Расчет количества сушильных камер

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

П_у =335/τоб.усл ×β_усл×Г, м³/год,

где 335-плановая продолжительность работы камеры в течение календарного года с учетом необходимости их периодического ремонта (сутки);

Г- габаритный объем всех штабелей в камере, м³ .

Г= L×B×H×m,

где L,B,H – габаритные размеры штабеля (длина, ширина, высота), м;

m – число штабелей в камере;

Г=6,5×1,8×2,6×4=121,6(м³),

П_у=335/3,3×0,48×121,6=5926(м³/год).

Расчёт требуемого количества камер:

Требуемое количество камер рассчитывается по формуле:

n=У/П_у

где У-общий объём условного материала, м³ усл.

П_у-годовая производительность одной камеры в условном материале, м³усл/год.

Принятое количество камер определяется округлением n до ближайшего целого числа.

n=(13080+8256+8064)/5926=4,9,

Принимаем к строительству 5 четырёхштабельных камер.

3.3 Разработка плана сушильного цеха

Планировка цеха должна обеспечивать рациональную организацию всего технологического процесса в цехе, механизацию трудоёмких погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, соблюдение требований техники безопасности и санитарных норм. Состав основных участков и помещений цеха зависит от применяемого типа камер принятые способов и механизмов по формированию и расформированию сушильных штабелей, а так же от планируемой работы и мощности цеха.

Основы для расчёта площади сушильного цеха служит площадь всех сушильных камер, определяемая исходя из конструкций камеры и их потребного количества определённого в технологическом и составляющая в среднем 25,9% от общей площади цеха.

F_к=l*b*m, м²

Где l– длинна сушильной камеры;

b – ширина сушильной камеры;

m – количества сушильных камер.

F_к=14,4 × 6,2 × 5 = 446,4м²

F_цеха=F_к*100/25,9%,

где F_к – общая площадь сушильных камер;

25,9% - среднее от общей S_цеха;

Ориентировочная площадь цеха принимается F_цеха=446,4*100/25,9=1728 м².

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 04.00 ПЗ

Разраб.

Макеенко

Провер.

Рогожинская

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Тепловой расчёт

Лит.

Листов

УО Вит. ГТК гр.47 2012 г

4 Тепловой расчёт

Определение массы испаряемой влаги

Цель теплового расчета в паровых сушилках состоит в определении расходов тепла и пара, выборе типа конденсатоотводчиков.

В качестве расчетного материала принимаю обрезные доски ель Т=40 мм. Расчет ведётся по 2-ой ступени сушки.

Количество испаряемой влаги измеряют в двух вариантах [3]:

а) Количество влаги испаряемой из 1м³ древесины:

М_{1 м3}=ρ_б*(W_н-W_к)/100, кг/м³

где ρ_б –базисная плотность древесины, кг/м³;

W_н-W_к- соответственно начальная и конечная влажность,%.

Для ель: ρ_б = 365 кг/м³.

М_{1 м3}=365*(60-12)/100=175,2 кг/м³

б) Масса влаги, испаряемой из древесины в единицу времени:

М_р=М₁*Г* β*А_к/(3600* τ_суш), кг/с

где Г- габаритный объём всех штабелей в камере, м³;

А_к- коэффициент, учитывающий качество сушки.

τ_суш=τ–(τ_н.п.+ τ_ПВТО+ τ_КВТО), ч

τ_суш=72-(6+4)=62

М_р=175,2*121,6*0,5*1,05*/(3600*62)=0,05 кг/с

Определение параметров агента сушки

Определение параметров агента сушки на входе в штабель [3]:

1.Парциальное давление пара в воздухе:

Р_п1= Р_н1*φ₁ , Па

где Р_н1-давление насыщенного пара при температуре t_1,Па.

Определяю по таблице Рн1=44000,Па

Р_п1=44000*0,66=29040 Па

2.Влагосодержание воздуха:

d₁=622*(Р_п1/(100000 - Р_п1)), г/кг

d₁=622*(29040/(100000-29040))=254,6 г/кг

3.Теплосодержание воздуха:

J_I=1.0t+0,001d₁*(1.93t₁+2490), кДж/кг

J_I=1*73+0,001*254,6*(1,93*77+2490)=744,8 кДж/кг

4.Удельный объём воздуха:

V₁=4,62*10^-6*(t₁+273)*(622+d₁),м³/кг

V₁=4,62×10^-6*(77+273)*(622+254,6)=1,4м³/кг.

5. Плотность воздуха:

ρ₁ =349-(132*d₁/(622+d₁))/(273+t₁), кг/ м³

ρ₁=349-(132*254,6/(622+254,6))/(273+77)=0,8 кг/ м³.

Параметров агента сушки на входе в штабель представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура 2.Относительная влажность 3.Влагосодержание 4.Теплосодержание 5.Парциальное давление пара 6.Плотность 7.Удельный объём	t1 φ1   d1 J1 Pn1   ρ1 V1	^оС -   г/кг кДж/кг Па   кг/м^3 м^3/кг	0,66   254,6 744,8   0,8 1,4

Определение объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеля:

Камеры периодического действия. Низкотемпературный процесс. Объем циркулирующего по штабелю агента сушки V_шт и температурный перепад в штабеле ∆t_шт взаимосвязаны между собой: чем выше скорость циркуляции, тем меньше ∆t_шт. Высокие значения ∆t_шт свидетельствуют о неравномерности просыхания материала, что влияет на качество сушки. Поэтому значение ∆t_шт не должно превышать величины ∆t на первой ступени режима. Объем циркулирующего в единицу времени в штабеле агента сушки определяется по формуле:

V_шt =m*V_мат*F_ж.с.шт,м³/с

где m- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха(принимаем два штабеля).

V_мат – скорость циркуляции по материалу, соответствующая той, которая была принята при определении продолжительности сушки в технологическом расчете, м/с;

F_ж.с.шт – площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода агента сушки), м².

F_ж.с.шт = L*H*(1-β_д*β_в), м²

где L,H – длина и высота штабеля, м;

β_д, β_{в –} коэффициент заполнения штабеля по длине и высоте, определяются соответственно по формулам.

F_ж.с.шт =6,5*2,6*(1-1*0,6)=6,8 м²

V_шt=2*2*6,8=27,2м³/с.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяют по формуле:

d₂=1000/ġ_шт+d₁, г/кг

где ġ_шт – удельный расход циркулирующего агента сушки (по сухой массе) на 1 кг испаряемой влаги, кг сух.возд./кг влаги:

g_шт=G_шт/М_р; кг сух.возд/кг влаги

где G_шт – масса циркулирующего по материалу агента в единицу времени:

G_шт=V_шт/V₁, кг/с

где V₁ – приведенный удельный объем (принимается по Jd-диаграмме, по t₁ и φ₁ по расчетной ступени режима).

G_шт=27,2/1,4=19,5 кг/с

g_шт=19,5/0,039=500 кг сух.возд/кг влаги

d₂=1000/500+254,6=256,6 г/кг

Остальные параметры сушильного агента на выходе из штабеля можно определить по аналогичным формулам, по которым определяли состояние сушильного агента на входе в штабель.

t₂=t₁-((d₂-d₁)/(0,4+0,0003(d₂+d₁))), C⁰

t₂=77-((256,6-254,6)/(0,4+0,0003(256,6+254,6)))=72,1C⁰

Р_п2=(d₂* 100000)/ (622 + d ₂ ), Па

Р_п2= (256,6*100000)/(622 +256,6) = 29205,6 Па

J₂=1,0*73+0,001*254,6(1,93*77+2490)=744,8 кДж/кг

V₂=4.62*10^-6(273+72,1)*(622+256,6)=1,4 м³/кг.

p₂=(349-(132*256,6)/(622+256,6))/(273+72,1)=0,9 кг/м³.

Р_н2 = 40000 Па

φ₂ = Р_п2 / Р_н2,

φ₂= 29205,6/40000 = 0,73

Таблица 9 – Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименован ие	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура 2.Относительная влажность 3.Влагосодержание 4.Теплосодержание 5.Парциальное давление пара 6.Плотность 7.Удельный объём	t2 φ2   d2   J2   Pn2   ρ2 V2	С^0 -   г/кг   кДж/кг   Па   кг/м^3 м^3/кг	72,1 0,73   256,6   744,8   29205,6   0,9 1,4

Определение расходов теплоты на сушку

Расход теплоты на начальный прогрев

Расходы тепла на прогрев 1 м3 древесины для зимних условий:

q_{пр.1м3 зим} = q_{пр.1 кг. зим.}* p_wн, кДж/м³

где q_{пр.1кг зим} – затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/м³; Определяется по диаграмме рис. 3 приложения, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности при нагреве от температуры t_{расч.зим} до температуры t_пр. Температуру t_{расч.зим} определяю по таблице 32 приложения:

p_wн – плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/м³. (определяю по диаграмме рис. 4 приложения).

q_{пр.1м3 зим} = 355*590=209450 кДж/м3.

Расходы тепла на прогрев 1 м3 древесины для средних условий q_{пр.1м3 ср.} определяются аналогично при нагреве от температуры t_ср.:

q_{пр.1м3 ср.} = 263*590=155170 кДж/м3.

Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних и средних условий:

Q_пр.зим.=(q_{пр 1 м}³_зим * Г_пр* β_ф)/ 3600 * τ_пр, кВт

Q_{пр.ср.год}=(q_{пр 1 м}³_ср * E/ 3600 * τ_пр), кВт

где Г_пр- габаритный объем прогреваемых штабелей, м³;

В_ф- объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчетным) материалом;

τ_пр - продолжительность начального прогрева древесины, ч. Q_пр.зим.=(209450*121,7*0,5)/3600*4=884,4 кВт.

Q_{пр.ср.год}=(155170*121,7*0,5)/3600*4=655,2 кВт.

Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины (на 1 кг подлежащий испарению влаги) в зимних и средних условиях:

q_пр.зим=q_{пр 1 м}³/М₁м³, кДж/кг

q_пр.зим = 209450/175,2=1195,5 кДж/кг.

q_пр.ср. = 155170/175,2=885,7 кДж/кг.

Расход теплоты на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги для зимних и средних условий:

- при низкотемпературном процессе сушки (режим Н)

q_исп=1000*(Ј₂ -Ј₀ )/(в₂ -в₀)-С_в*t_м, кДж/кг

где Ј₂,d₂ – тепло и влагосодержание отработанного воздуха, выбрасываемого из камеры;

Ј₀,d₀ - тепло и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру;

С_в - удельная теплоёмкость воды, С_в=4,19кДж/(кг.град.). При поступлении свежего воздуха из помещения цеха допустимо принять d₀=10 г/кг, J₀=46 кДж/кг.

t_м=t_с-∆t=77-9=68 ⁰C

q_исп= 1000 * ((744,8 –46)/(566,6 - 10)) - 4,19 * 68 = 2515,08 кДж/кг.

Расход тепла в камере на испарение влаги для зимних и средних условий:

Q_исп=q_исп* М_р, кВт

где Q_исп – удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги;

М_р – расчётное количество испаряемой влаги, кг/с.

Q_{исп зим}= 2515,08 * 0,05= 125,8 кВт.

Q_{исп ср.}=2515,08 * 0,05 = 125,8 кВт