Проект лесосушильного цеха

 

где C₁ – коэффициент, учитывающий дополнительный расход теплоты на начальный прогрев ограждений камеры, транспортных средств, оборудования и др.

Для камеры ЛС2-2 принимаем C₁ = 1,2, т.к. камера оборудована автопогрузчиком.

 

q ^з_суш  = (1396,5+ 2499,83+133,625) · 1,2 = 4835,95 кДж/кг,

 

q ^сг_суш  = (867,7+ 2489,39+103,25) · 1,2 = 4152,41 кДж/кг.

 

Расчёт расхода теплоты  на 1м³ расчётного материала выполняем только для среднегодовых условий по формуле (4.22) [3, с 28]:

 

q_суш^’  = q_суш   · D₁ кДж/м³,      (4.37)

 

q_суш^’  = 4152,41 · 228,8 = 950071,41 кДж/м³.

 

Результаты расчёта  расхода теплоты на сушку обобщаем в табл. 4.4.

 

Таблица 4.4

Расход теплоты  на сушку

 

Статья расхода теплоты	Зимние условия			Среднегодовые условия
	на 1м3 древесины	на 1кг испаряемой влаги	за 1с	на 1м3 древесины	на 1кг испаряемой влаги	за 1с
Прогрев материала	319527,6	1396,5	796,20	198534	867,7	494,68
Испарение влаги	571961,104	2499,83	329,98	569572,432	2489,39	328,50
Потери через ограждения	30573,4	133,625	10,69	23626,6	163,25	8,26
Расход теплоты на сушку	–	4835,95		950071,41	4152,41	–

 

 

4.4. Определение  расхода теплоносителя

 

В качестве теплоносителя  в камере ЛС2-2 используется насыщенный пар. Расход пара на сушку 1м³ расчётных пиломатериалов определяем по формуле(4.23):

 

 кг/м³,      (4.38)

 

где i_н – энтальпия сухого насыщенного пара при заданном давлении (p = 0,45 МПа), кДж/кг;

i^’ – энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.

Энтальпию пара и кипящей  воды определяем по табл. 2[2, с.212]:

 

i_н = 2743,5 кДж/кг,

 

i^’ = 622,5 кДж/кг.

 

Для среднегодовых условий:

 

 кг/м³.

 

Для зимних условий:

 

 кг/м³.

 

Часовой расход пара на 1 камеру в период прогрева и сушки рассчитывают для зимних и среднегодовых условий  по формулам (4.25) и (4.26) [3, с.29]:

 

 кг/ч,     (4.39)

 

  кг/ч.     (4.40)

 

Для зимних условий :

 

 кг/ч,

 

 кг/ч.

 

Для среднегодовых условий:

 

 кг/ч,

 

 кг/ч.

Часовой расход пара на сушильный  цех также рассчитываем для зимних и среднегодовых условий, используя  формулы (4.29), (4.30) и (4.31) [3, с.29]:

 

кг/ч,     (4.41)

 

      (4.42)

 

     (4.43)

 

где - N_пр , N_суш – количество камер, в которых одновременно идёт прогрев и сушка материала, соответственно, шт.;

N – количество камер в цехе, шт.

Количество камер в  цехе было рассчитано в разделе 3.2:

 

N = 3 шт.

 

Количество камер, в которых одновременно идет прогрев и сушка пиломатериалов:

 

камеры  = 1 камера,

 

камер.

 

Часовой расход пара на сушильный  цех:

– для зимних условий:

 

кг/ч,

 

– для среднегодовых условий:

 

 кг/ч.

 

Годовой расход пара на сушку  всего заданного объёма пиломатериалов определяем для среднегодовых условий  по формуле:

 

т/год,      (4.44)

 

где Ф – суммарный  объём фактически выпущенных пиломатериалов заданных размеров и пород (значения объёмов заданных пиломатериалов приведены в табл. 3.3), м³/год;

с_τ3 – поправочный коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.

Суммарный объём заданных пиломатериалов составляет:

 

Ф = 4000+6000+5000+2000 = 17000 м³/год.

 

Коэффициент с_τ3 определяем по табл. 4.4 [3, с.30] в зависимости от величины отношения средней продолжительности цикла сушки фактических пиломатериалов (τ_ц.ср.) к продолжительности расчётного материала (табл. 3.1). Значения  τ_ц.ср. рассчитываем по формуле (4.34) [3, с.30]:

сут,      (4.45)

 

где  τ_ц.i. – продолжительность цикла сушки заданных пиломатериалов, ч;

Ф_i – объём заданных пиломатериалов, м³ /год.

 

сут.

 

Для расчётного материала  определяем отношение τ_ц.ср./ τ_ц. = 2,09/2,27 = 0,92, для которого значение поправочного коэффициента – с_τ3  = 1.

Годовой расход пара равен:

 

 т/год.

 

Результаты расхода  теплоносителя обобщаем в табл. 4.5.

 

Таблица 4.5

Расход теплоносителя

 

Расход теплоносителя	Для зимних условий	Для среднегодовых условий
на сушку 1м3 расчётных материалов, кг/ м3	521,67	447,94
часовой на 1 камеру, кг/ч: - в период прогрева - в период сушки	1723,27 734,12	1075,82 723,25
часовой на сушильный цех	3191,51	2522,32
годовой на цех, т/год		16125,84

 

 

4.5. Расчёт калориферов 

 

4.5.1. Характеристика  калориферов. Принимаем к установке в сушильной камере 4 основных калорифера. Количество рядов 3. Тип калориферов: биметаллические трубы, тип  II. Схема калорифера представлена на рис.

Рисунок 1 – Схема калорифера

4.5.2. Выбор места установки  и компоновка калориферов. Учитывая конструкцию сушильной камеры и тип калориферов, принимаем, что основные калориферы  устанавливаются в вентиляционном помещении.

Размеры поперечного сечения вентиляционного  помещения составляют 13,6×1,44м.Исходя из технического решения выбрали  следующие размеры калориферов: высота А = 2900мм, ширина Б = 1440мм, шаг труб в калорифере – S_т = 68,0мм.

Вычерчиваем схему поперечного  сечения циркуляционного канала и предполагаемую компоновку в нём калориферов (рис. 4.2).

 

Рисунок 2 – Компоновка калориферов

 

По формуле (4.36) [3, с.37] рассчитываем скорость агента сушки в живом  сечении:

 

 м/с,       (4.46)

 

где – площадь живого сечения калорифера, м²;

n_k – количество калориферов в сечении, шт.

Площадь живого сечения рассчитывается по формуле: (4,37) [3, с 38]:

 

,      (4.47)

 

где А,Б – размеры калорифера,м;

- коэффициент загромождения  сечения, равный по формуле  (4.38) [3, с.38]:

 

,    (4.48)

 

где - шаг труб в калорифере, мм;

, , - параметры биметаллической трубы, мм из табл. [3, прил12]:

 

 = 28мм, = 14,0мм, = 0,75мм, = 3,0мм, = 68мм.

 

Площадь живого сечения:

 

м² ,

где А = 2900мм;

Б = 1440мм;

n_k = 4;

n_т = 84.

Скорость агента сушки в живом  сечении:

 

 м/с.

 

Рассчитанное значение скорости в пределах от 2 до 18 м/с. Условие выполняется.

 

4.5.3. Расчет тепловой  мощности калориферов. Тепловую мощность выбранных калориферов будем рассчитывать по формуле (4.42) [3, с.36]:

 

Q_у  = кВт,      (4.49)

 

где К_тп – коэффициент теплопередачи калорифера, (Вт/( м·⁰C);

F – поверхность нагрева калорифера, м²;

∆t_ср – средний температурный напор калорифера, ⁰C;

C₃ – коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности нагревательных трубок калорифера.

Коэффициент теплопередачи для сборных калориферов из биметаллических труб принимаем по приложению 16 [3]:

 

К_к = 20,73 Вт/(м^·◦С).

 

Площадь поверхности нагрева сборных  калориферов из биметаллических  труб рассчитываем по формулам (4.43) [3, с.39], соответственно:

 

,     (4.50)

 

,  (4.51)

 

где f_пм – поверхность нагрева 1 пог.м биметаллической трубы, м²/пог.м;

А, Б, S_т – размерные характеристики калорифера, мм;

n_т -  количество труб в калорифере,шт;

n_к -  количество калориферов,шт.

f_пм определяем по прил. 12[3]:

 

f_пм = 1,27 м²/пог.м,

 

 м².

 

 Средний температурный напор  определяем по формуле (4.47) [3, с.37]:

 

∆t_ср = t_н – 0,5 · (t₁ + t₂)^·◦С,      (4.52)

 

где t₁, t₂ – температура агента сушки на входе и выходе из штабеля, ^·◦С;

t_н – температура насыщенного пара, ^·◦С.

 

.

 

Коэффициент С_з для калориферов из биметаллических труб принимаем С_з = 1,2.

 

.

 

Определим суммарную тепловую мощность установленных калориферов, учитывая 3-х рядное расположение:

 

Q_у3 = 3

Q_у = 3 223,04859 = 669,14577 кВт.

 

Определяем тепловую нагрузку на калориферы во время сушки пиломатериалов в зимних условиях по формуле (4.50) [3, с.38]:

 

Q_к = (Q_исп + 1,5 · Q_огр ) · С_п кВт,     (4.53)

 

где С_п – коэффициент неучтенных потерь теплоты при сушке. Принимаем С_п = 1,3.

 

Q_к = (329,98 + 1,5 · 10,69) · 1,3 = 449,82 кВт.

 

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

 

 

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

5.1 План сушильного  цеха

 

Строительство цеха планируется в  Минской области вне помещения. Размеры сушильного цеха следующие: 44,9×48 м. Общая площадь, занимаемая цехом, составляет 2155,2м².

В данном цехе планируется установить 3 сушильных камер периодического действия модели ЛС-2-2.

Для транспортирования штабелей с  одного рельсового пути на другой, а  также для загрузки и выгрузки сушильных камер применяем один автопогрузчик.

Склады сырых и сухих пиломатериалов располагаются по разные стороны  от здания со служебными помещениями  и лабораторией с размерами 12×12м. Склад сырых пиломатериалов имеет 4 подштабельных места и занимает площадь 108,8м², а склад сухих пиломатериалов – 216м². Склад сухих пиломатериалов позволяет одновременно разместить 8 штабелей. На складах соответственно имеются площадки для формирования и разборки штабелей. Для формирования и разборки штабелей применяем два лифта.

 

5.2 Организация  технологического процесса

 

         Доставка пиломатериалов к месту формирования штабелей осуществляется в плотных пакетах вагонетками по узкоколейным рельсовым путям.

Для формирования штабелей применяют  погрузочный лифт модели Л-15. Его устанавливают в котловане глубиной приблизительно равной высоте штабеля. К лифту по рельсовому пути на вагонетке подвозят пакет с сырым пиломатериалом и платформа поднимается и занимает верхнее положение.

На неё закатывают трековую вагонетку, затем рабочие перекладывают пиломатериалы с пакета на вагонетку и формируют один за другим ряды штабеля. По мере выкладки штабеля платформа постепенно опускается, и фронт работы поддерживается  на наиболее удобном уровне. После завершения укладки платформа поднимается, и штабель перемещается на автопогрузчик. Он движется по рельсовому пути и уже с помощью автопогрузчика  штабеля перемещаются с одного рельсового пути на другой и таким образом поступают на склад сырых пиломатериалов, где осуществляется их выдержка.