План лесосушильного цеха

План лесосушильного цеха

План лесосушильного цеха

Введение

сушка лесосушильный цех

Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на неё тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в неё веществ, улучшающих её технологические и эксплуатационные характеристики.

Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, и в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы.

1.       Процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием её температуры в течении определённого времени на заданном уровне.

2.      Процессы сушки, связаны со снижением влажности древесины.

.        Процессы пропитки, связаны с введением в древесину веществ, изменяющих её свойства.

Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путём её испарения или выпаривания. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении её влажности.

Влажность древесины, идущей на изделия и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается её масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

·        предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;

·        предохранение от загнивания;

·        уменьшение массы при одновременном повышении прочности;

·        улучшение качества склеивания и отделки.

Целью курсового проекта является разработка плана лесосушильного цеха на базе сушильных камер модели 2 AS 2×2 B.

Основными решаемыми задачами проекта являются:

1.       Определение количества камер, необходимых для проведения сушки.

2.      Определение продолжительности сушки.

.        Определение вместимости сушильной камеры и её производительности.

.        Выбор калориферов.

1. Устройство и принцип действия оборудования

Лесосушильная установка 2 AS 2×2 B предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород различной толщины до эксплуатационной и транспортной влажности. Она имеет непроходное исполнение, предназначенное для расположения вне помещения.

Установка имеет модульно-блочную конструкцию. Её основу образует каркас из алюминиевого проката, на котором крепятся стеновые и потолочные панели. Панели многослойные, они состоят из двух оребрённых или гофрированных листов алюминия, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом (минеральная вата). Толщина алюминиевых листов 1,5 мм, слоя теплоизоляционного материала 100 мм. Конструкция ограждений обеспечивает надёжную теплоизоляцию и герметизацию внутреннего пространства установки. В одной из торцовых стен предусмотрен проём, предназначенный для загрузки и выгрузки пиломатериалов. В рабочем состоянии проём перекрывает сдвижная щитовая дверь. Габаритные размеры сушильной установки: длина -5,5 м, ширина - 4,4 м, высота - 3,7 м. Размеры сушильного пространства: длина -5.1 м, ширина - 4 м, высота - 2.7 м.

Пиломатериалы загружают в сушильное пространство установки с помощью автопогрузчика, имеющего торцевые вилочные захваты. Штабеля - пакетные, располагаются внутри установки в два ряда. Размеры пакетов: высота -1 м, ширина - 1,5 м, длина -2, 3, 4, 3,5 м. Размеры штабелей: высота - 2.2 м, ширина - 1,5 м, длина - 2, 3, 4, 3,5 м. Между боковыми стенами камеры и штабелями предусмотрены циркуляционные каналы шириной 200 мм.

Сушильная установка имеет поперечно-вертикальную циркуляцию сушильного агента. В верхней её части расположен циркуляционный канал, отделённый от сушильного пространства горизонтальным экраном. Высота верхнего канала 1000 мм. Внутри него установлены осевые реверсивные вентиляторы в количестве 3 шт. Вентиляторы имеют индивидуальные приводы мощностью 3,0 кВт.

В качестве теплового оборудования применены водяные калориферы из биметаллических труб. Они расположены в промежутке между горизонтальным экраном и боковой стеной установки. Количество калориферов - 6 шт., суммарная поверхность нагрева - 334,08 м². Теплоносителем является горячая вода, имеющая температуру 98 ⁰С.

Для поддержания в сушильном пространстве заданной относительной

влажности агента сушки, а также для проведения влаготеплообработки высушиваемого материала, в боковом циркуляционном канале под калориферами смонтирована увлажнительная труба. Для увлажнения сушильного агента используют воду, распылённую с помощью форсунок.

Удаление влаги, испаряемой из пиломатериалов, а также поступление свежего атмосферного воздуха происходит через приточно-вытяжные трубы, вмонтированные в потолочное перекрытие. Количество труб - 4 шт. Для регулирования интенсивности воздухообмена они имеют поворотные заслонки.

Лесосушильная установка оснащена системой автоматического контроля и регистрации основных технологических параметров, дистанционного автоматического управления процессом сушки. Управление осуществляется путём регулирования подачи теплоносителя в калориферы, частоты вращения вентиляторов, положения поворотных заслонок приточно-вытяжных труб.

Технические показатели лесосушильной камеры 2 AS 2×2 B приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика сушильной камеры 2 AS 2×2 B

Параметры		Значения параметров
1. Размеры сушильного пространства, м: длина ширина высота		4,4 2,4 1,0
2. Количество штабелей, загружаемых в камеру, шт.		2
3. Размеры пакетов, м: длина ширина высота		2,0; 3.0; 4,0; 3,5 1,5 1,0
4. Вместимость камеры, м3, для материала: условном заданного №1 заданного №2 заданного №3 заданного №4		11,99 4,14 4,04 6,7 7,7
5. Производительность камеры, м3/год, в материале: условном №1 заданном №1 заданном №2 заданном №3 заданном №4		1259 1508 7356 1009 2716
6. Характеристика калориферов: тип количество, шт. вид теплоносителя температура теплоносителя, 0С суммарная поверхность нагрева, м2 тепловая мощность, кВт		Биметалические трубы 6 вода 98 334,08 152,6
7. Характеристика вентиляторов: тип, номер количество, шт. мощность привода, кВт частота вращения, мин-1 производительность, м3/ч	осевой реверсивный 4 3,0 1500 20000
8. Габаритные размеры камеры, м: длина ширина высота	6,64 5,59 5,22

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

В качестве вспомогательного оборудования для подвоза сырых пиломатериалов, формирования штабелей, разборки штабелей и для отвоза их на склад, будет применяться трехопорный электрический погрузчик STILL (Германия) RX20-18.20 - современный мощный вилочный погрузчик с двухмоторным передним приводом на 48В. Впервые в серийном погрузчике реализована возможность замены аккумуляторной батареи сбоку. RX 20 подкупает впечатляющей надежностью, динамикой и мощностью. Еще большая надежность за счет применения двух CAN-BUS шин и двух контролирующих друг друга процессоров. Сменная батарея устанавливается сбоку вилочного погрузчика с помощью простой грузовой тележки для паллет или специального приспособления для быстрой замены батареи. Так как никакие краны или кран-балки теперь не используются, исключается риск повреждения погрузчика или батареи во время производства работ по ее замене. Одновременно снижено время, требуемое на замену батареи. Низкое устройство передней части погрузчика и боковое расположение панели управления позволяют обеспечить наилучший передний обзор на вилы и груз. Защитная крыша водителя крепится эластично к шасси, что снижает отрицательные воздействия шума и вибрации на водителя.

Обслуживание: интервал технического обслуживания составляет 1000 часов или 1 раз в год. Теплоотвод от силовых частей электрооборудования осуществляется за счет крепления этих модулей на противовесе. Вентиляторы охлаждения и фильтры отсутствуют, что снимает вопросы по техническому обслуживанию этих узлов.

Место водителя: регулируемая рулевая колонка с маленьким рулевым колесом и гидроусилитель позволяют легко управлять погрузчиком с минимальным усилием. Переключатель направления движения в рычаге подъема позволяет выбирать направление движения не отрывая руки от рукояток управления гидравликой.

Привод: энергооптимизированный привод трехфазного тока RX 20 осуществляется на передние колеса и гарантирует высокую производительность. На основе современного по-новому разработанного процесса регулирования он характеризуется особенно высокой двигательной динамикой. Благодаря полной герметичности электродвигатели полностью не обслуживаемы. При торможении электродвигатели работают как генераторы и возвращают энергию в аккумулятор, что продлевает время работы на одной зарядке до 1,5 ч. Функция Booster RX 20 представляет рациональную особенность, которая мобилизует по требованию максимальный крутящий момент двигателей и таким образом значительно облегчает начало движения на порогах или в местах стыков рампы с транспортным средством.

Таблица 1.2 - Техническая характеристика трехопорного электрического погрузчика STILL RX20-18

Показатель	Значение
Грузоподъемность, кг	1800
Вес (включая батарею), кг	3044
Шины	суперэластик
Колесная формула (х-ведущее колесо):	2х-2
Колея спереди, мм	942
Колея сзади, мм	168
Строительная высота мачты, мм	2160
Специальный свободный подъем, мм	150
Высота подъема, мм	3230
Высота при поднятой раме, мм:	3805
Общая длина, мм	2783
Длина до держателя вил, мм:	1983
Полная ширина, мм	1138
Размер вил, мм	40/80/800
Ширина каретки вил, мм	980
Расстояние до пола под мачтой (дорожный просвет), мм	90
Ширина рабочего прохода с паллетой 800 x 1200 мм вдоль, мм	3433
Ширина рабочего прохода с паллетой 800 x 1200 мм поперек, мм	3309
Внешний радиус разворота, мм	1628
Скорость движения с грузом/без груза, км/ч	16/16
Скорость подъема с грузом/без груза, м/с:	0,42/0,6
Скорость опускания с грузом/без груза, м/с	0,52/0,48
Преодолеваемый подъем с грузом/без груза, %	11,4/19
Максимальный преодолеваемый подъем с грузом/без груза, %	19/25,9
Время ускорения (10 м), с	4,2/4,0
Тормоз	электромеханический
Ведущий двигатель (S2 = 60 мин.), кВт	2х4,5
Двигатель подъема, (S3 = 15%), кВт	9
Тип батареи	DIN 43531 B
Напряжение батареи, емкость, В / Ач	48/575
Вес батареи +/-5% (зависящий от изготовителя), кг	856
Контроль двигателя	импульсный

2. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки

.1 Выбор режимов сушки

Пиломатериалы, подлежащие сушке, а также их основные параметры приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Параметры заданных пиломатериалов

Порода	Размеры, мм			Объем, м3	Влажность, %		Назначение
	длина	ширина	толщина		начальная	конечная
Пихта	2000	н/о	19	3000	80	20	Товарные пиломатериалы
Пихта	3000	н/о	32	6000	80	20
Осина	4000	200	22	2000	80	20
Осина	3500	125	40	3000	80	20

Данные пиломатериалы будут использованы в качестве товарных пиломатериалов. В соответствии с рекомендациями [2] принимаем 0 категорию качества сушки - сушку до эксплуатационной влажности, обеспечивающую точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных изделий.

В сушильной камере в качестве теплоносителя используется горячая вода с температурой t=95⁰C. Это исключает возможность применения высокотемпературных режимов сушки. Поэтому, принимаем решение использовать низкотемпературные режимы. Для пихты и осины принимаем нормальный режим сушки.

В соответствии с таблицей 7 и таблицей 11 [2] (с. 217, 221) для пихтовых пиломатериалов толщиной S₁=19 мм принимаем режим 1-Н, для пихтовых пиломатериалов толщиной S₂=32 мм принимаем режим 3-Н, для осиновых пиломатериалов толщиной S₃=22 мм принимаем режим Ос1-Н, для осиновых пиломатериалов толщиной S₄=40 мм принимаем режим Ос3-Н.       

Теплоноситель - пар P=0,25 МПа температура t=127,43 ºС.

Для товарных пиломатериалов принимаем 0 (нулевую) категорию качества.

Принимаем низкотемпературный режим, нормальной категории.

Таблица 2.2 - Режимы сушки

Порода древесины	Размеры, мм		Категория качества	Категория режима	Обозначение режима
	толщина	ширина
Пихта	19	н/о	0	Н	1-Н
	32	н/о	0	Н	3-Н
Осина	22	200	0	Н	Ос1-Н
	40	125	0	Н	Ос3-Н

2.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Температуру начального прогрева пихтовых пиломатериалов толщиной S₁=19 мм и S₂=32 мм выбираем по табл. 19 [2], с. 216. Она составляет t_нп1= 98°С, t_нп2 =94°С. Температуру прогрева лиственных пиломатериалов принимаем с учётом температуры 1-й ступени сушки. Для режима Ос1-Н она составляет t₃₁=78°С, для режима Ос3-Н - t₄₁=71°С, [2], (с. 221). С учётом рекомендаций [2], с. 110 определяем температуру начального прогрева для заданных пиломатериалов:

tнп3= t31+8=78+8=86°С;

tнп4 =t41+8=71+8=79°С

Психрометрическую разность обрабатывающей среды для пиломатериалов имеющихся пород с учётом их начальной влажности принимаем

∆t_нп1= ∆t_нп2= ∆t_нп3=∆t_нп4=0,5÷1,5°С.

Продолжительность начального прогрева устанавливаем в соответствии с рекомендациями, [3], с. 15:

для пихтовых пиломатериалов:

 ч;

 ч;

для осиновых пиломатериалов:

 ч;

 ч.

Влаготеплообработку для 0 категории качества сушки и выбранных режимов не проводим, [2], с. 111.

Результаты выбора режимов начального прогрева обобщаем в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Режимы начального прогрева

Режим сушки	Наименование обработки	Влажность древесины, %	Параметры обработки
			Температура, 0C	Психрометрическая разность, 0C	Продолжительность, ч
1-Н	НП	80	98	0,5÷1,5	2,85
3-Н	НП	80	94	0,5÷1,5	4,8
Ос1-Н	НП	80	86	0,5÷1,5	4,13
Ос3-Н	НП	80	79	0,5÷1,5	7,5

3. Технологический расчёт

.1 Расчёт продолжительности цикла сушки

По формулам 3.1 и 3.3 [3], с. 17, рассчитаем скорость циркуляции сушильного агента в штабелях пиломатериалов:

, м/с, (3.1)

где V - объём циркулирующего агента сушки, м³/с; ƒ_ш - площадь живого сечения штабелей, м^2:

ƒ_ш= U_┴ ∙ L_к· H · (1 - β_в· β_д) (3.2)

где L_к - длина сушильного пространства камеры, м; Н - высота штабелей, м; β_в, β_д - коэффициенты заполнения штабелей по высоте и длине; U_┴ - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки.

Длина сушильного пространства и высота штабелей соответственно составляют: L_к=4,4 м; Н=2·(1,0+0,1)=2,2 м; U_┴ =1.

Коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине рассчитываем по формулам 5.15 и 5.13 [2], (с. 124, с. 125):

 (3.3)

где S - толщина пиломатериалов, мм; S₁ - толщина межрядовых прокладок, мм; S₂ - толщина межпакетных прокладок, мм; h_п - высота пакета, мм.

 (3.4)

где l - средняя длина пиломатериалов, м; L_к - длина сушильного пространства, м.

Толщину межрядовых прокладок принимаем S₁=25 мм, толщину межпакетных прокладок принимаем S₂=100 мм, высоту пакетов принимаем h_п=1000 мм (по характеристике сушильной камеры):

β_в1=0,393, β_в2=0,510, β_в3=0,426, β_в4=0,559, β_ву=0,559.

β_д1=0,909, β_д2=0,682, β_д3=0,909, β_д4=0,795, .

ƒ_ш1=6,23, ƒ_ш2=6,31, ƒ_ш3=5,94, ƒ_ш4=5,37, ƒ_шу=5,08.

Объём циркулирующего агента сушки в час равен V=50000 м³/ч. Следовательно, объём за 1 секунду будет равен V΄=50000/3600=13,87 м³/с.

ω₁=2,2 м/с, ω₂=2,2 м/с, ω₃=2,3 м/с, ω₄=2,6 м/с, ω_у=2,7 м/с,

Продолжительность цикла сушки заданных пиломатериалов

Материал		τисх, ч	Коэффициенты					Продолжительность цикла сушки, τц,
Порода	Размеры поперечного сечения S×b, мм		АР	АЦ	АВ	АД	АК	часы	сутки
Пихта	19 хн/о	33	1	0,623	0,86	1	1	17,68	0,74
	32 хн/о	73	1	0,722	0,86	1	1	45,33	1,89
Осина	22х200	54	1	0,654	0,86	1	1	30,37	1,27
	40х125	96	1	0,79	0,86	1	1	65,22	2,72
Условный		88	1	0,737	1	1	1,15	74,58	3,11

3.2 Расчёт количества сушильных камер

τ_об1=0,84 сут., τ_об2=1,99 сут., τ_об3=1,37 сут., τ_об4=2,82 сут., τ_обу=3,21 сут.,

К_τ1=0,261, К_τ2=0,620, К_τ3=0,426, К_τ4=0,878.

β_ш1=β_ш2=0,6, β_ш3=β_ш4=β_шу=0,9.

У₁=У₂=У₃=У₄=У_у=0.

β₁=0,214, β₂=0,209, β₃=0,348, β₄=0,401, β_у=0,413.

К_Е1=1,928, К_Е2=1,978, К_Е3=1,186, К_Е4=1,031.

Порода древесины	Объём заданных пиломатериалов, м3/год	Коэффициенты			Объём условного материала, м3/год
		kτ	KE	k
Пихта	3000	0,261	1,928	0,503	1508,98	6000	0,620	1,978	1,226	7356,39
Осина	2000	0,426	1,186	0,505	1009,71
Осина	3000	0,878	1,031	0,906	2716,75
Всего					12591,83

Рассчитаем количество камер:

 м³;

Принимаем Т_г=335 сут. Согласно данным технической характеристики лесосушильной установки типа 2 AS 2×2 B, её вместимость в условном материале составляет Е_у=11,99 м³. В результате расчёта получим

 м³/год,

 шт.,

Принимаем к установке 11 сушильных камер 2 AS 2×2 B.

3.3 Расчёт вспомогательного оборудования

Количество автопогрузчиков для разборки и формирования штабелей и площадок для формирования и разборки пакетов рассчитаем по формуле 3.4 [3], (с. 19):

, шт., (3.17)

где V_Фi - объем i-го фактического материала, подлежащего сушке, м³/год; П_i - производительность оборудования, м³/смен; Т_р - количество рабочих дней в году; n_с - количество рабочих смен в сутки.

За вычетом праздничных, количество рабочих дней принимается:

Т_р = 366 - 7 = 359 дн.

Устанавливаем сменность работы при формировании пакетов n_с = 1, для автопогрузчика n_с=1.

По приложению 6 [3], (с. 94), производительность труда при формировании пакетов вручную из пиломатериалов толщиной S₁=19 мм, S₂=22 мм, S₃=32 мм принимаем П₁₁=П₁₂=П₁₃=70 м³/смену, толщиной S₄=40 мм - П₁₄=100 м³/смену. Производительность при формировании штабелей автопогрузчиками из пиломатериалов толщиной S₁=19 мм, S₂=22 мм, S₃=32 мм принимаем П₂₁=П₂₂=П₂₃=110 м³/смену, толщиной S₄=40 мм - П₂₄=150 м³/смену. Производительность при разборке штабелей соответственно составляет П₃₁=П₃₂=П₃₃=110 м³/смену, П₂₄=150 м³/смену.

Определим нужное количество формировочных площадок для формирования и разборки пакетов:

 шт.

шт.

Принимаем для формирования и разборки пакетов по одной формировочной площадке.

Определим нужное количество автопогрузчиков для формирования и разборки штабелей:

 шт.

шт.

Принимаем один автопогрузчик, который обеспечит формировку, разборку и транспортировку штабелей.

Количество подштабельных мест на складах сырых и сухих пиломатериалов определим по формуле 3.5 [3], (с. 19):

, шт., (3.18)

где V_Фi - объем i-го фактического материала, подлежащего сушке, м³/год; Е_шi - вместимость штабеля i-го фактического материала, м³; n_з - количество смен, на которое должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

Вместимость штабелей составляет:

 м³;

 м³;

 м³;

 м³.

Определяем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов. Согласно рекомендациям [3], (с. 20), принимаем n_З = 3 смены.

 шт.

Определяем количество под штабельных мест на складе сухих пиломатериалов. Принимаем n_з = 3 смен.

шт.

С учётом того, что камеры 2 AS 2×2 B двухштабельные, принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов Ш₁=34 шт., на складе сухих - Ш₂=34 шт.

4. Тепловой расчёт

.1 Определение массы испаряемой влаги

Расчетный материал - Пихта 19×н/о

Для пихты ρ_баз=300 кг/м³. Значения начальной и конечной влажности по заданию на курсовое проектирование соответственно составляют W_н=80%, W_к=20%.

кг/м³.

Е=6,22 м³,

D_об=180,0·6,22=1119,3 кг/об

t_об.с =17,68 - (2,4+0)=15,3 ч

 кг/с

D_р=0,0203·1,1=0,0224 кг/с

Для камер периодического действия t₁ и φ₁ принимают по второй ступени сушки расчетного материала: t₁=88 ^оС, φ₁=55%.

В соответствии с начальными параметрами сушильного агента на входе в штабель (t₁=88 ⁰С), выбираем по табл. 1 [1], с. 211 давление насыщенного водяного пара. Путём интерполяции находим: Р_н1=65186 Па.

Рассчитываем парциальное давление водяного пара и влагосодержание:

Р_n1=0,55·65186=35852 Па

 г/кг

Теплосодержание воздуха I₁, кДж/кг определяем по формуле:

кДж/кг

кг/м³

Приведённый удельный объём V_пр1, м³/кг сухого воздуха определяем по формуле:

V_пр1=4,62·10^-6·Т₁·(622+d₁)=4,62·10^-6·361·(622+347,6)=1,617 м³/кг

 кг/кг,

г/кг,

 ⁰C.

Па.

T₂= t₂ + 273 = 83,84+ 273 = 356,8 К,

 м³/кг.

Для данного расчётного материала ρ_Б= 300 кг/м³, влажность W=80%.

 кг/м³.

Значения удельной теплоёмкости с_(-), с₍₊₎ и с_д определим по диаграмме на рис. 2.3 [1], (с. 73). Начальную температуру для зимних условий принимаем t₀=-20 ⁰С, для среднегодовых - t₀=5,5 ⁰С (приложение 7) [2], (с. 94). Тогда для средней температуры t=-20/2=-10 ⁰C удельная теплоёмкость составляет с_(-)=2,21 кДж/(кг·⁰С), для температуры t=98/2=49 ⁰С - с₍₊₎=3,1 кДж/(кг·⁰С), для температуры t=(5,5+98)/2=51,7 ⁰С - с_д=3,11 кДж/(кг·⁰С). По таблице 5 приложения [1], (с. 214) для t₀=-20 ⁰С определим содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии W_с.ж.=18%.

Рассчитываем расход теплоты на начальный прогрев 1 м³ пиломатериалов:

для зимних условий:

 кДж/м³;

для среднегодовых условий:

 кДж/м³.

 кВт,

Камеры находятся вне помещения, поэтому значения энтальпии и влагосодержания свежего воздуха принимаем по приложению 7 [1], (с. 94). Получаем для среднегодовых условий I₀=5,5 кДж/кг, d₀=4,5 г/кг, для зимних условий I₀=-5,8 кДж/кг, d₀=2,4 г/кг. Температуру смоченного термометра психрометра определим, используя данные таблицы 2.3: t_м=74 ⁰С. Согласно рекомендациям [1], (с. 27) с΄= 4,19 кДж/(кг·⁰С).

 кДж/кг,

 кДж/кг.

Расход теплоты на испарение влаги из 1 м³ расчётного материала определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.14 [1], (с. 27):

 кДж/м³, (4.23)

q_исп^’зим = 472678,8 кДж/м³,

q_исп^’сг = 470005,8 кДж/м³.

Расход теплоты в единицу времени на испарение влаги рассчитаем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.15 [1], (с. 27):

 кВт, (4.24)

Q ^з_исп = 58,8 кВт,

Q ^сг_исп = 58,4 кВт.

Наименование ограждений	Площадь, м2		Коэффициент теплопередачи, Вт/(м·0C)		Температура, 0C		Теплопотери, кВт
					средняя в камере	наружная	Qогр.i	Qогр.
Зимние условия
Боковая стена		15,84	0,396		85,92	-20	0,665	3,550
Торцовая стена		18,54	0,396		85,92	-20	0,778
Дверь		8,58	0,396		85,92	-20	0,360
Торцевая стена со стороны двери		9,96	0,396		85,92	-20	0,418
Перекрытие		22,66	0,396		85,92	-20	0,951
Пол		22,66	0,198		85,92	2	0,377
Среднегодовые условия
Боковая стена		15,84		0,396	85,92	5,5	0,505	2,750
Торцовая стена		18,54		0,396	85,92	5,5	0,591
Дверь		8,58		0,396	85,92	5,5	0,274
Торцевая стена со стороны двери		9,96		0,396	85,92	5,5	0,318
Перекрытие		22,66		0,396	85,92	5,5	0,722
Пол		22,66		0,198	85,92	10	0,341

Удельный расход теплоты на потери через ограждения в пересчёте на 1 кг испаряемой влаги определим для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.18 [2], (с. 30):

кДж/кг, (4.27)

 кДж/кг,

 кДж/кг.

В пересчёте на 1 м³ расчётных пиломатериалов тепловые потери через ограждения определим по формуле 4.19 [2], (с. 30):

, кДж/м³, (4.28)

q_огр^’з=47114,8 кДж/м³,

q_огр^’сг=36499,2 кДж/м³.

Таблица 4.3 - Расход теплоты на сушку

Статья расхода теплоты	Зимние условия			Среднегодовые условия
	на 1 м3 древесины	на 1 кг испаряемой влаги	за 1с	на 1 м3 древесины	на 1 кг испаряемой влаги	за 1с
Прогрев материала	250230,0	1390,2	180,1	155344,5	863,0	-
Испарение влаги	472678,8	2626,0	58,8	470005,8	2611,1	58,4
Потери через ограждения	47114,8	261,7	3,6	36499,2	202,8	2,8
Расход теплоты на сушку	-	5133,5	-	794219,4	4412,3	-

Определение расхода теплоносителя

Пар
iн	2717		Мп	364,0
i»	535		М1пр	382,4
N	11		М1суш	132,2	Принимаем Nпр
Ф	14000		N пр	1,8	2
тау расч.	0,74		N суш	9
Сз	1,3		Мц	1954,5
			Тау.ц.ср	1,77
			Отнош.тау	2,41
			Мг	6624,6

Тепловая нагрузка на калориферы

Qисп	58,8		Qк
Qогр	3,6		76,92
Сп	1,2

Биметаллические трубы

L канала, мм	4400
А, мм	800
Аз	920
можно n к	4,8
берем n к	4	по длине
Sт	58
Б канала	1000
кол-во рядов	2
d2	28			0,40
hp	14
	0,75		f жс	0,317241
Sр	3		w жс	10,9
f пм	1,27			2…18
V, м3/c	13,89		максим n т1	16,52
Кк	34,2		берем n т1	16	по шир
Сз	1,2		n т	32
			F	130,05
			Пар
			tн	127,43
			t1	88
			t2	83,84
			дельта tср	41,5116
			Qу	153,9

Поскольку Qу>Qк

.5 Расчёт калориферов

Характеристика калориферов

В данных сушильных камерах принимаем к установке компактные калориферы, обогреваемые водой.

Они представляют собой замкнутую систему, сообщающихся металлических трубопроводов, омываемых снаружи циркулирующим сушильным агентом, а изнутри обогреваемым теплоносителем [2], (с. 34).

Рисунок 4.3 - Компактный калорифер

Таблица 4.5 - Характеристики водяных компактных калориферов

Номер калори фера		Размеры, мм				Площадь поверхности нагрева, м2, калорифера модели				Площадь, ƒфр, м2
		А	Б	Б2	КВС-П	КВБ-П	КСк3	КСк4
6		530	650	503	575	11,40	15,14	10,85	14,26	0,267
7		655	775	503	575	14,16	18,81	13,37	17,57	0,329
8		780	900	503	575	16,92	22,44	15,89	20,88	0,392
9		905	1025	503	575	19,56	26,00	18,41	24,19	0,455
10		1155	1275	503	575	25,08	33,04	23,45	30,82	0,581
11	1655		1775	1003	1075	72,00	95,63	68,01	90,04	1,660
12	1655		1775	1503	1575	108,00	143,50	102,50	136,02	2,488

Выбор места установки и компоновка калориферов

Местом для установки водяных калориферов планируется промежуток между горизонтальным экраном и боковой стеной установки, размеры которого 6,4×1,0 м. Водяные калориферы следует устанавливать с горизонтальным расположением нагревательных трубок. Для того чтобы это было возможно, длина калорифера должна быть меньше ширины циркуляционного канала, т.е. А₃<1000 мм. Согласно приложению 10 [2], это условие выполняется для калориферов №6 - 8. Ширина этих калориферов составляет Б₂=575 мм. Калориферы устанавливаем в два ряда, таким образом, по длине циркуляционного канала можно разместить следующее количество калориферов:

 шт.

Учитывая, что в камере установлено 3 вентилятора, принимаем количество калориферов n_к=6 шт., кратное количеству вентиляторов. Устанавливаем калориферы в два ряда.

Вычерчиваем схему поперечного сечения циркуляционного канала и предполагаемую компоновку в нём калориферов (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 - Поперечное сечение циркуляционного канала

Принимаем для установки калориферы №8. Согласно приложению 10 [2], площадь их фронтального сечения составляет f_фр=0,392 м². По формуле 4.35 [2], (с. 37) рассчитаем массовую скорость сушильного агента во фронтальном сечении калорифера:

 кг/(м²·с), (4.39)

где f_фр - площадь фронтального сечения компактного калорифера, м²; n_k - количество калориферов в сечении, шт.

 кг/(м²·с).

Поскольку выполняется условие 2≤ ω_фр · ρ₁ ≤8, делаем вывод, что номер калорифера выбран правильно.

Расчет тепловой мощности калориферов.

Рассчитаем тепловую мощность выбранных калориферов по формуле 4.41 [2], (с. 38):

Q_у=, кВт, (4.40)

где К_к - коэффициент теплопередачи калорифера, (Вт/(); F - площадь поверхности нагрева калорифера, м²; ∆t_ср - средний температурный напор калорифера, ⁰C; C₃ - коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности нагревательных трубок калорифера.

Коэффициент теплопередачи для калориферов КСк4 принимаем по приложению 13 [2]:

К_к = 52,2 Вт/(м^·◦С).

Площадь поверхности нагрева компактных калориферов рассчитаем по формуле 4.42 [2], (с. 39):

F = , (4.41)

где f_к - поверхность нагрева одного компактного калорифера, м².

Значение f_к определяем по приложению 10 [2]:

ƒ_к=20,88 м²

F =20,88 · 16=334,08 м².

Средний температурный напор определим по формуле 4.46 [2], (с. 40):

, ^·◦С, (4.42)

 ⁰С.

Коэффициент С_з принимаем равным 1,2, согласно рекомендациям [2], (с. 40).

Q_у = кВт,

Определяем тепловую нагрузку на калориферы во время сушки пиломатериалов в зимних условиях по формуле 4.49 [2], (с. 40):

, кВт, (4.43)

где С_п - коэффициент неучтенных потерь теплоты при сушке. Принимаем С_п = 1,2.

 кВт.

Т.к. условие Q_у > Q_к выполняется, считаем, что калориферы обеспечат соблюдение выбранных режимов сушки и требуемую производительность сушильных камер.

Определяем тепловую нагрузку на калориферы в период начального прогрева для зимних условиях по формуле 4.50 [2], (с. 41)

, кВт, (4.44)

 кВт.

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

Сушильный цех расположен вне помещения. Место строительства - Минская область. На участке планируется установить 11 сушильных камер модели 2AS 2x2А.

Размеры сушильной установки в плане составляют???? м. Склады сырых и сухих пиломатериалов находятся под навесом. Склад сырых пиломатериалов вмещает 8 штабелей. Ёмкость склада сухих пиломатериалов составляет 16 штабелей.

Сушильный участок имеет площадку для формирования и разборки пакетов. Площадка расположена вблизи складов сырых и сухих пиломатериалов.

На территории сушильного участка также располагается лаборатория для управления процессом сушки и контроля качества сушки.

5.2 Организация технологического процесса

Доставка пиломатериалов к месту формирования пакетов осуществляется в плотных пакетах автолесовозом.

Для формирования пакетов применяют формировочную площадку. К площадке на автопогрузчике подвозят пакет с сырыми пиломатериалами. Затем рабочие перекладывают пиломатериалы, формируя ряды пакета. На укладку ряда приходится от 4 до 5 прокладок, в зависимости от толщины пиломатериалов. После завершения укладки автопогрузчик увозит пакет на склад сырых пиломатериалов, где осуществляется их выдержка.

Погрузчик формирует штабель шириной 1,1 м и высотой 1 м. Толщина межрядовых прокладок для пиломатериалов из древесины ели и осины составляет 25 мм.

Перед началом сушки камеру и её оборудование необходимо очистить от пыли и мусора, смазать подшипники вентиляторов, проверить исправность всех деталей.

Для загрузки и выгрузки сушильных камер применяют автопогрузчик. Сырые пакеты завозят в камеру и формируют штабель. Из камеры пакеты выгружают в обратном порядке и высушенные пиломатериалы перевозят на склад сухих пиломатериалов. На складе сухих пиломатериалов осуществляется их охлаждение и выдержка.

5.3 Контроль технологического процесса

Контроль технологического процесса сушки пиломатериалов включает: контроль качества пиломатериалов, поступающих на сушку, контроль технологического процесса сушки и контроль качества пиломатериалов после сушки.

Определение параметров пиломатериалов, поступающих на сушку. Здесь определяется начальная влажность древесины весовым способом, а также рулеткой замеряют геометрические параметры пиломатериалов и определяют породу.

Контроль параметров теплоносителя на входе в калориферы и выходе из них.

В применяемых калориферах теплоносителем является вода. Основным параметром теплоносителя является температура.

Контроль состояния сушильного агента во время сушки.

Основными параметрами, характеризующими состояние сушильного агента, являются температура, относительная влажность и скорость циркуляции. Температуру и степень насыщенности агента сушки контролируют с помощью дистанционных психрометров на базе термометров сопротивления, сигнал от которых подаётся на измерительно-регулирующее устройство. Если температура ниже или выше заданной, то увеличивают либо уменьшают подачу теплоносителя в калориферы камеры. Если возникают отклонения температуры смоченного термометра от заданной, то с помощью переключателей и ключей дистанционного управления изменяют положение заслонок приточно-вытяжных каналов в увлажнительные устройства. Психрометры устанавливаются в разных местах по высоте штабеля.

Контроль текущей влажности пиломатериалов в процессе сушки осуществляется способом контрольных образцов.

Контрольный образец закладывают в штабель так, чтобы его можно было легко вынуть для взвешивания и вновь положить в штабель. Целесообразно закладывать в штабель два образца, размещая их в зоне наиболее и наименее интенсивного просыхания материала.

Контроль качества пиломатериалов после завершения сушки.

Так как заданные пиломатериалы сушат по II категории качества, то качество сушки характеризуется такими показателями, как средняя конечная влажность, отклонение конечной влажности отдельных досок от средней влажности штабеля, допустимый перепад влажности в зависимости от толщины и остаточные внутренние напряжения.

Принимая во внимание спецификацию и назначение подлежащих сушке пиломатериалов, принятые режимы сушки и особенности конструкции сушильной камеры, составляем карту контроля технологического процесса, которую оформляем в виде таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Карта контроля технологического процесса

Контролируемый параметр	Метод контроля	Периодичность проведения контрольных операций	Исполнитель контроля
1. Контроль параметров пиломатериалов, поступающих на сушку
Влажность	весовой	по мере поступленияу	лаборант
Геометрические параметры	измерительная рулетка		рабочий
Порода	визуальный		лаборант
2. Контроль параметров теплоносителя
Температура	Компьютерное управление	постоянно	оператор
3. Контроль состояния агента сушки
Температура	Компьютерное управление	постоянно	оператор
Степень насыщенности	Компьютерное управление	постоянно
Скорость циркуляции	Компьютерное управление	постоянно
4. Контроль состояния высушиваемого материала
Влажность	контрольных образцов	3 раза в сутки	лаборант
5. Контроль качества пиломатериалов после сушки
Средняя конечная влажность	контрольных образцов	в конце сушки	лаборант
Отклонение конечной влажности отдельных досок от средней влажности штабеля	расчётный
Допустимый перепад влажности в зависимости от толщины	контрольных образцов
Остаточные внутренние напряжения	контрольных образцов

Заключение

Разработан проект лесосушильного цеха для сушки пихтовых и осиновых пиломатериалов в количестве 12591,83 тыс. м³ в год с последующим их использованием в качестве товарных пиломатериалов. Предполагаемое место строительства - Минская область. Цех размещен вне помещения с общей площадью 2592 м^2.

К установке предложены 11 сушильных камер 2 AS 2×2 B. Вместимость каждой из них составляет 12 м³ условного материала. Камеры расположены в один ряд. Для формирования и разборки штабелей, транспортирования, доставки пиломатериалов к камерам и на склады выбран один автопогрузчик.

Камеры оснащены биметаллическими калориферами. Количество калориферов-6, общая поверхность нагрева составляет 334,08 м². Теплоносителем является вода с температурой 98⁰С. Теплоносителем является пар с давлением 0,25 Мпа.

Список источников информации

1. Гидротермическая обработка и защита древесины. Примеры и задачи: учеб. пособие для студентов специальности «Технология деревообрабатывающих производств» / В.Б. Снопков. - Мн.: БГТУ, 2005. - 240 с.

2. Гидротермическая обработка и защита древесины. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие для студентов учреждений, обеспечивающих получение высшего образования по специальностям «Технология деревообрабатывающих производств», «Профессиональное обучение (деревообработка)», «Энергоэффективные технологии в лесном комплексе». - Минск: БГТУ, 2007. - 110 с.

3.      Паспорт сушильной камеры «2AS 2x2 B».