Гидротермическая обработка и консервация древесины

Расчет сушильной камеры типа «Валмет-2».
Место строительства г. Архангельск.
Чертежи:
Лист 1 План проектируемого сушильного цеха А2
Лист 2 Общий вид сушильной камеры А2
...

Оглавление

Введение 2
Исходные данные 3
1 Описание сушильной камеры 4
Сушильная камера «Валмет-2» сборно-металлическая противоточная с поперечной штабелевкой. 5
2 Выбор режима сушки 7
3 Расчет продолжительности сушки и оборота камеры 8
5 Расчет годовой производительности камеры на условном материале 11
6 Расчет потребного количества сушильных камер 11
7 Выбор расчетного материала 12
8 Определение параметров агента сушки на входе в штабель 12
9 Расчет количества испаряемой влаги 13
10 Определение объема циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеля 13
11 Расчет расхода тепла на сушку 15
12 Определение расхода пара 20
13 Выбор конденсатоотводчиков 22
14 Разработка плана сушильного цеха 22
13 Описание технологического процесса сушки 23
Список использованной литературы 27
Графическая часть работы
Лист 1План проектируемого сушильного цеха А2
Лист 2Общий вид сушильной камеры А2

Сушка – обязательная часть технологического процесса выработки пиломатериалов.
Непросушенные пиломатериалы не могут считаться готовой продукцией, подлежащей реализации, а технологический процесс их изготовления законченным. Влажные пиломатериалы подвержены грибковым заболеваниям и непригодны для дальнейшей механической обработки и производства из них готовых изделий.
В настоящее время увеличение объёмов камерной сушки пиломатериалов происходит за счёт разработки, организации серийного производства и строительства новых лесосушильных камер, модернизации действующих устаревших конструкций и интенсификации работы камер, а также за счёт упорядочения технологической дисциплины в лесосушильных цехах и реализации мероприятий по улучшению качества сушки. Большое влияние на увеличение мощности каме рной сушки пиломатериалов оказывает строительство новых камер непрерывного действия как отечественных, так и импортных.
Современные лесосушильные камеры – сложный комплекс оборудования, требующий квалифицированного обслуживания. Уже появились на лесозаводах комплексные линии сушки (например, финской фирмы «Валмет»), включающие участки формирования штабелей, буферные склады со стороны загрузки и выгрузки пиломатериалов, транспортные средства, конвейерные линии возврата прокладок и подштабельных тележек.
Целью данной работы является выполнение расчета потребного количества сушильных камер и расхода пара, выбор конденсатоотводчиков, разработку плана сушильного цеха и описание технологического процесса сушки пиломатериалов.

(9)где L,B,H – габаритные размеры штабеля (длина, ширина, высота), м; m – число штабелей в камере. Нормативную годовую производительность камеры на условном материале можно определяем и по формуле: (10)где Пу.уд – нормативная годовая удельная производительность камеры, м3 усл./(год.м3). (11) 6 Расчет потребного количества сушильных камерПотребное количество камер рассчитывается по формуле (12)где Σ У – общий объем условного материала, подсчитанный в таблице 5, м3 усл; Пу – годовая (плановая) производительность одной камеры в условном материале, м3 усл./год. Принятое количество камер определяется округлением n до ближайшего большего числа целого. n= 70085,62/17294=4.Принимаем к строительству 4 десяти штабельных камер.7 Выбор расчетного материалаЗа расчетный материал принимается самый быстросохнущий материал из заданной спецификации, т.е. у которого τоб имеет наименьшее значение.Расчетный материал- сосна.8 Определение параметров агента сушки на входе в штабельАгент сушки – влажный воздух. Сушка сосны происходит по нормальному режиму.Расчетные параметры агента сушки на входе в штабель t1=84 ºС, φ1=0,51. Для противоточных камер непрерывного действия они соответствуют параметрам в разгрузочном конце камеры. Другие параметры, характеризующие состояние воздуха на входе в штабель: влагосодержание d1, теплосодержание I1, парциальное давление пара Pn1, плотность ρ1 и удельный объем υ1 определяем расчетом по следующим формулам. Парциальное давление пара в воздухе: , Па (13)где РН1 – давление насыщенного пара при температуре 84º С, Па.Значение РН1 определяется по таблице 1 [1] и равно 56000 Па. Влагосодержание воздуха: (14) Теплосодержание (энтальпия) воздуха: (15) Плотность воздуха: (16) Удельный объем воздуха: (17) Значение параметров агента сушки на входе в штабель записываются в таблице 6 (удельная теплоемкость перегретого пара в данном случае не определяется).Значение температуры смоченного термометра определяется либо по Id – или tp – диаграмме, либо по значениям t1 и ∆t1, указанным в таблице 1. Параметры агента сушки на входе в штабель Таблица 6НаименованиеОбозначениеЕдиница измеренияЗначение1. Температураt10С842. Относительная влажность (степень насыщенности)φ1-0,513. Влагосодержаниеd1г/кг248,74. Теплосодержание (энтальпия)I1 (i1)кДж/кг743,65. Парциальное давление параРn1Па285606. Плотностьp1кг/м30,5977. Удельный объемV1м3/кг1,448. Температура смоченного термометраtм0С699 Расчет количества испаряемой влагиа) Количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины, , (18)где ρБ – базисная плотность древесины, для сосны определяем по таблице 400 кг/м³; WH, WK – соответственно начальная и конечная влажность расчетного материала, %. б) Расчетное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду, (19)где Г – габаритный объем всех штабелей в камере, м3; βф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчетным) материалом; Ак – коэффициент, учитывающий качество сушки; X – коэффициент неравномерности скорости сушки. Для камер непрерывного действия X=1; τсуш – общая продолжительность сушки расчетного материала, ч.Значение Г, βф, Ак, τсуш были определены в технологическом расчете. 10 Определение объема циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеляДля противоточных камер непрерывного действия.Параметры агента сушки на выходе из штабеля определяют на Id – диаграмме при помощи построения линии процесса сушки. Точку 1, характеризующую состояние агента сушки на входе в штабель, находят по указанным в табл. 6 параметрам. Точку 2 получают на пересечении линии I = const (I1 = I2), исходящей из точки 1, с линией t2 = tм + Δt2. t2 =69 +4=75 °С .Для точки 2, характеризующей состояние агента сушки на выходе из штабеля, определяются все параметры и заносятся в табл. 7. Значения d2, pп2, φ2, ρ2, V2 определим расчетным путем.Теплосодержание (энтальпия) воздуха: .Давление насыщенного пара Pн2 при температуре 75 °С по таблицам водяного пара 39 000 Па.Парциальное давление пара в воздухе: , Па Па Объем циркулирующего по материалу агента сушки определяется по формуле: (20) Параметры агента сушки на выходе из штабеля Таблица 7НаименованиеОбозначениеЕдиница измеренияЗначение1. Температураt20С752. Относительная влажность (степень насыщенности)φ2-0,743. Влагосодержаниеd2г/кг253,84. Теплосодержание (энтальпия)I2 (i2)кДж/кг743,65. Парциальное давление параРn2Па28979,26. Плотностьp2кг/м30,8937. Удельный объемV2м3/кг1,48. Температура смоченного термометраtм0С6911 Расчет расхода тепла на сушкуРасход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение из него влаги и на теплопотери через ограждения камеры. Расчеты ведутся для зимних условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу. а) Расход тепла на прогрев 1м3 древесины для зимних условий определяется по формуле: (21)где qпр.1кг зим – затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/кг; pWH – плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности, кг/м3. Значение qпр.1кг зим определяется по диаграмме рис. 3, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности при нагреве от температуры tрасч. зим до tпр. Левая часть диаграммы характеризует расход тепла на прогрев мерзлой древесины. Температура tрасч.зим определяется по климатологической таблице, как расчетная температура для отопления ( табл. 8).360045110490Рис. 3 Диаграмма для определения расхода тепла на прогрев 1 кг влажной древесин Сокращенная климатологическая таблица Таблица 8Наименование городаРасчетная температура, 0ССреднегодовая tсрДля отопления tрасч. зимАрхангельск0,8- 31Для камер непрерывного действия tпр=tм=69 ºС.Значение плотности pWH определяют по диаграмме [1] зависимости от породы и начальной влажности расчетного материала. Для сосны при начальной влажности Wн=30 % pWH=520 кг/м³.Для зимних условий:По точкам пересечения горизонтальной прямой W = 30% с кривой – 31 0С и с кривой +69 0С находим значения теплосодержаний в левой и правой части диаграммы: – 84 кДж/кг и 165 кДж/кг. qпр 1кг зим=84+165=249 кДж/кг. Для среднегодовых условий:По точкам пересечения горизонтальной прямой W = 30% с кривой – 0,8 0С и с кривой +69 0С находим значения теплосодержаний в левой и правой части диаграммы: – 38 кДж/кг и 185 кДж/кг. qпр 1кг зим=0+165=165 кДж/кг. Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних условий (22)где Гпр – габаритный объем прогреваемых штабелей, м3. В камерах непрерывного действия Гпр = Гшт, т.е. габаритному объему одного штабеля; βф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчетным) материалом; τпр – продолжительность начального прогрева древесины, ч. Ориентировочно τпр определяется из расчета 1 ч на каждый сантиметр толщины материала. Толщина пиломатериала сосна 65 мм, следовательно, τпр=65 ч. Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для среднегодовых условий определяется по аналогичной формуле: (23) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины (на 1 кг подлежащей испарению влаги) в зимних условиях: (24) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины в среднегодовых условиях: (25) Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги определяется для зимних и среднегодовых условий:При низкотемпературном процессе сушки (режимы М, Н, Ф) (25)где I2, d2 – тепло- и влагосодержание отработавшего воздуха, выбрасываемого из камеры (см. табл. 7); I0, d0 – тепло- и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру; Св – удельная теплоемкость воды, Св=4,19 кДж/(кг. град).При поступлении свежего воздуха из помещения цеха принимаем d0=10 г/кг, I0=46 кДж/кг. Потери тепла через ограждения Таблица 9 Наименование огражденияSК,Вт/(м2.град)tкам,0Сtрасч.0Сtкам – tрасчКоэффициентСQогр, кВтРасчетная формулаЗначение м2зимсрзимсрзимср1234567891011121. Наружная боковая стена20,5х3,7==75,850,679,5-310,8110,578,7210,067,162. Торцовая задняя стена7,7х3,7-7,2х3,4==4,010,679,5-310,8110,578,720,530,383. Торцовая передняя стена (без двери)7,7х3,7-7,2х3,4= =4,010,679,5-310,8110,578,720,530,384. Потолок7,7х20,5==157,850,779,5-310,8110,578,7224,4217,395. Пол1,5х(20,5+2х7,7)==53,850,379,5-310,8110,578,723,572,546.