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

сосна 19 мм: β = 1· 0,90 · 0,397 · (100-4,4)/100=0,34

сосна 25 мм: β = 0,89 · 0,90 · 0,46 · (100-4,4)/100=0,35

сосна 32 мм: β = 0,94 · 0,90 · 0,52 · (100-4,4)/100=0,42

сосна 50 мм: β = 0,89 · 0,90 · 0,62 · (100-4,4)/100=0,47

условный материал: β = 0,85 · 0,90 · 0,57 · (100-3,52)/100=0,42

Результаты расчёта объёмных коэффициентов заполнения штабеля оформляем в виде таблицы 3.3.

Таблица 3.3 - Объемный коэффициент заполнения штабеля

Коэффициент вместимости камеры, переводной коэффициент и объем условного материала соответственно будут равны:

сосна 19 мм: kЕ1 = 0,42 / 0,34 = 1,24t = 2,8 /6,7 = 0,42= 0,42× 1,24 = 0,52

Vу = 8000 · 0,52= 4160 м3

сосна 25 мм: kЕ2 = 0,42 / 0,35 = 1,2t = 4,7 /6,7 = 0,7= 0,7× 1,2=0,84

Vу = 5000 · 0,84=4200 м3

сосна 32 мм: kЕ3 = 0,42 / 0,42 = 1t = 5,5 /6,7 = 0,82= 0,82× 1,0=0,82

Vу = 7500 · 0,82=6150 м3

- сосна 50 мм: kЕ4= 0,42 / 0,47=0,89

k t = 8,0 /6,7 = 1,2= 1,2 × 0,89=1,1

Vу = 3500 · 1,1=3850м3

Производительность цеха в условном материале в год составляет:

Vу = 4160+4200+6150+3850=18360 м3/год

Пересчёт объёмов пиломатериалов, заданных спецификацией, в объём условного пиломатериала оформляем в виде таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Пересчет объемов заданных пиломатериалов в объем условного материала

Определяем вместимость сушильной камеры в условном материале Еу, м3 по формуле:

Еу = Еш· u, м3 (3.15)

где Еш - вместимость штабеля, м3;

u - количество штабелей, шт;

Вместимость штабеля Еш определяем по формуле:

Еш = L·B·H·βусл, м3

Еш = 4,5·1,2·3,6·0,42 = 8,2 м3

Еу = 8,2· 10 = 82 м3.

Производительность камеры при сушке условного материала Пу, м3, рассчитываем по формуле:

Пу = (Тг · Еу)/tоб.у, (3.16)

где Тг - период времени, за который определяется производительность, сут;

Еу - вместимость камеры в условном материале, м3;

tоб.у - продолжительность оборота камеры по условному материалу, сут;

Пу = (335·82)/6,7 = 4100 м3.

Количество сушильных камер, необходимых для обеспечения сушки всех пиломатериалов, рассчитываем по формуле:

N = Vу/Пу,, шт, (3.17)

где Vу - общий объём условного материала, м3:

N = 18360/4100=4,48 шт,

Для установки принимаем количество сушильных камер СМ 3000 90 равным 5 шт.

.3 Расчёт вспомогательного оборудования

Количество площадок для формирования и разборки пакетов вручную Ni, шт., производим по формуле:

Ni = ∑(Vфi / Пi) · 1/(Tp · nc), (3.18)

где Vфi - объём i-того фактического материала, подлежащего сушке, м3/год;

Пi - производительность оборудования, м3/смену;

Tp - количество рабочих дней в году;

nc - количество рабочих смен.

Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней, т.е.

Tp = 365 - 9 = 356 дн.

Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке пакетов nс = 2, а для автопогрузчиков nс = 3.

Производительность труда при формировании штабеля с помощью автопогрузчиков определяем по приложению 6 [1] с.94

для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=100 м3/смену

для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 120 м3/смену

для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 150 м3/смену

для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4=160 м3/смену

Определяем производительность труда при разборке штабеля:

для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=100 м3/смену

для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 120 м3/смену

для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 150 м3/смену

для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 160 м3/смену

Определяем производительность при формировании

для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=66 м3/смену

для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 66 м3/смену

для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 66 м3/смену

для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 92 м3/смену

и разборке пакетов вручную

для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=80 м3/смену

для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 80 м3/смену

для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 80 м3/смену

для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 104 м3/смену

Определяем количество лифтов необходимое для формирования и разборки штабелей:

N1 = () × = 0,17шт.,

N2 = () × =0,17 шт.,

Принимаем для работы в цехе один автопогрузчик.

Рассчитываем количество площадок для формирования пакетов вручную:

N3 = () × = 0,49 шт.

Количество площадок для разборки пакетов вручную

N4 = () ×=0,41 шт.

Принимаем 1 площадку для формирования и разборки пакетов вручную.

Количество подштабельных мест Ш, шт., на складах сырых и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5. [1] с.19:

Ш = ∑(Vфi / Ешi) · nз/(Tp · nc), (3.19)

где Ешi - вместимость штабеля i-того фактического материала, м3;

nз - количество смен, на которые должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

Определяем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е. nз=3смены. Предварительно рассчитаем вместимость штабеля i-того фактического материала:

Ешi = L · B · H · β, (3.20)

где β - объемный коэффициент заполнения штабеля i-тым фактическим материалом (табл.3.3).

B, H, L - габаритные размеры штабеля, м.

Еш1 = 4,5 · 1,2 · 3,6 · 0,34 = 6,6 м3

Еш2 = 4,5 · 1,2 · 3,6 · 0,35 =6,8 м3

Еш3 = 4,5 · 1,2 · 3,6 · 0,42 =8,2 м3

Еш4 = 4,5 · 1,2 · 3,6 · 0,47 =9,1 м3

Ш1 = [(8000/6,61) + (5000/6,8) + (7500/8,2)+ (3500/9,1)]× 3/(356 · 3) = 9,7 шт.

Приняв шестисменный запас (nз=6смен), определяем количество подштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:

Ш2 = [(8000/6,6) + (5000/6,8) + (7500/8,2)+ (3500/9,1)]× 6/(356 · 3) =19,5 шт.

С учетом того, что камеры СМ 3000 90 вмещают по 10 штабелей, принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов Ш1 = 10 шт., на складе сухих пиломатериалов Ш2 = 20 шт.

.4 Разработка плана сушильного цеха

Сушильный цех включающий пять сушильных камер будет располагаться внутри не отапливаемого помещения. Сушильный цех, кроме собственно ушильных камер, включает в себя ряд технологических, транспортных и вспомогательных участков и помещений. К ним относятся площадки для формирования и разборки штабелей, склады сырых и сухих пиломатериалов, рассчитанных в подразделе 3.3, помещение для управления камерами, лабораторияю

4. Тепловой расчёт

Тепловой расчет сушильных камер производится с целью определения расхода теплоты на сушку, выбора и расчета теплового оборудования, расхода теплоносителя.

За расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из спецификации: в нашем случае это пиломатериалы из сосны толщиной 19 мм, сохнущие по режиму 1-М.

.1 Определение массы испаряемой влаги

Массу влаги D1, кг/м3, испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле:

D1 = rБ× (Wн - Wк) / 100 (4.1)

где rБ - базисная плотность расчетного материала, кг/м3;н - начальная влажность расчетного материала, %;к - конечная влажность расчетного материала, %.

Базисная плотность расчетного материала равна 400 кг/м3 по табл.4 [2] c. 214.

D1 = 400 × (70 - 10) / 100 = 240 кг/м3

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры Dоб, кг, определяем по формуле:

Dоб = D1 × Е1 , (4.2)

где Е1 - вместимость камеры, м3;

Е1 = Еш1 × u = 6,6 ×10 = 66 м3

Dоб = 240×66= 15840 кг

Массу влаги Dс, кг/м3, испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле:

Dс = Dоб / (3600 × tс), (4.3)

где tсоб.с - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

tс = tц - (tнп + tквто), (4.4)

где tц - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

tнп - продолжительность начального прогрева, ч;

tквто - продолжительность КВТО, ч;

tпвто - продолжительность ПВТО, ч.

tс = 65,8- (2,85+1,5) = 61,45 ч

Dс = 15840/ (3600 × 61,45) = 0,072 кг/с

Расчетную массу испаряемой влаги Dр, кг/с определяем по формуле:

Dр= Dс × k.н.с, (4.5)

где kн.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. При Wк <12 % kн.с = 1,3. Таким образом:

Dр= 0,072 × 1,3 = 0,094 кг/с

4.2 Определение параметров агента сушки

Температуру t1 и степень насыщенности j1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 2.3).= 61˚С

j1 =0,59

Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара:

pп1 = j1×pн1 (4.6)

где pн1 - давление насыщения водяного пара при температуре t1, Па. По таблице приложения 1 [2] с.211 определяем, что при температуре воздуха 61˚С pн1=20940 Па.

pп1 = 0,59 × 20940 = 12355 Па

Влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле 1.14 [2] стр.23:

 (4.7)

где pа - атмосферное давление, равное 100000 Па.

Энтальпию сушильного агента перед штабелем определим по формуле 1.23 [2, стр.24]:

I1 = 1,01 × t1 + 0,001 × d1 × (1,88 × t1 + 2500) (4.8)

I1=1,01 × 61 + 0,001 × 87,7 · (1,88 × 61 + 2500) = 290,9 кДж/кг

Плотность воздуха r1, кг/м3, определяем по формуле:

 (4.9)

где Т1 - температура воздуха в Кельвинах.

Т1 = t1+273 =61+273 = 334 К

Приведённый удельный объём νпр, м3/кг сушильного агента на входе в штабель определяем по формуле 4,6 [1] стр.23:

νпр1 = 4,62 × 10-6 × T1 (622+d1) (4.10)

νпр1 = 4,62 × 10-6 × 334 × (622+87,7) = 1,1 м3/кг

Определяем параметры воздуха на выходе из штабеля. Влагосодержание воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле:

= 1000 / М + d1, (4.11)

где М - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

М = V / (Dр × νпр1), (4.12)

где V - объем циркулирующего агента сушки, м3/с (табл. 3.1).

νпр1 - приведенный удельный объём сушильного агента на входе в штабель, г/кг

М = 116000 / (3600 × 0,094× 1,1) = 311,6 кг/кг

d2 = 1000 / (311,6 + 87,7) = 90,9 г/кг

Температуру агента сушки на выходе из штабеля определяем по формуле 1.24 [2] стр.24, учитывая что энтальпия воздуха во время сушки не изменилась, т.е. I2 = I1 = 290,9 кДж/кг:

 (4.13)

Парциальное давление пара в воздухе, выходящем из штабелей находим по формуле 1.15 [2]стр. 23:

 (4.14)

Абсолютная температура агента сушки на выходе из штабеля равна:

Т2 =273+t2=273+54 =327 К

Плотность воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле:

r2 = [28,96·pa - 10,94·pп2] / 8314·T2 (4.15)

r2 = [28,96·100000 - 10,94·12751] / 8314·327= 1,01 кг/м3

Приведенный объем νпр2 определяем по формуле:

νпр2 = 4,62 × 10-6× T2 · (622 + d2) (4.16)

νпр2 = 4,62 × 10-6 × 327 · (622 + 90,9) =1,07 м3/кг

Результаты расчета параметров сушильного агента обобщаем в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры сушильного агента

.3 Определение расхода теплоты на сушку

Одно из основных требований, предъявляемых к сушилкам - минимальный расход теплоты на проведение процесса сушки. Этот расход состоит из затрат на начальный прогрев, испарение влаги и теплопотери через ограждения сушилки.

Для зимних условий удельный расход теплоты на начальный прогрев qпр, кДж/м3, складывается из её затрат на нагревание замороженной древесины от отрицательной начальной температуры t0 до 0°С, плавление содержащегося в древесине льда и нагревание пиломатериала до требуемой температуры.

.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

Для зимних условий расход теплоты на начальный прогрев определяем по формуле:

'пр = rд × с(-) × (-tо) + rБ× (Wн - Wc.ж.) × g / 100 + rд × с(+) × tнп (4.17)

для среднегодовых условий:

q'пр = rд × cд × (tнп - t0) (4.18)

где rд, rБ - плотность и базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3;с.ж. - содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %;

g - скрытая теплота плавления льда (g=335×103 Дж/кг);

tнп - температура начального прогрева расчётного материала, °С;

t0 - начальная температура древесины, °С.

с(-),с(+) - средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной температуре и температуре прогрева древесины tпр, кДж/(кг×°С);