Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

2.8.1 Система теплоснабжения камеры

2.8.2 Расчет поверхности нагрева калорифера

Определение расхода теплоносителя на сушку пиломатериалов

2.9.1 Расход горячей воды на 1 м³ расчетного материала

2.9.2 Расход теплоносителя на камеру

2.9.3 Расход теплоносителя на сушильный цех

2.9.4 Среднегодовой расход теплоносителя на сушку всего заданного объема пиломатериалов, кг/год

2.10 Определение диаметров труб системы теплоснабжения камеры

3. Аэродинамический расчет

Расчет потребного напора вентилятора

Аэродинамический расчет

3.2.1 Составление аэродинамической схемы камеры

3.2.2 Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

3.2.3 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке ∆hi, Па

3.3 Выбор вентилятора

3.4 Выбор электродвигателя

Заключение

Список использованных источников

Введение

 

Сушка древесины относится к одному из важнейших процессов технологии деревообработки, направленных на повышение качества и долговечности изделий из нее. Из-за применения недосушенной или некачественно просушенной древесины народное хозяйство несет большие убытки.

Основным средством увеличения объемов подвергаемых сушке пиломатериалов и улучшения качества сушки является строительство новых и реконструкция устаревших сушилок. Практически все установки в качестве источника тепла имеют паровой калорифер. Пар, подаваемый в теплообменники и используемый для начального прогрева древесины, а также для промежуточных и конечных влаготеплообработок, имеет одну природу: это сухой насыщенный пар различного давления с температурой до 155 с.

Однако в настоящее время на большинстве предприятий лесного комплекса в основном используются водогрейные котлы низкого давления, укомплектованные топками, в которых сжигаются древесные отходы различного вида, и практически нет технологического пара для целей сушки. Сушка в таких предприятиях ведется только по мягким режимам, влаготеплооработка, как правило, не проводится.

В связи с этим вопросы рационального проектирования, выбора наиболее целесообразных способов сушки, разработки более совершенных технологических и конструктивных схем камер приобретают особую актуальность.

 

Труба приточно-вытяжная; 2 - экран аэродинамический; 3 - тележка подштабельная; 4 - труба увлажнительная; 5 - экран вентиляторов; 6 - экран калориферов; 7 - психрометрический блок; 8 - вентилятор; 9 - калорифер биметаллический.

 

 

Технологический расчет проектируемого цеха

 

Тепловой расчет сушильной камеры

 

Производится с целью определения затрат тепла на сушку, расхода теплоносителя, выбора и расчета теплового оборудования камер и цеха (калориферов, конденсатоотводчиков, трубопроводов).

 

Выбор расчетного материала

 

За расчетный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки из заданной спецификации. В этом случае камеры обеспечат сушку любого другого материала из этой спецификации. При проектировании универсальных лесосушильных камер за расчетный материал принимаются, как правило, сосновые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной не менее 100 мм, начальная влажность около 80 %, конечная - в зависимость от целевого назначения.

В данной курсовой работе за расчетный материал принимаем сосновые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной 125 мм, начальная влажность 60 %, конечная- 10%.

Выбор режима сушки

 

Режим сушки расчётного материала принимают на основании данных руководящих технических материалов

Режим сушки выбирается в зависимости от породы и толщины расчетного материала, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины.В данной курсовой работе режим дан в задании, для этого варианта - это мягкий режим (М), категория качества - II.

Аэродинамический расчет

 

Современные лесосушильные камеры проектируются и строятся только с принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой центробежными или осевыми вентиляторами. Конечной целью аэродинамического расчета является выбор типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.

 

Аэродинамический расчет

 

Составление аэродинамической схемы камеры

Составляется и вычерчивается развернутая схема циркуляционной системы камеры с последовательной нумерацией всех ее участков.

Схема циркуляционной системы приведена на рисунке 3.1.

 

Рисунок 3.1 - Схема циркуляционной системы

 

Таблица 3.1 - Участки циркуляции агента сушки в камере "ЛСК-45"

Номер участков	Наименование участков
1	Вентилятор
2	Прямой канал
3,17,5,15	Поворот на 90°
18,19	Калорифер
4,16	Боковые каналы
6,9,12	Вход в штабель (внезапное сужение)
7,10,13	Штабель
8,11,14	Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Для определения сопротивления каждого участка подсчитывается скорость циркуляции агента сушки на каждом участке.

Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке, м/с, определяют по формуле

 

, (3.4)

 

Где- площадь поперечного сечения канала, в плоскости перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, м² (площадь для прохода агента сушки).

Участок 1 Вентилятор

 

, (3.5)

 

где Dв - диаметр ротора вентилятора, 1 м;в- число вентиляторов в камере, 4.

 

м²,

м/с.

 

Участок 2, 16 Прямой канал

 

, (3.6)

 

Где

Н1 - высота циркуляционного канала, м;- внутренний размер камеры по длине, м.

 

м²,

м/с.

 

Участок 4 Калорифер

 

 

F18,19=Fж. сеч. кал. (3.7)

F18,19=4,98 м²,

м/с.

 

Участок 5, 15, 3, 17 Поворот под углом 90°

Принимается самое минимальное сечение канала до и после поворота.

 

f3,15,3,17 = В∙L, (3.8)

f5,15,3,17 = 4.3·0,62=2.6м²,

м/с.

 

Участок 5, 14 Боковые каналы, 4,16

 

F4 = f16= bср∙L, (3.9)

 

где bср - средняя ширина канала, м.

= f16=0,62∙4.3=4,6 м²,

м/с.

 

Участок 7,10 Вход в штабель (внезапное сужение)

 

f6,9,12 =Fж. сеч. шт., (3.10)

f6,9,12 =8,45м²,

м/с.

 

 

Участок 8,11 Штабель

 

F7,10,13 =Fж. сеч.шт., (3.11)

F7,10,13 =8,45м²,

м/с.

 

Участок 9,12 Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

F8,11,14 =Fж. сеч. шт., (3.12)

F8,11,14 =8,45м²,

м/с

 

Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке, ω м/с, определяют по формуле 3.4. Результаты расчетов вносим в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 - Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке

Номера участков	1	2	18,19	3,17,5,15	4,16	6,9,12	7,10,13	9,12
fi, м2	3,1	6.8	4,9	2.6	2.6	8,4	8,4	8,4
wi, м/с	5,3	2,5	3,4	6.5	6.5	2,0	2,0	2,0

 

Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке ∆hi, Па

 

 (3.13)

 

Где

ρ - средняя плотность агента сушки, кг/м³;

 - коэффициент местного сопротивления агенту сушки на входе в вентилятор.

Принимаем =0,8 для камер периодического действия с осевыми вентиляторами.

Определение средней плотности агента сушки ρ, кг/м³

 

 (3.14)

 

Участок 1 Вентилятор

 

 (3.15)

 Па.

 

Участок 2 Прямой канал

 

 (3.16)

 

где  - коэффициент трения;- длина участка, м;, - периметр канала, м.

Принимаем =0,016 для металлических каналов.

Определяем периметр канала u2, м:

 

u2=2В+2Н1, (3.17)=2·6,6+2·1,2=15,6м;

 

Участок 3, 15, 6, 13 Поворот под углом 900

 

 (3.18)

 

где  - коэффициент сопротивления для участка поворота потока под углом 90, =1,1.

 

 Па.

 

Участок 4 Калорифер

 

 (3.19)

 

где nP - количество рядов калориферов перпендикулярных потоку сушильного агента, nP=2;

∆hK - сопротивление движению агента сушки через калорифер, Па, ∆hK=10 Па, для биметаллических труб.

 

 (3.20)

 

Участок 4, 16 Боковые каналы

 

 (3.21)

 

где l - высота сушильного пространства, м.

 

 

Па.

 

Участок 6,9,12 Вход в штабель (внезапное сужение):

 

, (3.22)

 

где  - коэффициент сопротивления для внезапного сужения потока, =0,18.

 

Па.

 

Участок 8,11 Штабель

 

 (3.23)

 

где - коэффициент сопротивления потока в штабеле, =11,5. Принимаем:  для штабеля с толщиной прокладок SПР=25 мм и толщиной досок S=25 мм.

 

Па.

 

Участок 9,12 Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

, (3.24)

 

где - коэффициент сопротивления потока при внезапном расширении потока, =0,25.

 

Па.

 

Расчет сопротивлений движению агента сушки на каждом участке приведен в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3 - Подсчет сопротивлений

Номера участков	Наименование участков	ρ, кг/м3	wi, м/с	Сопротивление участков, Δhi, Па
1	Вентилятор	1,023	5.3	23.6
2	Прямой канал	1,023	2.5	0.16
3,17,5,15	Поворот на 90°	1,023	6.5	95.0
18,19	Калорифер	1,023	3.4	20.0
4,16	Боковые каналы	1,023	6.5	5.62
6,9,12	Вход в штабель (внезапное сужение)	1,023	2.0	1.50
7,10,13	Штабель	1,023	2.0	94.2
8,11,14	Выход из штабеля (внезапное расширение)	1,023	2.0	2.04
Нв				242.1

Выбор вентилятора

 

Определение потребного напора вентилятора Нв, Па:

 

,(3.25)

 

HB=242.1 Па

Определение производительности вентилятора, Vв, м³/с:

 

, (3.26)

 

где п - число вентиляторов в камере.

 

м³/с

 

Определение характерного напора вентилятора НХАР, Па:

 

 (3.27)

 Па.

 

По характерному напору Нхар и производительности вентилятора Vв выбираем осевой реверсивный вентилятор марки ВОПР-17-310-10 с частотой вращения рабочего колеса 1500 об/мин.

 

Выбор электродвигателя

 

Максимальная теоретическая мощность вентилятора, кВт, определяется в зависимости от его напора, производительности и КПД:

 

кВт

 

Мощность электродвигателя для привода вентиляторов, кВт определяют по формуле:

 

,(3.29)

 

где kз - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;- коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где установлен электродвигатель;

ηn - КПД передачи.

 

кВт

 

Принимаем электродвигатель серии АИР100S4, мощностью N=3.0 кВт и n=1500 мин-1. Класс изоляции обмоток Н (температура среды до 100^оС)

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте мы спроектировали лесосушильный цех на базе камер марки: "ЛСК-45".

В ходе технологического расчёта определили необходимое количество лесосушильных камер n=13 шт.

Также мы рассчитали необходимые технологические, тепловые и аэродинамические характеристики камеры.

 

 

Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

2.8.1 Система теплоснабжения камеры

2.8.2 Расчет поверхности нагрева калорифера