GTOiKD_SAMOJLENKOV27-01-23-16
.pdfРЕФЕРАТ
Расчетно-пояснительная записка состоит из 65 страниц, 100 формул, 9
таблиц и 2 рисунков. Ключевые слова: древесина, лесосушильный цех,
штабель, камера, калорифер, вентилятор, сушка, агент сушки, скорость циркуляции, влажность.
Пояснительная записка включает в себя технологический, тепловой,
аэродинамический расчёты, расход электроэнергии, состав штатного персонала и количество штатных единиц.
В расчётах используются технологические режимы и рекомендации,
разработанные в ГОСТе 19773-74 «Пиломатериалы хвойных и лиственных пород» и ГОСТе 18867-84 «Пиломатериалы хвойных пород. Руководящих технических материалах по технологии камерной сушки древесины».
В зависимости от высушиваемого по заданию материала были подобраны калориферы, вентиляторы их электродвигатели,
конденсатоотводчики и выбраны диаметры трубопроводов.
1
|
Содержание |
|
Введение................................................................................................................... |
6 |
|
1 Технологический расчет..................................................................................... |
7 |
|
1.1 |
Обоснование выбора типа конструкции сушильной камеры................... |
7 |
1.2 |
Определение продолжительности камерной сушки |
|
пиломатериалов................................................................................................. |
8 |
|
1.3 Пересчет годового объема сушки фактических пиломатериалов в объем
условного............................................................................................................ |
10 |
|
1.4 |
Определение годовой производительности камеры в условном |
|
материале............................................................................................................ |
12 |
|
1.5 |
Определение необходимого количества камер для сушки заданной |
|
программы в условном материале................................................................... |
13 |
|
1.6 |
Расчет емкости и площади складов........................................................... |
13 |
|
1.6.1 Расчет емкости склада сырых пиломатериалов и определение |
|
|
количества штабелей, подлежащих сушке............................................... |
13 |
|
1.6.2 Расчет емкости и площади склада сухих пиломатериалов............ |
15 |
1.7 |
Выбор и расчет потребности подъемно-транспортного оборудования в |
|
лесосушильном цехе......................................................................................... |
16 |
|
|
1.7.1 Расчет годовой производительности и количества оборудования |
|
|
для укладки и формирования штабеля..................................................... |
16 |
|
1.7.2 Определение количества транспортных механизмов в |
|
|
лесосушильном цехе согласно техническому заданию........................... |
17 |
1.8 |
Технологическая карта проведения процесса сушки согласно заданию |
|
на курсовое проектирование............................................................................ |
18 |
|
2 Тепловой расчет.................................................................................................. |
18 |
|
2.1 |
Определение массы испаряемой влаги...................................................... |
19 |
|
2.1.1 Масса влаги, испаряемой из 1 м3 пиломатериала........................... |
19 |
|
2.1.2 Масса влаги, испаряемая за время одного оборота камеры........... |
20 |
|
2.1.3 Масса влаги, испаряемая в камере в секунду.................................. |
21 |
|
2 |
|
|
2.1.4 Расчетная масса испаряемой влаги................................................... |
21 |
2.2 |
Выбор расчетного материала..................................................................... |
21 |
2.3 |
Выбор режима сушки.................................................................................. |
22 |
2.4 |
Определение параметров агента сушки на входе в штабель.................. |
23 |
|
2.4.1 Агент сушки – влажный воздух........................................................ |
23 |
2.5 |
Определение объема и массы циркулирующего агента сушки.............. |
24 |
|
2.5.1 Объем циркулирующего агента сушки............................................ |
24 |
|
2.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1кг испаряемой влаги..24 |
|
|
2.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля.............. |
26 |
2.6 |
Определение объема свежего и отработанного воздуха или перегретого |
|
пара..................................................................................................................... |
26 |
|
|
2.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой |
|
|
влаги.............................................................................................................. |
26 |
|
2.6.2 Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру...27 |
|
|
2.6.3 Объем отработанного воздуха, выбрасываемого из сушильной |
|
|
камеры.......................................................................................................... |
27 |
2.7 |
Определение расхода тепла на сушку....................................................... |
27 |
|
2.7.1 Начальный прогрев древесины......................................................... |
27 |
|
2.7.2 Расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины...................... |
28 |
|
2.7.3 Удельный расход тепла при начальном прогреве на 1 кг |
|
|
испаряемой влаги ....................................................................................... |
30 |
|
2.7.4 Общий расход тепла на начальный прогрев древесины................ |
30 |
|
2.7.5 Определение расхода тепла на испарение влаги............................ |
31 |
|
2.7.6 Потери тепла через ограждения камеры......................................... |
31 |
|
2.7.7 Определение удельного расхода тепла на сушку для зимних и |
|
|
среднегодовых условий.............................................................................. |
34 |
|
2.7.8 Определение расхода тепла на 1м3 расчетного материала............ |
35 |
|
2.7.9 Построение теоретического и действительного процесса сушки в |
|
|
Id-диаграмме влажного воздуха................................................................. |
35 |
2.8 |
Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера.......................... |
37 |
|
3 |
|
2.8.1Выбор типа калорифера...................................................................... |
37 |
2.8.4 Тепловая мощность калорифера....................................................... |
38 |
2.8.5 Расчет поверхности нагрева калорифера......................................... |
40 |
2.8.6 Определение коэффициента теплопередачи для пластинчатых |
|
калориферов................................................................................................. |
40 |
2.8.7 Определение количества пластинчатых калориферов и схемы их |
|
установки в камере...................................................................................... |
40 |
2.9 Определение расхода пара.......................................................................... |
41 |
2.9.1 Расход пара на 1 м3 расчетного материала...................................... |
41 |
2.9.2 Расход пара на камеру........................................................................ |
41 |
2.9.3 Расход пара на сушильный цех......................................................... |
43 |
2.9.4 Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема |
|
пиломатериалов........................................................................................... |
43 |
2.10 Определение диаметров трубопроводов................................................. |
44 |
2.10.1 Диаметр главной паровой магистрали к сушильному цеху......... |
44 |
2.10.2 Диаметр отвода к камере................................................................. |
44 |
2.10.3 Диаметр паропровода к калориферу.............................................. |
45 |
2.10.4 Диаметр паропровода к увлажнительным трубам........................ |
45 |
2.10.5 Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера |
|
камеры.......................................................................................................... |
46 |
2.10.6 Диаметр конденсационной магистрали......................................... |
46 |
2.11 Выбор конденсатоотводчика................................................................... |
46 |
3 Аэродинамический расчет................................................................................ |
48 |
3.1 Методика и последовательность аэродинамического расчета |
|
сушильных камер.............................................................................................. |
48 |
3.2 Составление схемы циркуляции агента сушки в камере......................... |
49 |
3.3 Расчет аэродинамического сопротивления циркуляционной сети |
|
сушильной камеры............................................................................................ |
50 |
3.3.1 Сопротивление трения на прямых каналах..................................... |
50 |
4 |
|
|
3.3.2 Сопротивление при изменении направления движения агента |
|
|
сушки (поворотов)....................................................................................... |
51 |
|
3.3.3 сопротивление при резком изменении сечения канала, входа в |
|
|
штабель (внезапное сужение)..................................................................... |
52 |
|
3.3.4 Сопротивление штабелей.................................................................. |
53 |
|
3.3.5 Сопротивление внезапного расширения потоков воздуха............ |
54 |
|
3.3.6 Сопротивление перегородок осевых вентиляторов........................ |
54 |
|
3.3.7 Сопротивление калориферов............................................................ |
55 |
3.4 |
Выбор вентилятора и электродвигателя для его привода...................... |
56 |
|
3.4.1 Определение мощности, потребляемой вентилятором и выбор |
|
|
электродвигателя......................................................................................... |
57 |
3.5 |
Расчет приточно-вытяжных каналов камеры........................................... |
58 |
4 Расчет расхода электроэнергии на сушку 1м3 древесины.............................. |
59 |
|
4.1 |
Расход электроэнергии на сушку 1м3 фактического материала............. |
59 |
4.2 |
Расход электроэнергии на сушку 1м3 условного материала................... |
59 |
4.3 |
Расход электроэнергии на сушку годовой программы в условном |
|
материале............................................................................................................ |
60 |
|
5 Состав штатного персонала и количество штатных единиц.......................... |
61 |
|
6 Основные технико-экономические показатели сушильного цеха................. |
62 |
|
Заключение............................................................................................................. |
63 |
|
Список используемых источников...................................................................... |
64 |
|
5
ВВЕДЕНИЕ
Повышение температуры древесины вызывает изменение некоторых ее физико-механических свойств. Этим в основном и обусловлены технологические цели тепловой обработки древесины, к которым относятся:
а) снижение усилий и улучшение качества резания древесины вследствие уменьшения ее твердости при повышении температуры; для этого применяются процессы оттаивания или нагревания круглых сортиментов
(бревен, кряжей, чураков) перед их распиловкой или перед лущением и строганием шпона;
б) создание возможности изменения формы деталей или заготовок под действием механических усилий вследствие увеличения податливости
(эластичности) древесины с повышением ее температуры; эту цель преследует процессы нагревания древесины перед операциями гнутья или прессования;
в) ускорение процессов склеивания вследствие интенсификации отверждения и высыхания клеевых веществ, нанесенных на древесину, при повышении ее температуры; это достигается процессами нагревания древесины в разнообразных операциях сборки изделий и их узлов.
Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания. К основным технологическим целям сушки древесины относятся:
а) предупреждение формо- и размероизменяемости деталей;
б) предохранение от загнивания;
в) уменьшение массы при одновременном повышении прочности;
улучшение качества склеивания и отделки.
6
1 Технологический расчет
Цель расчета определение количества сушильных камер, необходимых для выполнения заданной годовой программы сушки пиломатериалов; выбор и расчет погрузочно-разгрузочного оборудования; расчет емкостей складов сырых и сухих пиломатериалов; расчет площади и количества обслуживающих и бытовых помещений; планировка сушильного цеха с расстановкой оборудования.
1.1Обоснование выбора типа конструкции сушильной камеры
Камера ВК-2 предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород до эксплуатационной влажности в паровоздушной среде нормальными и форсированными режимами.
Камера обеспечивает высушивание пиломатериалов по II категории качества сушки и рассчитана для применения на предприятиях деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. На базе камеры ВК-2 рекомендуется разрабатывать проекты лесосушильных хозяйств и цехов мощностью до 40
тыс. м3 условных пиломатериалов в год.
Годовая программа в фактическом материале составляет 14000 м3. На основании этих данных выбираем сушилку ВК-2.
Технические характеристики:
Годовая производительность в условных пиломатериалах, тыс.м3:
при нормальном режиме………………………………..………2200
при форсированном режиме……………………………………3000
Внутренние размеры камеры, м:
длина……………………………………………………………...7,3
ширина …………………………………………………………...5,7
высота……………………………………………………………..5,2
Размеры загружаемых штабелей, м:
7
длина……………………………………………………………..6,5
ширина…………………………………………………………...1,8
высота…………………………………………………………….2,6
Число штабелей в камере, шт………………………………………..2
Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с.…………...1,7-2,9
1.2 Определение продолжительности камерной сушки пиломатериалов
Общая продолжительность сушки, включая начальный прогрев и
влаготеплообработку, находится по формуле:
исх Ар Ац Ав Ак Ад , ч. |
(1) |
где τ — общая продолжительность сушки, ч;
τисх — исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60%
до конечной 12% в камерах с поперечной штабелевкой при объеме циркулирующего сушильного агента, обеспечивающем минимальную себестоимость процесса при сохранении целостности материала, ч;
Аn, Ац, Ав, Ак — коэффициенты, учитывающие породу древесины (Аn),
интенсивность циркуляции (Ац), начальную и конечную влажность (Ав),
качеству сушки (Ак).
Лиственница 40 мм
144 0,8 0,848 1,35 1,15 1 151,7ч ,
Лиственница 32 мм
110 0,8 0,78 1,35 1,15 1 106,56ч ,
Сосна 40 мм
88 0,8 0,736 1,43 1,15 1 85,21ч ,
Пихта 25 мм
55 0,8 0,678 1,3 1,15 1 44,59ч.
8
Расчет продолжительности камерной сушки представлен в таблице 1.
Таблица 1 — Продолжительность камерной сушки τ пиломатериалов по спецификации
|
|
Размеры, мм |
|
|
Влажность |
Исходная продолжительностьсушки |
Коэффициенты |
Общая τ |
||||||||
Порядковыйномер |
Порода |
|
|
|
Категориярежима |
Категориякачества |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
толщинаS |
ширинаS |
длинаL |
|
|
А |
А |
А |
А |
А |
часв |
сутв |
|||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WH, |
WK, |
|
р |
ц |
к |
в |
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
% |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
100 |
|
. |
2 |
70 |
8 |
144 |
0,8 |
0,848 |
1,15 |
1,35 |
1 |
151,7 |
6,3 |
1 |
Листвен |
|
Форсир |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ница |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
150 |
|
. |
2 |
70 |
8 |
110 |
0,8 |
0,78 |
1,15 |
1,35 |
1 |
106,56 |
4,4 |
2 |
Листвен |
|
Форсир |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ница |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Сосна |
40 |
175 |
Форсир. |
2 |
80 |
8 |
88 |
0,8 |
0,736 |
1,15 |
1,43 |
1 |
85,21 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ноб |
|
. |
|
|
|
|
0,8 |
0,678 |
1,15 |
1,3 |
|
44,59 |
1,8 |
4 |
Пихта |
25 |
|
Форсир |
2 |
65 |
8 |
55 |
1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
1.3Пересчет годового объема сушки фактических пиломатериалов в объем условного материала
Поскольку сушке подвергаются пиломатериалы различной характеристики, производительность лесосушильных камер в объеме высушиваемой древесины значительно колеблется. Поэтому для учета и планирования работы камер установлена установочная и плановая единица — кубический метр условного материала.
Условному материалу эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной
40 мм, шириной 150 мм, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60% до конечной 12%.
Объем фактически подлежащей сушке древесины переводится в объем условного материала для каждой заданной спецификации по формуле:
У |
i |
Ф К |
|
К |
e , |
(2) |
|
i |
|
|
где Уi — объем условного материала, м3;
Фi — объем фактически подлежащей сушке древесины, м3;
Кτ — коэффициент продолжительности оборота;
Ке — коэффициент вместимости камеры.
Коэффициент продолжительности оборота Кτ найдем по формуле:
К об |
, |
(3) |
у |
|
|
где τу — продолжительность |
оборота камеры при сушке |
условного |
материала, сут; |
|
|
Продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала |
||
τоб, сут, определяется по следующей формуле: |
|
|
об з. р. , |
(4) |
|
где τ — расчетная продолжительность сушки, сут;
τз.р. — время на загрузку-разурузку камеры.
Коэффициент вместимости камеры Ке, определим по формуле:
10