Курсовая работа: Проект лесосушильного цеха на базе сушильных камер 3AS-6-3A

3.2 Расчет количества сушильных камер

Определяем продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов и условного материала. Для этого используем формулу (5.8) [2, с. 123]:

, (3.6)

где фц - продолжительность цикла сушки пиломатериалов, сут; фзр - продолжительность загрузки и разгрузки камер периодического действия, принимается равной 0,1 сут.

сут;

сут;

сут;

сут;

сут.

По формуле (5.19) [2, с. 126] рассчитываем коэффициент продолжительности оборота камеры:

Расчет объемного коэффициента заполнения штабеля заданными пиломатериалами будем производить по формуле (5.11)[2, c. 126]:

(3.7)

где вд, вш, вв - коэффициенты заполнения штабеля по длине, ширине и высоте; Уv - объемная усушка древесины, %.

Поскольку сушке подвергаются обрезные пиломатериалы, коэффициенты заполнения штабеля по ширине принимаем по табл. 5.2 [2, с.124] равными вш1=вш2=вш3=вш4=вш.у= 0,90.

Согласно табл. 4 [2, с. 214], коэффициент объемной усушки древесины ольхи составляет:kv1=kv2=0,43; сосны kvy=0,44; дуба - kv3=kv4= 0,43. Величину объемной усушки Уv, %, рассчитываем по формуле (5.16)[2, с.125]

, (3.8)

где W? -влажность, для которой устанавливают номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %; Wk- конечная влажность пиломатериалов, %.

Принимаем значение W?=20%, получаем:

Рассчитываем объемный коэффициент заполнения штабеля данными пиломатериалами и условным пиломатериалом:

Результаты расчета объемного коэффициента заполнения штабеля оформляем в виде табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Объемные коэффициенты заполнения штабеля

По формуле (5.20) [2, с. 126] рассчитываем коэффициенты вместимости камеры, а по формулам (5.18) [2, с. 126] - переводные коэффициенты:

(3.9)

(3.10)

где ву, вф- объемные коэффициенты заполнения штабеля условным и фактическим материалом.

- для пиломатериалов из ольхи:

- для пиломатериалов из дуба:

Производим перевод объема заданных пиломатериалов в объем условного материала Vу, мі/год. Для этого воспользуемся формулой(5.21) [2, с. 126]:

(3.11)

где Vyи Vф - объемы условного и фактического материала, мі/год.

В результате расчета получаем:

- для пиломатериалов из ольхи:

мі/год;

мі/год.

- для дубовых пиломатериалов:

мі/год;

мі/год;

Производительность цеха в условном пиломатериале составляет:

= +++=7316+37219+10291+23651=78477мі/год.

Результаты выполненных расчетов обобщаем в табл. 3.3.

Таблица 3.3 - Пересчет объемов заданных пиломатериалов в объем условного материала

Производительность камеры при сушке условного материала Пу, мі, рассчитываем по формуле (5.6) [2, с. 123], а требуемое количество сушильных камер N, шт., - по формуле (5,23) [2, с.126]:

(3.12)

(3.13)

где Тг - период времени, за который определяется производительность, сут; Еу - вместимость камеры в условном материале, мі.

Вместимость камеры 3AS-6Ч3A в условном материале составляет:

(3.14)

L_к- длинна сушильного пространства, м;

- ширина штабеля, м;

- высота штабеля, м;

- объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

n- количество рядов в камере.

м³.

Принимаем Тг=335сут, в результате расчета получаем:

мі/год;

шт.

Принимаем к установке 14 сушильных камер 3AS-6Ч3A.

3.3 Расчет вспомогательного оборудования

Строящийся сушильный цех будет оснащен сушильными камерами 3AS-6Ч3A. В цехе будет использован колесный транспорт (автопогрузчики). Формирование и разборку пакетов планируется осуществлять с использованием ручного труда.

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

(3.14)

гдеVфi - объем i-го фактического материала, подлежащего сушке, мі/год;

Пi - производительность оборудования в смену, мі/смену; Тр - количество рабочих смен в году; nc- количество рабочих смен.

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

Тр = 365 - 9 =356 дней.

Устанавливаем сменность работы при формировании в разборке пакетов nc = 2, а для автопогрузчика nc = 3.

Согласно приложению 6, [3, c. 94], производительность труда при формировании и разборке пакетов с использованием ручного труда для пиломатериалов толщиной S1=22 мм принимаем П11=70 мі/смену, толщиной S2=75 мм - П12=104 мі/смену, толщинойS3=19 мм -П13=66 мі/смену, толщинойS4=44 мм -П14=92 мі/смену.

Производительность автопогрузчика при транспортировании пиломатериалов ольхи принимаем П31= 100 мі/смену, П32=175 мі/смену; дубовых пиломатериалов принимаем П33= 100мі/смену,П34=155 мі/смену.

Определяем нужное количество площадок для формирования и разборки пакетов:

шт.,

шт.,

В цехе создаем одну площадку для формирования и одну площадку для разборки пакетов.

Рассчитываем количество автопогрузчиков:

шт.

Принимаем к установке один автопогрузчик, который с запасом обеспечит транспортировку пиломатериалов.

Количество штабельных мест Ш, шт., на складах сырых и сухих пиломатериалов определяем по формуле (3.5) [3, с. 19]:

(3.16)

где Ешi - вместимость штабеля i-го фактического материала, мі; nз - количество смен, на которое должен быть создан запас сырых и сухих пиломатериалов.

Определяем вместимость штабелей по формуле (5.10) [2, с. 123]:

(3.17)

где L,H,B - длина, высота и ширина штабеля, м; в- объемный коэффициент заполнения штабеля.

Определяем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е.nз= 3 смены.

шт.

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

шт.

Принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов Ш1=6 шт., а на складе сухих пиломатериалов - Ш2=12 шт.

4. Тепловой расчёт

4.1 Определение массы испаряемой влаги

Для выполнения теплового расчёта выбираем расчётный материал. За него принимаем самые быстросохнущие доски из заданной спецификации. На основании результатов расчёта продолжительности сушки, выполненного в разделе 3.1 (табл. 3.2) выбираем, в качестве расчётного материала, пиломатериалы из древесины ольхи толщиной S₁=22 мм.

Рассчитываем массу влаги, испаряемой из 1 м³ расчётного материала (D₁), массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры (D_об.), и массу влаги, испаряемой в камере за 1с (D_с), при этом используем формулы (4.1), (4.2) и (4.3) [3] c. 23:

, (4.1)

, (4.2)

, (4.3)

где с_б - базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³;

W_Н, W_К - начальная и конечная влажность древесины, %;

Е - вместимость камеры, м³;

ф_с - продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Базисная плотность ольхи с_б= 420 кг/м³

Вместимость камеры рассчитываем по формуле (5.9) [2] с. 123:

Е = E_ш•n, (4.4)

где E_ш - вместимость штабеля,м³;

n- количество штабелей в камере (n=6).

Вместимость штабеля была рассчитана в разд. 3.3. Е_ш =16,29м³, тогда:

= 16,29·3=48,87 м³

Продолжительность сушки ф_c, ч расчётного материала вычисляем по формуле (4.4) [3] с. 23:

ф_с= ф_ц - (ф_нп + ф_квто), (4.5)

ф₁=51,3- (4+2) = 45,3ч.

Определяем массу влаги, испаряемую из 1 м³ пиломатериалов из древесины ольхи:

кг/м³

Определяем массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры:

кг.

Масса влаги, испаряемая в камере за 1с, будет равна:

кг/с.

Определяем расчётную массу испаряемой влаги по формуле (4.5) [3] с. 23:

D_р= D_с•k_н.с, , (4.6)

Гдеk_н.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Принимаем данный коэффициент в зависимости от конечной влажности древесины - W_к=12 %, соответственно k_нс=1,2.

D_р= 0,079•1,2=0,095кг/с.

4.2 Определение параметров агента сушки

Температуру и относительную влажность сушильного агента на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчётного материала (табл. 2.3):

t₁=80 ⁰C, ц₁=0,61.

По табл. 1 приложения [2] с. 211 находим давление насыщенного водяного пара при заданной температуре:

p_н= 47360 Па.

Преобразуя формулу (1.12) [2] с.22, рассчитываем парциальное давление водяного пара в воздухе перед его входом в штабель:

p_п = ц?p_н, (4.7)

p_п =0,61•47360= 28889,6 Па.

По формулам (1.14) и (1.23) [2] с. 23, 24 рассчитываем влагосодержание и энтальпию сушильного агента перед штабелями:

(4.8)

(4.9)

где p_a - атмосферное давление, p_a=101325 Па.

г/кг,

I₁=1,01•80+0,001•248,1•(1,88•80+2500)=738,36 кДж/кг.

По формулам (1.16) [2] с. 23и (4.6) [3] с. 20 находим плотность и приведенный объём агента сушки:

(4.10)

(4.11)

где Т₁- абсолютная температура сушильного агента, К.

Определяем абсолютную температуру агента сушки:

T₁=t₁ + 273 = 80 + 273= 353 K,

кг/м³,

м³/кг.

Используя формулы (4.7) и (4.8) [3] с. 24, определяем влагосодержание сушильного агента на выходе из штабелей и массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги:

, кг/кг (4.12)

, г/кг (4.13)

Температуру агента сушки на выходе из штабелей определяем по формуле (1.24) [2] с. 24. При этом учитываем, что энтальпия воздуха во время сушки не изменяется, т.е. I₁=I₂.

⁰C. (4.14)

По формуле (1.15) [2] с.23 находим давление пара в воздухе, выходящем из штабелей:

Па. (4.15)

Остальные параметры агента сушки на выходе из штабеля рассчитываем, применяя ранее использованную методику:

T₂= t₂ + 273 = 73,2+ 273 = 346,2 К;

кг/м³;

м³/кг.

Результаты расчёта параметров сушильного агента обобщаем в табл. 4.1

Таблица 4.1 - Параметры сушильного агента

4.3 Определение расхода теплоты на сушку

4.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

Для зимних условий удельный расход теплоты на начальный прогрев 1 м³пиломатериалов складывается из её затрат на нагревание замороженной древесины от начальной отрицательной температуры до 0⁰C, плавление содержащегосяв древесине льда и нагревание древесины до температуры начального прогрева. Расход теплоты на начальный прогрев для среднегодовых условий учитывает только затраты теплоты на нагревание древесины от начальной положительной температуры до температуры прогрева. Расчёт расхода теплоты на начальный прогрев пиломатериалов будем выполнять по формулам (4.9) и (4.10) [3] с.25:

а) для зимних условий:

, (4.16)

б) для среднегодовых условий:

(4.17)

где с_Д - плотность древесины расчётного материала, кг/м³;

с_Б - базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³;