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

c_(-), c₍₊₎ - удельная теплоёмкость древесины при средней отрицательной и средней положительной температуре, кДж/( кг · ⁰C);

c_Д - удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t₀ до t_нп,кДж/ ( кг⁰C);

W_сж - содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %;

г - скрытая теплота плавления льда, г = 335 кДж/кг;

t₀ - начальная температура древесины,⁰C;

t_НП - температура начального прогрева, ⁰C.

Для данного расчётного материала с_Б= 420 кг/м³, влажность W=75%.

Плотность древесины при начальной влажности W_Н определяем по формуле (2.18)[2] c.68:

(4.18)

кг/м³

Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчётов для зимних условий принимаем t₀=-20^oC. Значение начальной температуры для среднегодовых условий принимаем по приложению 7 [3] с. 94 в зависимости от региона, в котором планируется строительство цеха. Данный цех планируется строить в Могилёвской области, поэтому начальную температуру для среднегодовых условий принимаем t₀ =5,4⁰C. Температура начального прогрева былаопределена в подразделе 2.2 (табл.2.4) t_нп=82⁰C.

Значения удельной теплоёмкости c_(-), c₍₊₎ и c_Д определяем по диаграмме на рис. 2.3 [2] с.73. При этом среднее значение температуры древесины рассчитываем по формулам:

- при определении c_(-) - t = t₀ /2 = -20/2 = -10⁰C;

- при определении c₍₊₎ -t = t_НП /2 =82/2 = 41⁰C;

- при определении c_Д t = (t₀+ t_НП)/2 = (5,4+ 82)/2 = 43,7⁰C.

Тогда из диаграммы получаем:

c_(-)=2,2кДж/( кг· ⁰C);

c₍₊₎ =3,0 кДж/( кг· ⁰C);

c_Д = 3,05кДж/( кг· ⁰C).

По табл. 5 [2] с. 214 для t₀ =-20⁰C определяем содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии W_СЖ = 18 %.

Рассчитываем расход теплоты на начальный прогрев 1 м³ пиломатериалов:

§ для зимних условий:

кДж/м³;

§ для среднегодовых условий:

кДж/м³

Удельный расход теплоты при начальном прогреве, отнесённый к 1 кг испаряемой влаги, для зимних и среднегодовых условий рассчитываем по формуле (4.11) [3] с. 26:

-для среднегодовых условий.

- для зимних условий.

Секундный расход теплоты на начальный прогрев определяем для зимних условий по формуле (4.12) [3, с. 26]:

,

4.3.2 Расход теплоты на испарение влаги

Удельный расход теплоты на испарение 1 кг влаги рассчитываем для зимних и среднегодовых условий, используя формулу (4.13) [3] с. 26:

(4.20)

где I₀, d₀ - энтальпия и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в сушильную камеру во время сушки, кДж/кг, г/кг;

c' - удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг·⁰C);

t_м - температура смоченного термометра психрометра для режима сушки расчётного материала, ⁰C.

Значения энтальпии и влагосодержания воздуха, поступающего в сушильную камеру, зависят от принятого места их расположения, а также от сезона. В данном случае камеры устанавливаются вне помещения, который планируется строить в Могилевской области. Значения энтальпии и влагосодержания принимаем по приложению 7 [3] с. 94:

- для зимних условий I₀= - 6,5 кДж/кг, d₀ =2,4 г/кг;

- для среднегодовых условий I₀= 5,4 кДж/кг, d₀ =4,5 г/кг.

Удельную теплоёмкость воды принимаем c'=4,19 кДж/(кг·⁰C).

Температуру смоченного термометра психрометра определяем, используя табл.2.3.

t_м = t_c - ?t = 80 - 11= 69⁰C

кДж/кг;

кДж/кг.

Расход теплоты на испарение влаги из 1 м³ расчётного материала определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле (4.14) [3] с.27:

q_исп'= q_исп•D₁, (4.21)

q_исп'^з= 2696·264,6 =713362кДж/м^3;

q_исп'^сг= 2674•264,6=707540кДж/м^3.

Расход теплоты в единицу времени на испарение влаги также рассчитываем для зимних и среднегодовых условий. При этом используем формулу (4.15) [3] с. 27:

Q_исп= q_исп•D_р (4.22)

для зимних условий:

Q_исп=2696•0,095 =256кВт;

для среднегодовых условий:

Q_исп=2674·0,095 =254 кВт.

4.3.3 Тепловые потери через ограждения

Тепловые потери через ограждения сушилки в единицу времени определяем, используя формулу (4,16) [3] с. 27:

Q_огр = ?F_i •K_Тi•(t_c - t₀) •10^-3, (4.23)

где F_i - площадь ограждений определённого вида, м²;

K_Тi- коэффициент теплопередачи соответствующего вида ограждений, Вт/(м²•⁰C);

t_c - температура среды в камере, ⁰C;

t₀ - расчётная температура наружного по отношению к камере воздуха, ⁰C.

Коэффициент теплопередачи всех видов ограждений будем определять по формуле (4.17) [3] с.28:

(4.24)

Где б_в, б_н - коэффициенты теплообмена внутренних и наружных поверхностей ограждений, Вт/(м²·⁰C);

д₁, д₂… д_n - толщина отдельных слоёв ограждений, м;

л₁, л₂… л_n - коэффициенты теплопроводности материалов соответствующих слоёв ограждений, Вт/(м · ⁰C).

Для выполнения расчёта необходимо знать коэффициент теплопроводности всех материалов, из которых сделаны ограждения, а также толщину отдельных слоёв ограждений. Значения коэффициента теплопроводности определяем по приложению 9 [3] с.95, толщину слоёв принимаем по рис. 4.

Рисунок 4.1 - Схема многослойного ограждения сушильной камеры:

а-панель сборной камеры, б-панель двери.

1- минераловатные прошивные маты;

2 -алюминиевая обшивка (д=1,0 мм);

3- листовой асбест (д=5,0 мм).

В качестве теплоизоляционного материала выбираем минераловатные прошивные маты. СООО «Монолитстройкомплект» предлагает маты прошивные М100. Это наиболее распространенный вид данного утеплителя. Это мягкий на ощупь материал желтоватого цвета. Плотность составляет 80-100 кг / куб. м. С его помощью можно изолировать поверхности, температура которых составляет -180…+700°С.

СООО “Монолитстройкомплект” - совместное белорусско-латвийское предприятие. Организация занимается торговой деятельностью на территории Республики Беларусь и Российской федерации и предлагает широкий спектр строительных материалов.

Коэффициент теплообмена внутренних поверхностей ограждений принимаем равным б_в=25 Вт/(м²·⁰C). В данном случае камеры устанавливаются в помещении цеха, коэффициент теплообмена наружных поверхностей для всех видов ограждений принимаем равнымб_н=12 Вт/(м²·⁰C).

Полученные сведения сводим в табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Расчёт коэффициента теплопередачи

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для всех видов ограждений:

- стены:

- перекрытие:

- дверь:

Коэффициент теплопередачи пола принимаем равным половине коэффициента теплопередачи стены, т.е.:

Расчёты показывают, что значения коэффициента теплопередачи всех видов ограждений не превышают 0,7 Вт/(м²·⁰C). Следовательно, камера в дополнительном утеплении не нуждается.

Температуру среды в камере принимаем равной средней температуре агента сушки на входе и выходе из штабеля t_с=76,6⁰C.

Расчётную температуру наружного воздуха по отношению к камере, установленной в отапливаемом помещении, принимаем равнойt₀ =20 ⁰C, как для зимних, так и для среднегодовых условий.

Площадь ограждений сушильной камеры 3AS-6x3Aвысчитываем, зная размеры внутреннего пространства камеры (рис 4.2.).

Рисунок 4.2 - Эскиз внутреннего пространства камеры.

Площади ограждений сушильной камеры:

-задняя стена: S₁=7,03·4,8=35,04 м²;

-боковая стена: S₂=S₃=9·4,8=43,2 м²;

-перекрытие: S₅= 7,1·3,7 =26,27м²;

-пол: S₆=7,3·9=65,7м².

-откатная дверь: S₇=7,3·3,7=27,01 м²;

-передняя стена S₈=7,3·4,8-7,3·3,7=8,03 м².

Всю информацию, необходимую для расчёта тепловых потерь, обобщаем в табл. 4.3.

Таблица 4.3 - Тепловые потери через ограждения камеры

Рассчитываем величину теплопотерь через все виды ограждений для зимних и среднегодовых условий:

- 3адняя стена:

Q_огр1 =35,04·0,188·(76,6-20)•10^-3=0,37 кВт;

- передняя стена со стороны двери:

Q_огр2= 8,03•0,188•(76,6-20) •10^-3=0,085 кВт;

- боковая стена (2 шт.):

Q_огр3 =2·43,2·0,188·(76,6-20)•10^-3=0,92 кВт;

- перекрытие:

Q_огр4 =26,27·0,188·(76,6-20)•10^-3=0,28 кВт;

- пол:

Q^з_огр5 =65,7·0,094·(76,6-2)•10^-3=0,46 кВт;

Q^сг_огр5=65,7·0,094·(76,6-10)•10^-3=0,41 кВт

- откатная дверь:

Q_огр6 =27,01·0,257·(76,6-20)•10^-3=0,39 кВт;

Суммарные тепловые потери через ограждения сушилки составят:

- для зимних условий:

Q^з_огр = ? Q^з_огрi = 0,37+0,92+0,28+0,46+0,39+0,085=2,51 кВт;

- для среднегодовых условий:

Q^сг_огр = ? Q^сг_огрi =0,37+0,92+0,28+0,41+0,39+0,085=2,46 кВт.

Результаты расчётов вносим в табл. 4.3.

Удельный расход теплоты на потери через ограждения в пересчёте на 1 кг испаряемой влаги определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле (4.18) [3] с. 30:

(4.25)

кДж/кг;

кДж/кг.

В пересчёте на 1 м³ расчётных пиломатериалов по формуле (4.19) [3] с. 30, тепловые потери через ограждения составляют:

q_огр'= q_огр•D₁, (4.26)

q_огр'^з=47,66•264,6=12611кДж/м³;

q_огр'^сг= 46,71•264,6=12359 кДж/м³.

4.3.4 Суммарный расход теплоты

Определение суммарного удельного расхода теплоты на сушку также производим для зимних и среднегодовых условий. При этом используем формулу (4.20) [3] с. 30:

q_суш= (q_пр+ q_исп+q_огр)•C₁, (4.27)

где C₁ - коэффициент, учитывающий дополнительный расход теплоты на начальный прогрев ограждений камеры, транспортных средств, оборудования и др.

Принимаем C₁ = 1,1 т.к. камера 3AS-6x3Aустановлена в отапливаемом помещении, а загрузка и разгрузка производится автопогрузчиком.

q^з_суш= (806,5+ 2696+47,66)•1,1=3905 кДж/кг;

q^сг_суш= (649+ 2726+46,71)•1,1=3764 кДж/кг.

Расчёт расхода теплоты на 1 м³ расчётного материала выполняем только для среднегодовых условий по формуле (4.21) [3] с. 31:

q_суш'= q_суш·D₁, (4.28)

q_суш'= 3764·264,6=995954 кДж/м³

Результаты расчёта расхода теплоты на сушку обобщаем в табл. 4.4.

Таблица 4.4 - Расход теплоты на сушку