971,

с. 113—114.

26. Д е Г р о о т

С. Р. Термодинамика

необратимых

процессов. М., 1956, 280 с.

27.

Гибб с

Д ж . Термодинамические

работы. М., 1950, 492 с.

28.

М и х а й л о в

Ю . А . Сушка перегретым

паром. М., 1967, 199 с.

29.

Л ы к о в

А . В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. М., 1956, 464 с.

30.

Л ы к о в

А . В. Явления

переноса

в капиллярно-пористых телах. М., 1954,

296 с.

31. Л ыков

А . В. и М и х а й л о в

10. А . Теория

тепло- и массопереноса М.,

1963,

535 с.

32.

Н и к и т и н а Л . М . Химический потенциал переноса массы капиллярно-свя­

занной влаги.—ИФЖ, 1963, № 12, с. 40—43.

33.

В а л х а р ж

Я . Об аналитическом

определении

зависимости

химического

потенциала влажности в поликапиллярной

системе полостей от термодинамиче­

ских

параметров

и структурных

свойств

твердого

скелета,— «Тепло- и массо­

перенос.» Киев, 1968, т. 6, ч. I, с. 9—21.

34.

К о р я к и н Н . И. Краткий справочник

по физике. М., 1962, 559 с.

35.

Н и к и т и н а

Л . М . Термодинамические

параметры и коэффициенты массо­

переноса во влажных материалах. М., 1968, 499 с.

36.

Ш у б и н

Г. С. Исследование влагопереноса

в процессе сушки

древесины

и ее термодинамических характеристик.— «Тепло-

и массоперенос».

Минск, 1972,

39. Turtle F. A matematical

theory

of the drying of wood.

Franklin

Inst.,

1925, p. 609—614.

40. Martley

I. E. Moisture Movement

through

Wood. London,

1926, 27 p.

41.

Stilwell

S. T. G. The Movement of moisture

with reference

to Timber

Sea­

soning.

Westminster,

1926, 46 p.

42.

Л ю б и м о в

H. Я . Теория и практика

сушки

дерева. М., 1932, 368 с.

43.

Посно в Б. А . Некоторые теоретические вопросы сушки древесины.—

«Лесопромышленное дело», 1930, № 7, с. 7—10, Ne 12, с. 4—8.

44.

Ч у л и ц к и й

Н . Н. Исследование

водопроводности

и водопоглощаемости

древесины различных пород.— «Труды

ЦАГИ», 1932, вып. 122, с. 24.

45.

Tiemann Н. Analisis of mathematical

theories of drying

Wood.

Wiscon­

sin, 1932.

46.

Ludwig

K.

Beitrage zur Kenntnis

der kiinstlichen

Holztrocknung

mit

be-

sonderer Beriicksichtigung

des Einflusses

der Temperatur.

Forschungsberichte

Holz.

Berlin,

1933, H. 1.

47.

Egner K.

Beitrage

zur Kenntnis

der Feuchtigkeits

bewegung

in Holzern.

Forschungsberichte

Holz.

Berlin, 1934, H. 2, 91 s.

48.

Stamm A. J. and Loughborough W. K.

Thermodinamics of the swelling

of wood.—"Jour.

Phys. Chem . "

1934, N 39, p. 121—132.

49.

Ш е р в у д

Т . К. C v u i K a твердых тел. М., 1935, 62 с.

50.

Ш е р в у д

Т . К., Комминг с

Э. В. Механизм

сушки древесины.— «Известия

ВТИ»,

1935, № 8, 4 с. (Отдельный оттиск).

51.

Л ы к о в

А . В. Кинетика и динамика процессов сушки и увлажнения. М.,

1938, 590 с.

52. А р ц и х о в с к а я Н . В. Исследование влагопроводности древесины.— «Труды

Института леса АН СССР», 1953, т. IX,

с. 127—157.

53.

Федоро в И. М . Динамика сушки

дерева. М., 1937, 168 с.

54.

Л ы к о в

А . В. и А у э р м а н

Л . Я - Теория

сушки капиллярнопористых

кол­

лоидных материалов пищевой промышленности. М., 1946, 287 с.

bei der

Ver-

55. Voigt Н., Krischer

О., Schauss Н. Die Feuchtigkeitsbewegung

dunstungstrocknung

von

H o l z . — " H o l z

als Rohund Werkstoff",

1940, Bd . 3,

66.

Кречето в И. В. Сушка

древесины. М., 1949, 527 с.

67.

Кречето в И. В. Пути

интенсификации сушки

древесины.— В кн.: ВНТС

по сушке. Лесотехническая секция. М., 1958, с. 6—44.

68.

Ш у б и н

Г. С. О процессе конвективной сушки

тонких древесных

материа­

лов при температуре воздуха

выше

100° С. — «Лесоипженерное дело»,

1958, № 4,

с. 183—187.

69.

Ш у б и н

Г. С. Метод

расчета

продолжительности

высокотемпературной

сушки

тонких

пиломатериалов.— «Лесоипженерное дело»,

1958, № 1, с. 156—160.

1970

(МЛТИ).

76. А л п а т к и н а Р. П . О влагопроводности древесины главнейших отечествен­

ных

пород.— «Деревообрабатывающая промышленность»,

1967, № 9, с. 12—14.

77. К а п л а н

В. Я . Исследование процесса конвективной

сушки

спелой и ядро­

вой

древесины.

Диссертация на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Минск,

1972 (ИТМО АН БССР).

78. Серговский П . С., А л п а т к и н а Р. П., Щ е д р и н а Э. Б. Новое

в исследова­

нии

влагопроводности древесины.— В кн.: Тезисы докладов на Всесоюзной кон­

ференции по проблемам древесиноведения. БТИ им. Кирова.

Минск, 1971,

тельной

температуре.— В кн.: Тезисы докладов

ЦНИИМЭ. М., 1971, с. 7—8.

82.

Ш у б и н Г. С , Щ е д р и н а Э. Б. Влагопроводность древесины при отрица­

тельной

температуре.— «Деревообрабатывающая

промышленность», 1971, № 10,

83.

К а н т е р К. Р. Исследование тепловых свойств древесины. Диссертация

на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М., 1955 (МЛТИ).

84.

К а н т е р К. Р. О тепловых свойствах древесины.— «Деревообрабатываю­

щая промышленность»,

1957, № 7, с. 17—18.

85.

К а у ф м а н Б. Н.

Теплопроводность строительных материалов. М., 1955,

90.

Ч у д и н о в Б.

С. Теория тепловой обработки древесины. М., 1968, 255 с.

91.

П е р е л ы г и н

Л . М., У г о л е в

Б. Н. Древесиноведение. М., 1971, 286 с.

91а.

Пей ч Н. Н., Бороненко

3. В. Справочник по сушке древесины. М., 1966,

94. К у л а к о в

М . В. Задачи теплопроводности

с источниками тепла.— «Тепло-

и массоперенос». Минск,

1962, т. I, с. 42—56.

95. Ш у б и н

Г. С , Щ е д р и н а Э. Б. Исследование

влияния различных факторов

на тепловые

свойства

древесины.— «Тепло-

и

массоперенос», Минск, 1972,.

97.

Ш л и х т и н г Г.

Теория

пограничного

слоя. М., 1969, 742 с.

98.

Э к к е р т Э . Р.

Введение в теорию

тепло- и массообмена. М., 1957, 278 с.

99.

Л о й ц я н с к и й

Л . Г. Механика

жидкости и газа. М., 1957, 784 с.

100.

Eckert

Е. R. und Hartnett

J. P. Leit. Ang. Mat. und Phisic, 1958, 9 b.,

259 p.

101.

Нестеренко

А . В. Экспериментальное

исследование тепло- и массообмена

при испарении

жидкости

со свободной

водной поверхности.— ЖТФ, 1954,

ной сушки. Минск,

1957, 205 с.

,

105. Л ы к о в А .

В., Перельма н Т . Л . О нестационарном

теплообмене между

106. П о л о н с к а я Ф .

IW. Тепло- и массообмен в период

постоянной скорости

сушки.—ЖТФ, 1953, т.

X X I I I ,

вып. 5, с. 802—805.

107. Ш у б и н

Г. С.

Тепло-

и массообмен в процессе

высокотемпературной

сушки шпона.— «Лесоинженерное дело», 1958, № 2, с. 132—137.

108. Ш у б и н

Г. С. О теплообмене в процессе конвективной

сушки.— «Сбор­

ник работ» МЛТИ, 1969, вып. 21, с. 170—189.

109. Я к о в л е в

К. П .

Математическая обработка результатов

измерений. М.,

1953, 383 с.

ПО. Михее в

М . А . Основы

теплопередачи. М., 1956, 390 с.

113.

Heat Mass

and Momentum

Transfer for F l o w

over

a

Flat

Plate

with

Blowing

or Suction. Naca, 1954, No 3208, 149 p. Aut.: Mickly

H . S.,

Ross

R. C ,

Squgers, Stewart W. E .

114. К а л и х м а н Л . Г. Турбулентный пограничный слой

несжимаемой

жидко­

сти на пористой стенке.— ЖТФ, 1955, т. X X V , вып. 11, с. 1957—1964.

115.

Романенк о П . Н. и Х а р ч е н к о В. Н. Влияние поперечного потока

массы

на сопротивление и теплообмен турбулентного течения

сжимаемого газа.—ИФЖ,

1963, № 2, с. 52—59.

116.

Л ы к о в

А . В. Теоретические

основы

строительной

теплофизики.

Минск,

1961,

519 с.

117.

Ш у б и н

Г. С. Общий метод расчета

продолжительности

высокотемпера­

турной

сушки

древесины.— «Деревообрабатывающая

промышленность», 1964,

№ 3, с. 5—9.

118.

Kollmann F., Scheider A. Der Einflus der Beluftungsgeschwindigkeit

auf

die

Trocknung

von Schinttholz mit Heifiluft.—

" H o l z

als Ronund

Werkstoff",

I960,

N 3, s. 81—94.

119.

П у х о в

А . К. Влагообмен материала

со средой в процессе конвективной

сушки.— «Деревообрабатывающая промышленность», 1964, № 8, с. 12—14.

/

120.

П у х о в

А . К. Влияние скорости циркуляции сушильного агента

на про­

должительность и качество сушки пиломатериалов. Диссертация

на соиск. учен,

степени канд. техн. наук. М., 1966 (МЛТИ).

121.

Ш у б и н

Г. С. Способ сушки упруго-пластических материалов. Авторское

свидетельство № 163342.— «Бюллетень изобретений и открытий»,

1964, №

12.

122.

Л е б е д е в П . Д . , Т е м к и н А . Г.,

В и т к я в и ч ю с

А . П . Фильтрационный

влаго-

перенос

в процессе

сушки материалов.— В

кн.: Проблема

тепло- и массопере-

носа. М., 1970, с. 200—208.

123. К р о т о в Л . Н., О с л о н о в и ч В. Н. Высокотемпературная сушка лиственнич­

ных

пиломатериалов.— «Деревообрабатывающая

промышленность»,

1967, №

12,

125.

Keylwerth

R. Der Verlauf der Holztemperatur

wahrend der Furnier und

Schnittholztrocknung.—,,Holz

als Hohund Werkstoff"

1952, jg . 10, No

3.

126.

К н ы ш

В. А . Исследование процесса

конвективной и радиационно-кон-

вективной сушки

шпона. Диссертация на соиск. учен,

степени канд. техн. наук.

Л., 1969 (ЛТА им. С. М. Кирова).

127.

Kollmann

F. Neuer deutsch-schwedische

Betrage zu'r Physik der Holz-

trocknung.—"Holz

als Rohund Werkstoff",

1954, No 6.

128.

О ш у р к о в Ю . M. Некоторые вопросы термодинамики процессов сушки

древесины. Диссертация на соиск. учен, степени

канд. техн. наук.

Свердловск,

1965 (Уральский лесотехнический институт).

129.

Ш у б и н

Г. С. Некоторые закономерности

процесса сушки древесины и

методы

расчета ее продолжительности.— «Тепло-

и массоперенос».

Киев, 1968,

т. 6, ч. I, с. 273—286.

130.

Ш у б и н

Г. С. Вопросы тепло-массопереноса и расчета процесса

сушки

древесины.— В

кн.: Сушка

древесины. Архангельск,

1968, с. 142—159

(Труды

Всесоюзной научно-технической юбилейной конференции).

расчет.— В кн.: Рефераты докладов НТК МЛТИ. М., 1968, с. 9—13.

135. Ш у б и н Г. С. Некоторые

особенности тепло- и массопереноса

при вы­

сокотемпературной конвективной

сушке древесины и методы расчета

продолжи­