Курсовая работа (т): Разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер CM 3000 90

На основании данных изложенных в п. 3.1, в данную таблицу вносить корректировки психрометрической разности и степеней насыщенности не следует.

.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Выбор режимов начального прогрева (НП), конечной (КВТО) проводят в соответствии с рекомендациями, изложенными в [2] стр. 109-111.

Начальный прогрев древесины является первой технологической операцией процесса сушки. Психрометрическую разность в период начального прогрева поддерживают в пределах 0,5 - 1,5 °С.

Температуру начального прогрева для пиломатериала мягких хвойных пород (сосны) назначаем используя таблицу 19 [2] стр. 226.

Для сосновых пиломатериалов толщиной 19мм: tнп19=67°С;

толщиной 25мм: tнп25=67°С

Для сосновых пиломатериалов толщиной 32мм: tнп32=67°С;

толщиной 50мм: tнп50=64°С

Психрометрическую разность обрабатывающей среды для пиломатериалов всех пород с учетом их начальной влажности принимаем ∆tнп1=∆ tнп2= ∆tнп3= ∆tнп4= 0,5 - 1,5 °С.

В соответствии с рекомендациями [1] стр.15, принимаем начальный прогрев:

tнп = 1,5 ×S

где S - толщина материала, см;

,5 - продолжительность прогрева одного сантиметра материала, ч.

τнп1= 1,5×S1 = 1,5×1,9= 2,85 ч;

τнп2= 1,5×S2 = 1,5×2,5 = 3,75 ч.

τнп3= 1,5×S3 = 1,5×3,2 = 4,8 ч.

τнп4= 1,5×S4 = 1,5×5,0 = 7,5 ч.

По данным таблицы 23[2] стр. 228, определяем продолжительность влаготеплообработок заданных пиломатериалов:τвто1= 1,5 ч, τвто2= 2 ч,τвто3= 2 ч, τвто4= 6 ч. Т.к. мы установили категорию качества сушки I, то конечную влаготеплообработку проводить необходимо ([2] стр. 111).

По таблице 7 [2] стр. 217 находим температуры последних ступеней сушки пиломатериалов для выбранных режимов, и определяем температуру конечной влаготеплообработки заданных материалов([2] стр. 111):

для сосны: tквто1 =77 + 8 = 85°С,

tквто2 =77 + 8 = 85°С,

tквто3= 77 + 8 = 85°С,

tквто4= 75 + 8 = 83°С,

Психрометрическую разность обрабатывающей среды во время конечной влаготеплообработки для всех пиломатериалов принимаем ∆tквто1=∆ tквто2= ∆tквто3= ∆tквто4= 0,5 - 1,0 °С.

Результаты выбора режимов начального прогрева и конечной влаготеплообработки обобщаем в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Режимы начального прогрева и конечной влаготеплообработки

3. Технологический расчет

Целью технологического расчёта является определение количества камер, необходимого для сушки заданного объёма пиломатериалов, и количества вспомогательного оборудования, достаточного для обеспечения бесперебойной работы камер. На основании выполненного расчёта разрабатывают план сушильного цеха.

.1 Расчет продолжительности цикла сушки

По формулам 3.1, 3.2 и 3.3 [1] стр. 17 рассчитываем скорость циркуляции сушильного агента в штабелях пиломатериалов:

V/fш, (3.1)

где V - объем циркулирующего агента, м3/с; fш - площадь живого сечения штабелей, м2.

fш= u┴∙ L ∙ H∙ (1 - βв ∙ βд), (3.2)

где u┴- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, шт.; L, H -длина и высота штабелей, м; βв,βд - коэффициенты заполнения штабелей по высоте и длине соответственно.

Необходимые для расчёта размеры принимаем из технической характеристики камеры.

Рассчитаем высоту штабелей:

H =3 ·(hп+S2) = 3·(1,1+0,1)=3,6 (3.3)

где hп - высота пакета, м.

S2 - толщина межпакетных прокладок, м.

Для камеры CM 3000-90 длина штабеля 4,5 м, высота штабеля H=3,6м, количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, 2 шт. Коэффициенты заполнения камеры по высоте и длине определяем в соответствии с рекомендациями [2,с.124 - 125].

Коэффициент заполнения штабеля по длине определяется по формулам

βд= l/L, (3.4)

В случае если заготовки по длине штабеля могут быть уложены «торец в торец»

βд= n΄· l/L, (3.5)

где l - средняя длина пиломатериалов, м.

n΄ - количество заготовок по длине штабеля;

) βд= l/L=4,5/4,5= 1;

) βд= l/L=4,0/4,5= 0,89;

) βд= l/L=4,25/4,5= 0,94;

) βд= n΄· l/L= 2·2,0/4,5=0,89

Коэффициент заполнения пакетного штабеля по высоте определяем по формуле:

, (3.6)

где s - толщина пиломатериалов, мм;

s1 - толщина межрядовых прокладок, мм;

hп - высота пакета, мм;

s2 - толщина межпакетных прокладок, мм.

Толщину межпакетных прокладок принимают равной s2 =100мм, а толщину межрядовых прокладок s1=25 мм, высоту пакета hп = 1100мм.

толщиной 19 мм:

- толщиной 25 мм:

толщиной 32 мм:

толщиной 50 мм:

условный материал 40 мм:

толщиной 19 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,397·1)=19,5 м2

толщиной 25 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,46·0,89)=19,1 м2

толщиной 32 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,52·0,94)=16,5 м2

толщиной 50 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,62·0,89)=14,6 м2

- условный материал 40 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,85·0,57)=16,8 м2

Объем циркулирующего агента сушки

V= 116000 м3/ч = 116000/3600=32,2 м3/с

Тогда, скорость циркуляции сушильного агента через штабель будет

толщиной 19 мм:

ω = V/fш = 32,2/19,5 = 1,6 м/с

- толщиной 25 мм:

ω = V/fш = 32,2/19,1 = 1,7 м/с

толщиной 32 мм:

ω = V/fш = 32,2/16,5 = 2,0 м/с

толщиной 50 мм:

ω = V/fш = 32,2/14,6 = 2,2 м/с

условный материал 40 мм:

ω = V/fш = 32,2/14,6= 1,9 м/с

Результаты расчета скорости циркуляции сушильного агента для всех пиломатериалов, результаты расчётов сводим в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Расчёт скорости циркуляции сушильного агента через штабель

Продолжительность процесса сушки рассчитаем для всех заданных пиломатериалов, а также для условного материала. За условный материал принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1м, высушиваемые по II категории от начальной влажности 60% до конечной 12%.

Продолжительность цикла сушки пиломатериалов tц , ч рассчитываем по формуле:

tц = tисх × Ар × Ац × Ав × Ад × Ак, ч (3.7)

где tисх - исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданных размеров и породы при начальной влажности 60 и 12 % в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость воздуха по материалу 1 м/с);

Ар - коэффициент, учитывающий категорию режима сушки;

Ац - коэффициент, учитывающий фактическую скорость циркуляции сушильного агента;

Ав - коэффициент, учитывающий фактическую начальную и конечную влажность древесины;

Ад - коэффициент, учитывающий фактическую длину сортиментов;

Ак - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки.

Исходную продолжительность сушки tисх выбираем в зависимости от ширины и толщины пиломатериалов по табл.24 [2] с.228-229.

Коэффициент Ар для мягких режимов равен 1,7.

Коэффициент Ац выбираем по прил. 5 [1] в зависимости от скорости циркуляции сушильного агента по материалу и значения произведения исходной продолжительности сушки пиломатериалов на коэффициент категории режима сушки (tисх × Ар).

Коэффициент Ад для досок равен 1.

Коэффициент Ав принимаем по табл.26 [2] с.230 в зависимости от начальной и конечной влажности древесины.

Коэффициент Ак определяется категорией качества сушки. Для I категории, Ак = 1,20, для II категории Ак = 1,15.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки пиломатериалов сосны толщиной 19 мм:

tисх = 33 ч;

tисх × Ар = 33×1,7 =56,1;

Ац =0,808;

Ав = 1,21 при Wн =70 % и Wк =10 %;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

tц = 56,1 · 0,808 · 1,21· 1,0 · 1,20 = 65,8 ч = 2,7 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки пиломатериалов сосны толщиной 25 мм:

tисх = 54 ч;

tисх × Ар = 54×1,7 = 91,8;

Ац =0,836;

Ав = 1,21 при Wн = 70% и Wк = 10%;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

tц = 91,8 · 0,836 · 1,21· 1,0 · 1,20 = 111,4 ч = 4,6 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки дубовых пиломатериалов толщиной 32 мм:

tисх = 73 ч;

tисх × Ар = 73×1,7 =124,1;

Ац =0,87

Ав = 1,00 при Wн = 50 % и Wк = 10 %;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

tц = 124,1 · 0,87 · 1,00· 1,0 · 1,20 = 129,5 ч = 5,4 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки дубовых пиломатериалов толщиной 50 мм:

tисх = 99 ч;

tисх × Ар = 99×1,7 = 168,3;

Ац =0,934;

Ав = 1,00 при Wн = 50 % и Wк = 10 %;

Ад = 1,00; Ак = 1,20;

tц = 168,3 · 0,934 · 1,00· 1,0 · 1,20 = 188,6 ч = 7,9 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки условного пиломатериала.

tисх = 88 ч;

tисх × Ар = 88×1,7 = 149,6;

Ац = 0,923

Ав = 1,00 при Wн = 60 % и Wк = 12%;

Ад = 1,0; Ак = 1,15;

tц = 149,6 · 0,923 · 1,00· 1,0 · 1,15 = 158,8 ч = 6,6 сут.

Результаты расчета продолжительности цикла сушки, полученные как для фактического, так и для условного материала, представлены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Продолжительность цикла сушки пиломатериалов

.2 Расчёт количества сушильных камер

Перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов (Пф) в объем условного материала (Пу) производим по формуле:

Vу = Vф · k, (3.8)

где Vф - объем фактического материала, м3;

Vу - объем условного материала, м3;- переводной коэффициент.

Переводной коэффициент рассчитываем по формуле:

= k t × k Е, (3.9)

где k t - коэффициент продолжительности оборота камеры;Е - коэффициент вместимости камеры.

Коэффициент продолжительности оборота камеры рассчитываем по формуле:

t = tоб.ф / tоб.у, (3.10)

где tоб.ф - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, сут;

tоб.у - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут.

Продолжительность оборота камер периодического действия находим по формуле:

tоб = tц +0,1, сут, (3.11)

где tц - продолжительность цикла сушки пиломатериалов; 0,1 - время загрузки и выгрузки камеры (tзр), сут.

Коэффициент вместимости камеры рассчитываем по формуле:

k Е = bу / bф, (3.12)

где bу-объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

bф- объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Объемный коэффициент заполнения штабеля определяем по формуле:

β = βд · βш · βв · [(100 - Уv) / 100], (3.13)

где βв - коэффициент заполнения штабеля по высоте;

βш - коэффициент заполнения штабеля по ширине;

βд - коэффициент заполнения штабеля по длине;

Уv - объемная усушка, %.

Коэффициент βш Находим по рекомендациям [2] с.124 и с помощью таблицы 5.2. содержащейся в данной книге.

Коэффициенты βв, βд берём из табл. 3.1.

Объемная усушка древесины учитывает уменьшение ее объема при высыхании. В задании на проектирование даны номинальные размеры пиломатериалов при влажности 20 %.

Объемную усушку определяем по формуле:

Уv = k v × (W' - Wк), (3.14)

где kv - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины, табл.4 приложения [2] с. 214;'- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %,( Wн'=20%);к - конечная влажность пиломатериалов, %.

Рассчитаем продолжительности оборота камеры при сушке заданных п/м и условного материала:

tоб1 = 2,7 + 0,1 = 2,8 сут.

tоб2 = 4,6 + 0,1 = 4,7 сут.

tоб3 = 5,4 + 0,1 = 5,5 сут.

tоб4 = 7,9 + 0,1 = 8,0 сут.

tоб.у = 6,6 + 0,1 = 6,7 сут.

Рассчитаем коэффициенты продолжительности оборота камеры:τ1= 2,8/6,7 = 0,42τ2= 4,7/6,7 = 0,7τ3= 5,5/6,7 = 0,82τ4= 8,0/6,7 = 1,2

Коэффициенты заполнения штабеля по высоте берем из табл. 3.1.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине (βш) при укладке обрезных материалов без шпаций равен 0,9, т.е. βш1= βш2= βш3= βш4= βш.у=0,90 (табл.5.2 [2] стр. 124).

Коэффициенты заполнения штабеля по длине (βд) берем из табл. 3.1.

Коэффициент объемной усушки для п/м сосны, как для условного материала, будет k v=0,44.

Объемная усушка для п/м сосны:

Уу=0,44·(20-10)=4,4%

Объемная усушка для условного материала:

Уу=0,44·(20-12)=3,52%

Рассчитаем объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим и условным материалом: