Расчет и проектирование лесосушильных камер периодического действия

Примем сечение канала на участке f6 до поворота агента сушки, т.е. равным, м2

f6 = f 14 = f5 = f15

Участки 7, 11. Вход в штабель, (внезапное сужение) м2

f7 =f= Fж.сеч.шт .=16,9

Участки 8, 12. Штабель, м2

f8= f12 =Fж.сеч.шт .= 16,9

Участки 9,13; Выход из штабеля (внезапное расширение), м2

f8= f12 = f9= f13

Участок 10. Ребристые трубы;

f10 = Fж.сеч.шт=Fкан-Fпр.тр.= Fкан-Fпр.тр.*nтр.=13.7*2.6-0.185*16=32.66

- количество труб в одном ряду;

Определили скорость циркуляции хi на каждом участке по формуле 100 и записать в табл. 28.

3.2.3 Выбор коэффициентов местных сопротивлений

Таблица 28 - Значение коэффициента ж пов для колена (поворот потока без закругления)

Угол поворота в градусах	90
ж пов	1,1

Таблица 22 - Значение коэффициента ж суж для внезапного сужения потока (по скорости в меньшем сечении)

Отношение f : F	0,5
ж суж	0,18

При определении ж суж , ж расш = Fж.сеч.шт..

F = Fгаб.шт. = l · h = 4,68 (83)

Сопротивление одного ряда штабелей Дhшт определяется по методике проф.П.С.Серговского /1/



где хгаб - скорость агента сушки пред штабелем, м/с,

ж габ - коэффициент сопротивления штабеля, который при S-const зависит от ширины штабеля и толщины материала (определяется по таблице 41)

(85)

где Fгаб.шт. - габаритная боковая площадь штабеля, м2.

Vц - объем циркулирующего агента сушки (п.2.5.4.)

Таблица 23 - Значение коэффициента ж габ для ширина штабеля

в = 1,8 ч 2,0
Толщина прокладок Sпр, мм	Коэффициента ж габ при толщине досок S1, мм
	13	19	25	32	40	50	60	70
25	6,2	8,6	11,5	15,2	20	26	34	43
32	-	7,3	9,5	12	16	20	28	36

Сопротивление калорифера ?hк из ребристых труб определяется по рис.8. Сопротивление одного ряда пластинчатых калориферов ?hк принимается из табл. 24 в зависимости от типа калорифера и весовой скорости агента сушки.

Таблица 24 - Сопротивление движению агента сушки пластинчатых калориферов

Тип калори- фера (модель)	Вид теплоно-сителя	Весовая скорость агента сушки в живом сечении, p1 · хк, кг/м2 · с
		2	4	6	8	10	12	14	16
		Сопротивление калорифера ?hк Па
КФС-11	пар	4	14	29	48	70	97	128	161

Коэффициент местного сопротивления перегородок (экранов), в которых монтируются осевые вентиляторы, принимают:

1) для камер периодического действия ж эк = 0,8.

3.2.4 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке

Номер участков	Наименование участков	p1, кг/м3	хi, м/с	Сопротивление участков ?hi, Па	Приме-чание
1 2 3 4,16 5,15 6,14 7,11 8,12 9,13 10	Вентилятор Циркуляцион. канал Поворот под углом 900 Ребристые трубы вдоль бок.стен Боковые каналы Поворот под углом 1000 Вход в штабель Штабеля Выход из штабеля Ребристые трубы	0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88	5,3 1,4 6,6 2,6 4,6 4,6 1,4 1,4 1,4 0,7	15,44 0,047 29 5,9 2,3 17,1 0,31 19,55 0,43 0,7	Рис 7 Рис 7

У ?hi = Нв=90,7

Пример расчета для камеры ЛТА-Гидропрев (ВК-4)

Участок 1. Вентилятор, Па

где жэк- коэффициент для осевых вентиляторов 0,8.

Участок 2. Циркуляц канал, Па

где p1 - плотность агента сушки на входе в штабель,

u-периметр канала,;

l - длина канала, 4,4 м;

- коэффициент трения;

Участок 3,17. Поворот под углом 90⁰,

где жпов = 1,1 табл 32;

Участок 4, 16. Ребристые трубы вдоль бок.стен

?h_{4, 16} = 50 ; х₀ =

По графику Рис 7 определяем ?h и умножаем на 2,т.к. два участка.

Участок 5, 15. Боковые каналы , Па

-коэффициент трения = 0,028;

l - длина канала,3;

u - периметр канала = 28,2 м;

Участок 6,14., Поворот под углом 1000 Па

где ж пов = 0,92;

Участки 7,11. Вход в штабель, Па

где ж суж = 0,18 (табл. 33).

Участки 8,12. Штабеля, Па

где ж = 11,5 (табл.35)

Участки 9,13: Выход из штабеля;

Участок 10: Ребристые трубы;

х₀ = ?h10 =2 Па,

По графику Рис 7 определяем ?h.

3.2.5 Выбор вентилятора

Вентилятор выбирается по производительности Vв (м3/с) и напору (давлению ) Нв:

,(86)

Vв =

где n - число вентиляторов в камере.

Подбор вентилятора производится по специальным характеристикам, представляющим графическую взаимосвязь основных параметров; производительности, напора, числа оборотов и к.п.д. Применяем грунтовые характеристики для серии вентиляторов V и Н. (Прил.6). Поскольку характеристики вентиляторов приводятся для стандартного воздуха (t = 20⁰С; ц = 0,5; p = 1,2 кг/м3) расчетный напор вентилятора, равный сопротивлению сети необходимо перевести в характеристический Нхар по формуле:

Нхар =90,7*

где p₁ - фактическая плотность агента сушки на входе в штабель;

Нв -полный напор вентилятора по табл. 42.

При использовании групповых характеристик значения производительности вентилятора находят по левой или правой шкале нижней половины диаграммы. Задавшись номером вентилятора (пучок наклонных линий со стрелками) находим точку, соответствующую производительности выбранного вентилятора, затем поднимаясь по вертикали в верхнюю половину диаграммы до значения Нхар определяют условия работы вентилятора. Число оборотов вентилятора в этом случае

устанавливают по величине А, равной произведению номера вентилятора № число оборотов n (об/мин); (А = № · n).

(88)

При подборе вентиляторов необходимо стремиться к тому, чтобы заданным значениям давления и производительности соответствовало максимальное значение коэффициента полезного действия (зв). (Смотреть прил. 6).

3.2.6 Определение мощности и выбор электродвигателя

Максимальная теоретическая мощность вентилятора Nв (кВт) определяется в зависимости от его напора Нхар (Па), производительности Vв (м3/с) и КПД:

(89)

NВ=10-3=3,24

где Vв - секундная производительность, м3/с, для того чтобы перевести в единицы измерения т.м3/ч необходимо умножить Vв · 3,6;

зв - к.п.д. вентилятора;

Нхар- характеристический напор, Па.

Мощность электродвигателя для привода вентиляторов определяется по формуле (кВт):

(90)

Nуст=

где k3 - коэффициент запаса мощности на пусковой момент, таблица 43;

kt - коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен электродвигатель, табл.44;

зn - КПД передачи; 1,0 - при непосредственной наладке ротора вентилятора на вал электродвигателя (ЦНИИМОД-49).

Таблица 26 - Значение коэффициента запаса

Мощность потребляемая вентилятором, кВт	Коэффициент запаса k3
	центробежный вентилятор	осевой вентилятор
до 0,5 от 0,5 до 1,0 от 1,0 до 2,0 от 2 до 5,0 более 5,7	1,50 1,30 1,20 1,15 1,10	1,2 1,15 1,10 1,05 1,05

Таблица2 7 - Значение коэффициента kt

Температура среды, 0С	46 - 50
kt	1,25

Подбор электродвигателя к вентилятору производится по табл. 45.

Таблица 28 - Характеристика электродвигателей единой серии А-2 и АО-2

Типо-размеры	Мощность, кВТ
	закрытые АО-2
	Частота вращения, оборотов в минуту
41	1500
	4,0

Примечание: в лесосушильных камерах надежнее в работе электродвигатели типа АО имеющие лучшую защиту от скорости по сравнению с электродвигателями типа А.

4. Вопросы механизации работ по формированию и транспортированию сушильных штабелей

4.1 Механизация работ по формированию и транспортированию штабелей

Операции по формированию и транспортированию штабелей являются очень трудоемкими, включают подвозку сырых пиломатериалов на формировочную площадку, формирование штабелей, закатку в камеры и выкатку штабелей из камер, подачу на склад штабелей с высушенными пиломатериалами, размещение их на складе, подачу в деревообрабатывающий цех. В качестве подвижного состава используют трековые тележки или вагонетки.

При камерной сушки используют штабеля двух типов:

1) пакетный, собираемый с помощью подъемно-транспортных средств из двух или четырех пакетов, формируемых вручную или на пакетоформировочной машине ПФМ-10;

2) беспакетный, формируемый вручную на лифте подъемнике Л-6,5, грузоподъемностью 15 т., с размерами платформы 6,9х2,2 высотой хода 2,6 м с мощностью электродвигателя 10 кВт.

Для транспортировки готовых штабелей применяется электрофицированная траверсная тележка типа ЭТ 2-6,5.

Траверсные тележки, помимо перемещения штабелей вдоль фронта камер, служат для загрузки штабелей и выгрузки их из камер, перемещения внутри камер, передачи на склад сухих пиломатериалов и на разборку. Для разборки пакетных штабелей сухих пиломатериалов, передачи пакетов на склад и размещение на складе чаще всего используются мостовые краны грузоподъемностью не менее 5 т. Со склада сухих пиломатериалов сушильные пакеты передаются в деревообрабатывающие цехи, потребителями или на участки обработки сухих пиломатериалов.

4.2 Планировка сушильного цеха

Задачей планировки является взаимное размещение всех помещений сушильного цеха: камер, коридора управления, площадки для формирования и разработки штабелей, складов сырых и сухих пиломатериалов, служебных, бытовых и вспомогательных помещений. Размеры и общая площадь сушильного цеха определяется выбранным типом, числом камер и количеством высушиваемого материала.

При проектировании современных лесосушильных цехов, площадки для формирования штабелей, буферные помещения для хранения сырых сушильных штабелей, траверсные коридоры, остывочные помещения склады сухих пиломатериалов должны размещаться в закрытых помещениях с отоплением и приточно-вытяжной вентиляцией.

В настоящее время используется два основных способа формирования сушильных штабелей, целым штабелем (беспакетное) и пакетное. От способа формирования сушильных штабелей типа и числа сушильных камер зависит планировка сушильного цеха.

Особое внимание при проектировании должно обращаться на механизацию формирования сушильных пакетов и штабелей, их транспортирование, загрузку - выгрузку, разборку, подачу на склад и выдачу со склада сухих пиломатериалов.

На планировочных чертежах толщину стен стационарных камер можно брать в среднем 500 мм и изображать схематично без указания их конструкции. Толщина стен сборнометаллических камер составляет в среднем 120 -150 мм. На планировочных чертежах такие камеры можно показывать схематично без разреза в виде прямоугольника со сторонами, равными габаритной ширине и длине камеры.

4.3 Техническая характеристика паровоздушных лесосушильных камер, стационарного периодического действия ЛТА-Гидропрев (ВК-4)

Внутренние размеры камер, длина, ширина, высота (сушильного пространства + подвала или вентиляционного помещения, м)	13,7х5,7х4,4
Количество штабелей при их длине 6,5	4
Ширина и высота штабеля, м	1,8х2,6
Тип калорифера	Ребристые трубы дл.2м, поверхность нагрева одной трубы, 4м2
Поверхность нагрева, м2	288
Тип и номер вентилятора	У-12, № 10
Частота вращения, об/мин	1450
Количество вентиляторов	1
Скорость циркуляции воздуха через штабель, м/с; расчетная фактическая	0,1-0,2
Установленная мощность Эл.дв. для привода вентиляторов камеры, кВт	10

Спецификация оборудования сушильного цеха

Номер	Наименование	Кол
1	Камера	10
2	Подъемник для формирования штабелей	1
3	Траверсная тележка	1
4	Подъемник для разборки штабелей	1
5	Лебедка	1
6	Блок

Спецификация элементов камеры ЛТА-Гидропрев (ВК-4)

Номер	Наименование	Кол
1	Вентилятор	1
2	Вентиляционная труба	2
3	Калорифер	КФС-11
4	Увлажнительная труба

4.4 Описание камеры периодического действия ЛТА-Гидропрев (ВК-4)

Агент сушки в этих камерах проходит через штабель в поперечном направлении (штабель уложен со шпациями). Внутри камеры его движение проходит по замкнутой траектории, которая лежит в горизонтальной плоскости.

Камера ЛТА-Гидропрев (ВК-4) разработана на два нормальных штабеля. В приторцовом вентиляторном помещении размещены один над другим два осевых реверсивных вентилятора 1. На перекрытии перед и за вентиляторами установлены две вентиляционные трубы 2, работающие поочередно (при реверсировании) на приток и вытяжку воздуха. Вдоль боковых стен и между штабелями смонтированы калориферы 3 из вертикально расположенных ребристых труб. Камера оборудована увлажнительными трубами 4.

При работе вентиляторов сушильный агент поступает в околоштабельный канал, проходит последовательно через калориферы и по второму околоштабельному каналу возвращается в вентиляторы.

5. Техника безопасности

Сушильный цех - это горячий цех в деревообрабатывающей промышленности. Дежурные сушильщики, если нет дистанционного контроля, вынуждены систематически заходить в камеры с высокой температурой и влажностью воздуха. Они должны пользоваться льготами для рабочих горячих цехов. Для захода в камеру необходимы специальные брезентовые костюмы с маской и охладителем, а также перчатки. В коридорах управления должны быть нормальные температурные условия, созданные путем приточной вентиляции, хорошая теплоизоляция паропроводов и паро-гидроизоляция промежуточных (к камерам) стен, а также заделка и герметизация вех мест прохода труб и других отверстий в камеры. Кроме того, необходим исправный решетчатый пол в камерах (при наличии подвалов); служебные дверцы должны иметь запорные ручки с обеих сторон; электрическое освещение должно быть напряжением 12 В; все фланцевые соединения труб калорифера (особенно на боковых стенах камер) должны быть прикрыты металлическими щитами; камера должна содержаться в чистоте. В газовых сушилках должны соблюдаться требования специальных инструкций по их эксплуатации

6. Технологический процесс

В сушильном цехе оснащенном камерами периодического действия (1) штабель пиломатериалов формируют на подъёмнике (2), затем его закатывают в камеру и выкатывают из нее с помощью траверсной тележки (3); ею же подают штабель на склад сухих пиломатериалов и со склада, по мере надобности, в деревообрабатывающий цех, где перед станком первичной обработки установлен второй подъёмник (4). При таком варианте все транспортные операции выполняются лебедкой (5).

Заключение

В ходе проведенной работы был разработан процесс сушки, определили количество камер для высушивания заданного годового объема пиломатериалов, определили затраты тепла на сушку, расходы теплоносителя, выбор и расчет теплового оборудования (калориферов, конденсатоотводчиков, трубопроводов), также определили выбор, тип, номер вентилятора, потребление и установление мощности электродвигателя вентиляторной установки.

Для проведения работы было предложено 3 породы древесины:Сосна (25х110);Лиственница (32х110); Сосна (40х110), в задании была дана Wн=70%, производительность сушилки составляет 18000 м3 в год. Также была дана камера периодического действия ЛТА-Гидропрев (ВК-4).

В ходе работы было найдено необходимое количество камер ?10 шт, сделан выбор расчетного материала (определена масса испаряемой влаги), был сделан выбор режима сушки (2-категория - сушка пиломатериалов до Wк-8-10%). Также определили параметры агента сушки на входе в штабель и на выходе из штабеля, расход тепла на сушку в зимних и среднегодовых условиях. Также находили потери тепла через ограждения камеры. Выбрали тип калорифера и выполнили расчет поверхности нагрева калорифера (КФC), определили диаметры и тип паропроводов и конденсатопроводов. В аэродинамическом расчете определяли скорость, площадь и сопротивление для каждого участка (17 участ.). Определили выбор и число оборотов вентилятора, а также мощность и выбор электродвигателя.

Библиографический список

1. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М., Лесная промышленность. 1983. 359 с.

2. Серговский П.С. Оборудование гидротермической обработки древесины. М.:Лесная промышленность, 1981. 304 с.

3. Богданов Е.С. Справочник по сушке древесины. М.:Лесная промышленность. 1990. 304 с.

4. Акишенков С.И. Расчет и проектирование паровоздушных лесосушильных камер. Учебное пособие. Л.: ЛТА, 1979, 76 с.

Размещено на Allbest.ru