Сибирский государственный технологический университет
Скачать 0.5 Mb.
|
Факультет Механической технологии древесины Кафедра Теплотехники
(КП.ТКМ.000000.095 ПЗ) Руководитель: ___________Ермолина Т.В (подпись) _________________ (оценка и дата) Разработал: Студент группы 44-1 ____________Иванов И.А. (подпись) _________________ (дата)
В курсовом проекте приведены результаты технологического, теплового и аэродина- мического расчётов лесосушильной камеры “СПЛК-2”. Курсовой проект содержит расчётно-пояснительную записку из 38 страниц печатного текста, 8 таблиц, 1 рисунка, 7 литературных источников и графическая часть из 2 листов формата А1.
Введение 4 1.1 Назначение и область применения 5 1.2 Принцип действия 5 1.3 Устройство и принцип действия 5 1.4 Техническая характеристика 6 2 Технологический расчёт камер и цеха 8 2.1 Пересчет объёма фактического пиломатериала в объём условного материала 8 2.2 Определение производительности камер в условном материале 12 2.3 Определение необходимого количества камер 13 3 Тепловой расчёт камеры 14 3.1 Выбор расчётного материала 14 3.2 Определение массы испаряемой влаги 14 3.3 Выбор режима сушки 15 3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель 15 3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки 16 3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха 19 3.7 Определение расхода тепла на сушку 20 4 Аэродинамический расчёт камеры 26 4.1 Расчёт потребного напора вентилятора 26 4.2 Выбор вентилятора 30 4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя 31 Заключение 32 Список использованных источников 33 ВВЕДЕНИЕ Сушка – обязательная часть технологического процесса выработки пиломатериалов. Непросушенные пиломатериалы не могут считаться готовой продукцией, подлежащей реализации, а технологический процесс их изготовления законченным. Влажные пиломатериалы подвержены грибковым заболеваниям и непригодны для дальнейшей механической обработки и производства из них готовых изделий. В настоящее время увеличение объёмов камерной сушки пиломатериалов происходит за счёт разработки, организации серийного производства и строительства новых лесосушильных камер, модернизации действующих устаревших конструкций и интенсификации работы камер, а также за счёт упорядочения технологической дисциплины в лесосушильных цехах и реализации мероприятий по улучшению качества сушки. Большое влияние на увеличение мощности камерной сушки пиломатериалов оказывает строительство новых камер непрерывного действия как отечественных так и импортных. Современные лесосушильные камеры – сложный комплекс оборудования, требующий квалифицированного обслуживания. Целью данной работы является выполнение технологического, теплового и аэродинамического расчётов лесосушильной камеры
Камера СПЛК-2 предназначена для сушки пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде нормальными или форсированными режимами при температуре сушильного агента до 1800С. Камера рекомендуется для деревообрабатывающих предприятий по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, специальной тары. Она обеспечивает сушку пиломатериалов по I и II категориям качества. На базе лесосушильной камеры СПЛК-2 рекомендуется разрабатывать проекты лесосушильных хозяйств и цехов мощностью 50 тыс. м3 условных пиломатериалов в год
Здание лесосушильной камеры выполнено из кирпича и железобетона. Камера по длине разделена металлической перегородкой на сушильное пространство и вентиляторное помещение. В сушильном пространстве размещаются пиломатериалы, тепловое оборудование, направляющие экраны и оборотные блоки. Объем сушильного пространства рассчитан на загрузку двух штабелей, для загрузки и выгрузки которых уложены рельсовые пути. В вентиляторном помещении размещаются вентиляторная установка и металлоконструкция для ее крепления, устройство для установки датчиков, приточно-вытяжные трубы, увлажнительные, паровые и конденсационные трубы. Для доступа в вентиляторное помещение в металлической перегородке устанавливаются две дверцы. Для создания циркуляции сушильного агента в торцовой части камеры по ее оси на промежуточных валах устанавливается два осевых реверсивных вентилятора ЦАГИ серии У-12 №12,5. вентиляторы располагаются один над другим, приводятся в действие трехскоростным электродвигателем. Агент сушки равномерно распределяется по длине штабелей благодаря циркуляционным каналам переменного сечения и направляющим экранам, установленным в начале этих каналов. По длине камеры размещаются стационарные металлические и бетонные экраны и повторные шторки с устройством для управления ими. Автоматическое регулирование процесса сушки основано на принципе регулирования температур и психрометрической разности приборами, серийно изготовляемыми отечественной промышленностью. Реверсирование вентиляторов происходит автоматически с помощью КЭП-12У.
1. Габаритный размер штабеля, мм: длина * ширина* высота 6500*1800*2600 2. Количество штабелей, загружаемых камеру, шт 2 3. Вместимость камеры в условных пиломатериалах, м3 27 4. Годовая производительность в условных пиломатериалах, м3 : нормальный 2600 форсированный 3450 5. Побудитель циркуляции сушильного агента – осевой реверсивный вентилятор, шт 2 6. Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с 1,5-3,0 7. Устанавливаемая мощность электродвигателя привода ротора вентилятора, кВт 10 8. Тепловое оборудование двухметровые калориферов из биметаллических труб 9. Давление пара на вводе в камеру, МПа 0,4-0,5 10. Удельные расход пара на 1м3 условных пиломатериалов, кг/м3, при режиме: -нормальный 490 -форсированном 475 11. Внутренний объем камеры, м3 126,5 12. Габаритные размеры камеры: длина*ширина*высота 9820*6380*3400 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА 2.1 Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала Объём высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации пересчитывается в объём условного материала , по формуле: , (2.1) где: - объём высушенных или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации, ; - коэффициент пересчёта. Принимается 2000, 4000, 3000м3- по заданной спецификации пиломатериалов. Определение коэффициента пересчёта : , (2.2) где: - коэффициент продолжительности оборота камеры; - коэффициент вместимости камеры. 2.1.1 Коэффициент вместимости камеры : , (2.3) где: - коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом; - коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом; Коэффициенты и определяются по формуле: , (2.4) где: - коэффициент заполнения штабеля по высоте; - коэффициент заполнения штабеля по ширине; - коэффициент заполнения штабеля по длине. Принимается: = 0,9 – таблица 1.1[1] для обрезного пиломатериала, уложенного без шпаций; =1,0 – при кладки в штабель материала одинаковой длинны. =0,85 – с.8[1] – для условного материала. Все расчёты по определению коэффициентов и сведены в таблице 2.1. Определение коэффициента заполнения штабеля по высоте : , (2.5) где: S - номинальная толщина высушиваемого материала, мм; Sпр - толщина прокладок, мм; Принимается 25; 40; 50мм – по заданной спецификации пиломатериалов; =25 мм – с.9[1] – для условного материала; =25 мм – с.7 [1] – для штабеля высотой 4,5 м. Определение объёмной усушки , %: , (2.6) где: - коэффициент объёмной усушки; - влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %; - конечная влажность высушенных пиломатериалов, %. Принимается: - таблица 1.2[1] для ели; - таблица 1.2[1] для сосна; - таблица 1.2[1] для пихта; - таблица 1.2[1] для сосны; =20 % - с.8[1] для пиломатериалов внутрисоюзного потребления; =10 % - c.8[3] для второй категории качества сушки пиломатериалов =12 % - 6[1] для условного материала. Таблица 2.1 – Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами и условным материалом Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм , % ,% ,% , 1.Ель, обр. пиломат. 0,50,91,00,432085,160,4271,072. Сосна, обр. пиломат. 0,620,91,00,442085,280,5280,873. Пихта, обр. пиломатер. 0,670,91,00,392084,680,5750,794. Сосна, обр. пиломат. (усл. матер.)0,620,90,850,4420123,520,457- 2.1.2 Определение коэффициента продолжительности оборота камеры : , (2.7) где: - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток; - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток; Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического или условного материала, суток, для камер периодического действия: , (2.8) , (2.9) где: - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток. Определение продолжительности сушки пиломатериалов (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку в воздушной камере с реверсивной циркуляцией при низкотемпературном процессе , ч: , (2.10) где; - исходная продолжительность собственно сушки сосновых пиломатериалов заданной породы, толщины S1 и ширины S2 нормальными режимами в камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней интенсивности от начальной влажности 60 % до конечной влажности 12 % - коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки; - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции; - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и характеризующий среднюю длительность влаготеплообработок; - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины; - коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительность процесса; Принимается: =55 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 25 мм и шириной 250 мм; =88 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 250 мм; =108 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 50 мм и шириной 280 мм; =88 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм; = = =1,0 с.11[1] для нормального режима; =0,71– таблица 1.5[1] для ели; =0,78– таблица 1.5[1] для сосна; =0,81– таблица 1.5[1] для пихта; =0,78 – таблица 1.5[1] для условного материала; = = =1,15 – с.11[1] для пиломатериалов второй категории качества. 1,29; 1,29; 1,29; 1 – таблица 1.6[1]; 1 – с.11[1] Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2. Таблица 2.2 – Определение продолжительности сушки пиломатериалов Порода, сечение пиломате риалов, ммКатегория режимаКатегория качества сушкиВлажностьИсходная продолжительность сушки τисхКоэффициенты , ч , , сут. ,% ,% 1. Ель, обр НII8010551,00,711,151,291,057,92,50,82. Сосна, обр. НII8010881,00,781,151,291,0101,84,41,423. Пихта., обр. НII80101081,00,811,151,291,0129,75,51,84. Сосна, обр. (усл.матер.)МII6012881,00,781,0511,072,13,1- Таблица 2.3 – Пересчёт объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала Порода, вид и сечение пиломатериалов, ммЗаданный объём сушки Ф, Коэффициент вместимости камеры Коэффициент оборота камеры Коэффициент пересчёта Объём в условном материале , 1. Ель, обр 20001,070,80,85617122. Сосна, обр. 40000,871,421,23549403. Пихта., обр. 30000,791,81,4224266Итого900010918 Общий объём условного материала , : =У1+У2+У3, (2.11) Результаты пересчёта объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала сведены в таблицу 2.3. 2.2 Определение производительности камер в условном материале Годовая производительность камеры в условном материале , , определяется по формуле: , (2.12) где: - габаритный объём всех штабелей в камере, ; 335 – время работы камеры в году, суток; Габаритный объём штабелей , , определяется по формуле: , (2.13) где: nшт – число штабелей в камере; l, b, h – соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м. Принимается: nшт=2; l=6,5 м; b=1,8 м; h=2,6 м – для камеры “СПЛК-2” 2.3 Определение необходимого количества камер Необходимое количество камер , определяется по формуле: , (2.14) где: - общий объем условного материала, подсчитан по формуле (2.11); - годовая производительность камеры в условном материале. Принимается 4 сушильных камеры. 2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха Производственная мощность лесосушильного цеха , , определяется по формуле: , (2.15) 3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ 3.1 Выбор расчётного материала За расчётный материал принимаются еловые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной 250 мм, начальной влажностью 80 %, конечной 10 %. 3.2 Определение массы испаряемой влаги 3.2.1 Масса влаги, испаряемой из 1 пиломатериалов , : , (3.1) где: - базисная плотность расчётного материала, ; Принимается =360 - таблица 1.2[1] – для ели; . 3.2.2 Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры , : , (3.2) где: Е – вместимость камеры, ; Определение вместимости камеры Е, : , (3.3) где: Г – габаритный объём всех штабелей в камере, ; - коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом. Принимается: Г=60,84 - формула 2.13; =0,427 – таблица 2.1. 3.2.3 Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду , : , (3.4) где: - продолжительность собственно сушки, ч; Определение продолжительности собственно сушки ,ч: , (3.5) где: - продолжительность сушки расчётного пиломатериала, ч; - продолжительность начального прогрева материала, ч; Принимается =57,9ч – таблица 2.2; - с.27[1] ч 3.2.4 Расчётная масса испаряемой влаги , : , (3.6) где: k – коэффициент неравномерности скорости сушки. Принимается: k=1,3 – с.28[1] для камер периодического действия, при W<12% 3.3 Выбор режима сушки Для еловых досок толщиной 25 мм с второй категорией качества из таблица 3.1[3] выбирается нормальный режим сушки 2-Н (ГОСТ 19773-84). 3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель По выбранному режиму 2-Н из таблицы 16[3] принимается расчётная температура на входе в штабель , относительная влажность воздуха на входе в штабель , психрометрическая разность . 3.4.1 Определение влагосодержания на входе в штабель, г/кг; , (3.7) где: pп1 – парциальное давление водяного пара, Па; pа – атмосферное давление воздуха (pа=1 бар =105 Па). Так как φ1= pп1: pн1, то pп1=φ1 pн1 Па, (3.8) где: φ1 – относительная влажность воздуха расчетной ступени режима; pн1 – давление насыщения водяного пара при расчетной температуре режима, берется из табл. 2.2. pп1=0,59*53803=31744Па; г/кг. 3.4.2 Определение теплосодержания на входе в штабель, кДж/кг; , (3.9) кДж/кг. 3.4.3 Определение плотности воздуха на входе в штабель, кг/м3; , (3.10) где: Т1 – Термодинамическая температура, К; Определение термодинамической температуры, К; (3.11) где: t1 - расчётная температура на входе в штабель ; Принимается: t1=84 - из таблицы 16[3]; К; кг/м3. 3.4.4 Определение приведенного удельного объема на входе в штабель, м3/кг сух. возд.; , (3.12) м3/кг 3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки 3.5.1 Объём циркулирующего агента сушки , , определяется по формуле: , (3.13) где: - живое сечение штабеля, . Определение живого сечения штабеля , : , (3.14) где: п – количество штабелей в плоскости перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки. Принимается: п=1 – по спецификации для камеры “СПЛК-2”. 3.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг: , (3.15) кг/кг 3.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля 3.5.3.1 Определение влагосодержания на выходе из штабеля, г/кг , (3.16) где: mц - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг; d1 - влагосодержания на входе в штабель, г/кг. Принимается: mц =247,6 – формула (3.15) d1 =289,2 - формула 3.7 г/кг 3.5.3.2 Определение расчётной температуры на выходе из штабеля ; , (3.17) где: I2 – теплосодержание на выходе из штабеля, кДж/кг; d2 – влагосодержание на выходе из штабеля, г/кг Принимается: I2=I1=851 кДж/кг; d2 – по формуле (3.16) 3.5.3.3 Определение теплосодержания на выходе из штабеля, кДж/кг; , (3.18) кДж/кг. 3.5.3.4 Определение плотности воздуха на выходе из штабеля, кг/м3; , (3.19) где: Т2 – Термодинамическая температура, К; Определение термодинамической температуры, К; (3.20) где: t2 - расчётная температура на выходе из штабеля ; Принимается: t2=80,6 – по формуле (3.17); К; кг/м3. 3.5.3.5 Определение приведенного удельного объема на выходе из штабеля, м3/кг сух. возд.; , (3.21) м3/кг 3.5.4 Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки Уточнённая масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг: , (3.22) кг/кг Уточнённый объём циркулирующего агента сушки , : , (3.23) Уточнённая масса циркулирующего агента сушки , : , (3.24) Уточнение скорости агента сушки, м/с; , (3.25) м/с 3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха 3.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг: , (3.26) где: - влагосодержание свежего воздуха, г/кг. Принимается =10 г/кг – с.35[1] при поступлении воздуха из цеха. кг/кг 3.6.2 Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру , : , (3.27) где: - приведённый удельный объём свежего воздуха, . Принимается =0,87 - с.35[1]. 3.6.3 Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры) , : , (3.28) 3.6.4 Расчёт приточно-вытяжных каналов камеры Площадь поперечного сечения приточного канала , : , (3.29) где: - скорость движения свежего воздуха агента сушки в каналах, м/с. Принимается =4 м/с – с.36[1]. Площадь поперечного сечения вытяжного канала , : , (3.30) Принимаем площадь поперечного сечения проточного канала (в сечении квадрат, со сторонами 0,19 м, и площадь поперечного сечения вытяжного канала (в сечении квадрат, со сторонами 0,25 м 3.7 Определение расхода тепла на сушку 3.7.1 Расход тепла на начальный прогрев 1 древесины
, (3.31) где: - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, ; - содержание незамёрзшей связанной (гигроскопической) влаги, %; - скрытая теплота плавления льда; - средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной, положительной температуре, ; - начальная расчётная температура для зимних условий, ; - температура древесины при её прогреве, . Принимается = 630 - рисунок 12[5] для = 360 и %; =84 - таблица 2.4[1] для камеры периодического действия; = -39 - таблица 2.5[1] для Томска; =14 % - рисунок 2.3[1] для =-39 ; =335 - с.37[1]; =2,09 - рисунок 13[5] для и %; =3,5 - рисунок 13[5] для и %. 2) Для среднегодовых условий , : , (3.32) где: - среднегодовая темература древесины, . Принимается =3,5 - рисунок 13[5] для и %; =-0,8 - таблица 2.5[1] для Томска. 3.7.2 Удельный расход тепла при начальном прогреве на1 кг испаряемой влаги , : , (3.33) 3.7.3 Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве , кВт: , (3.34) где: - продолжительность прогрева, ч; Принимается ,ч – с.39[1] кВт кВт 3.7.4 Определение расхода тепла на испарение влаги Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом , : , (3.35) где: - теплосодержание свежего воздуха, ; - влагосодержание свежего воздуха, г/кг; - удельная теплоёмкость воды, ; Принимается =4,19 - с.40[1]; =46 , =10 г/кг – с.40[1] при поступлении воздуха из цеха. Общий расход тепла на испарение влаги , : , (3.36) 3.7.5 Потери тепла через ограждения камеры Суммарные теплопотери через ограждения камеры , : , (3.37) где: - теплопотери через наружную боковую стену, ; - теплопотери через торцовую стену на входе или на выходе из камеры, ; - теплопотери через перекрытие, ; - теплопотери через пол, ; - теплопотери через дверь на входе или на выходе из камеры, . Теплопотери через ограждения камеры в единицу времени , : , (3.38) где: - площадь ограждения, ; - коэффициент теплопередачи ограждения, ; - температура среды в камере, ; - расчётная температура наружного воздуха, . Таблица 3.1 – Расчёт поверхности ограждений камеры
Коэффициент теплопередачи для многослойных ограждений , : , (3.39) где: - коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, ; - коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, ; - толщина слоя ограждения, м; - коэффициент теплопроводности, . Принимается =25 - с.42[1]; =9 - с.42[1] для отапливаемого помещения; =0,4м, =0,15м, =0,5м, =0,2м, , –с.43[1]; =0,0015м, =0,157 м –с.43[1]; =58 - таблица 2.6[1] для строительной стали; =0,07 - таблица 2.6[1] для минеральной ваты; =0,8 - таблица 2.6[1] для минеральной ваты; =0,4 - таблица 2.6[1] для минеральной ваты; =1,6 - таблица 2.6[1] для минеральной ваты; |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Ю. А. Безруких (к э. н., ст преподаватель), С. О. Медведев (ассистент, аспирант) Лесосибирск, гоу впо «Сибирский государственный технологический университет» Лесосибирский филиал |  | Методические указания к самостоятельной работе В. Скяева, Д. Э. Пилиева, Г. Б. Мециева, Ж. А. Дзахова; Северо-Кавказский горно-металлурги ческий инсти тут (государственный технологический... |
| Психология Методические указания к практическим занятиям Сост. Н. В. Кавинская, К. А. Будилова, Ж. А. Дзахова; Северо-Кавказский горно-метал лургический инсти тут (государственный технологический... | | Методические указания к практическим занятиям для студентов, обучающихся по направлению Д. Э. Пилиева, И. В. Скяева, Ж. А. Дзахова, Г. Б. Мециева; Северо-Кавказский горно-металлур гический институт (государственный технологический... |
| Е. Н. Викторук Сибирский государственный технологический университет Главные задачи курса: выявить природу морального регулирования, подчеркнуть универсальность морали; показать этические начала как... | | Экономика Сборник заданий для самостоятельной работы Для студентов... Сост. К. А. Кабисов, Л. А. Легкая, Л. Т. Цомаева; Северо-Кавказский горно-металлурги ческий инсти тут (государственный технологический... |
| Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе... Сост. Т. Г. Хетагурова, Ю. И. Стагиева; фгбоу вро северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический... | | Макроэкономика методические указания к самостоятельной работе Для... Сост. К. А. Кабисов, И. Э. Хацкевич, Ж. Ф. Габараева; Северо-Кавказский горно-металлур гический институт (государственный технологический... |
| Фгбоу впо «Сибирский государственный индустриальный университет» | | Нир научно-исследовательская работа Университет – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный... |
| Исследования и пути совершенствования вращательно-подающих систем... Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | | Методические указания по выполнению реферата Волгоград Ысшего профессионального образования «волгоградский государственный технический университет» камышинский технологический институт... |
| Дипломного проекта/работы В соответствии с Уставом фгоу впо «Сибирский федеральный университет» и Положением об итоговой государственной аттестации выпускников... | | «Введение в специальность» Северо-кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) |
| Доклад по теме: «Развитые протоколы» «мати» Российский государственный технологический университет имени К. Э. Циолковского | | Курсовая работа по дисциплине «информатика» «мати» Российский государственный технологический университет имени К. Э. Циолковского |
