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

4.4 Определение расхода теплоносителя

В качестве теплоносителя в камере 3AS-6x3Aиспользуется насыщенный водяной пар. Расход насыщенного водяного пара на сушку 1 м³расчётных пиломатериалов определяем для среднегодовых условий по формуле (4.23) [3] с. 31:

(4.29)

где -энтальпия сухого насыщенного пара и энтальпия кипящей воды, кДж/кг.

кДж/кг; кДж/кг.

кг/м³.

Часовой расход пара на 1 камеру в период прогрева и сушки рассчитывают для зимних условий по формулам (4.26) и (4.27) [3] с. 32:

(4.30)

(4.31)

кг/ч;

кг/ч.

Часовой расход пара на сушильный цех также рассчитываем для зимних условий, используя формулу (4.28) [3] с. 29:

(4.32)

где - N_пр ,N_суш - количество камер, в которых одновременно идёт прогрев и сушка материала, соответственно, шт.

Определяем количество камер, в которых одновременно идет прогрев и сушка пиломатериалов. Для этого применяем формулы (4.29) и (4.30) [3] с. 32:

(4.33)

(4.34)

где N - количество камер в цехе, шт.

Количество камер 3AS-6x3Aв цехе было рассчитано в разделе 3.2:

N=14 шт.

шт.

шт.

Рассчитываем часовой расход пара на сушильный цех для зимних условий:

кг/ч;

Годовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов т/год определяем для среднегодовых условий по формуле (4.32) [3] с. 32:

(4.35)

где Ф - суммарный объём фактически выпущенных пиломатериалов заданных размеров и пород (значения объёмов заданных пиломатериалов приведены в табл. 3.4), м³ /год;

с_ф3 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.

Суммарный объём заданных пиломатериалов составляет:

Ф =9380+7370+8040+6700=31490 м³ /год.

Коэффициент с_ф3 определяем по табл. 4.4 [3 с. 33] в зависимости от величины отношения средней продолжительности цикла сушки фактических пиломатериалов к продолжительности цикла сушки расчётного материала (табл. 3.2). Значение ф_ц.ср. рассчитываем по формуле (4.33) [3] с. 33:

(4.36)

где ф_ц.i. - продолжительность цикла сушки заданных пиломатериалов, ч;

Ф_i - объём заданных пиломатериалов, м³ /год.

суток.

Для расчётного материала определяем отношение:

ф_ц.ср./ф_ц=217,5/51,3=4,24.

Для которого значение поправочного коэффициента - с_ф3 =1,648

Годовой расход пара равен:

т/год.

Результаты расхода теплоносителя обобщаем в табл. 4.5.

Таблица 4.5-Расход теплоносителя

4.5 Расчёт калориферов

4.5.1 Характеристика калориферов

Принимаем к установке в сушильной камере компактные калориферы, обогреваемые паром, КПС-П.

Паровой калорифер представляет собой замкнутую систему соединяющихся металлических трубопроводов, омываемых снаружи циркулирующим сушильным агентом, а изнутри обогреваемых паром.

Основные размеры и технические характеристики калориферов приведены в приложении 11 [3, c. 97], где их размерные характеристики указаны в соответствии с рис. 4.3.

Рисунок 4.3 - Компактный калорифер

Компактный калорифер состоит из двух распределительных коробок (коллекторов), соединяемых оребрёнными трубами. Стенки коллекторов с отверстиями, куда ввальцовываются трубки, называются трубными решётками. Пар подается через входной патрубок и, проходя по трубкам, нагревает через поверхность их оребрения воздух, продуваемый перпендикулярно трубкам. Отработавший теплоноситель удаляется через выходной патрубок. Воздушный поток, проходящий через калорифер, ограничен с двух сторон коллекторами, а с других двух сторон - боковыми щитками . К щиткам и коллекторам крепятся фланцы, к которым при необходимости присоединяют воздуховоды.

4.5.2. Выбор места установки и компоновка калориферов

Местом установки компактных калориферов является циркуляционный канал между горизонтальным экраном и боковой стеной, размеры поперечного сечения которого составляют 8,8Ч1 м. Паровые калориферы следует устанавливать с горизонтальным расположение нагревательных трубок. Для того чтобы это было возможно, ширина калорифера должна быть меньше ширины циркуляционного канала, т.е А₃ <1000 мм. Согласно приложению 11[3] с.97. Он имеет ширину Б₂ = 575 мм, А₃= 925 мм.

Таким образом, по ширине циркуляционного канала может поместиться следующее количество калориферов:

шт.

Учитывая, что в камере установлено 7 вентиляторов, принимаем количество калориферов n_к=14, кратное количеству вентиляторов.

Вычерчиваем схему поперечного сечения циркуляционного канала и предполагаемую компоновку в нем калориферов (рис. 4.4).

Рисунок 4.4-Поперечное сечение канала для установки калориферов КПБ-П.

Принимаем для установки калориферы КПБ-П №8.

Таблица 4.6.Размеры и характеристика парового компактного калорифера КПС-П

По формуле (4.35) [3] с. 37 рассчитываем скорость сушильного агента во фронтальном сечении калорифера:

(4.37)

Поскольку выполняется условие , делаем вывод, что номер калорифера выбран правильно.

4.5.3 Расчет тепловой мощности калориферов

Тепловую мощность выбранных калориферов будем рассчитывать по формуле (4.41) [3] с. 38:

Q_у=, (4.38)

где К_тп - коэффициент теплопередачи калорифера, (Вт/( м·⁰C);

F - площадь поверхности нагрева калорифера, м²;

?t_ср - средний температурный напор калорифера, ⁰C;

C₃ - коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности нагревательных трубок калорифера.

Коэффициент теплопередачи для компактных калориферов определяем по приложению 14 [3] с.98:

К_тп =41,092 Вт/(м^2?С).

Площадь поверхности нагрева устанавливаемых калориферов рассчитываем по формуле (4.42) [3] с. 39:

(4.39)

где f_к - поверхность нагрева одного компактного калорифера, м²;

n_к - количество калориферов, устанавливаемых в камере, шт.

Величину f_к берём из табл.4.6.

f_к = 22,44 м².

F=22,44•14=314,16 м² .

Средний температурный напор определяем по формуле (4.48) [3] с.40:

?t_ср = t_н - 0,5•(t₁ + t₂),^?С, (4.40)

где t₁, t₂ - температура агента сушки на входе и выходе из штабеля, ^·?С;

t_н - температура насыщенного пара, ^·?С.

?t_ср =127,43- 0,5•(80 + 73,2) =50,83^?С.

Коэффициент, учитывающий загрязнение калориферов, принимаем С_з =1,2.

Определим тепловую мощность установленных калориферов:

Q_у= кВт.

Определяем тепловую нагрузку на калориферы во время сушки пиломатериалов в зимних условиях по формуле (4.49) [3, с. 40]:

Q_к = (Q_исп + 1,5·Q_огр )·С_п , (4.41)

где С_п - коэффициент неучтенных потерь теплоты при сушке. Принимаем С_п = 1,2.

Q_к = (256+ 1,5·2,51)·1,3 = 337,7 кВт

Т.к. условие Q_у>Q_к выполняется, считаем, что калориферы обеспечат соблюдение выбранных режимов сушки и требуемую производительность сушильных камер.

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

Строительство цеха планируется в Могилевской области в отапливаемом помещении. Размеры сушильного цеха следующие: 108Ч36 м. Общая площадь, занимаемая цехом, составляет 3888 м².

В данном цехе планируется установить 14 сушильных камер, которые будут располагаться в один ряд в помещении нашего цеха.

Склад сухих пиломатериалов имеет 12 подштабельных мест. Склад сырых пиломатериалов имеет 6 подштабельных мест. В цеху находятся две площадки для формирования и разборки пакетов, которая находятся рядом со складом сырых пиломатериалов.

В ряду с камерами располагается лаборатория с размерами 9,15Ч7,3 м. и комната управления с размерами 9,15Ч7,3 м.

5.2 Организация технологического процесса

Доставка пиломатериалов к месту формирования штабелей осуществляется в плотных пакетах при помощи траверсной тележки.

Штабеля формируются и разбираются при помощи автопогрузчика. Формирование пакетов проводится вручную. Разборка пакетов так же проводится вручную. Пакеты формируются на площадке, к которой из лесопильного цеха подвозят пакеты с сырым пиломатериалом. Из готовых пакетов формируют штабели, которые перевозят на склад сырых пиломатериалов для выдержки.

Толщина межрядовых прокладок составляет 25 мм. Толщина межпакетных прокладок составляет 75 мм. Шаг и количество прокладок принимаем в зависимости от толщины пиломатериалов, породы пиломатериалов и нужной конечной влажности.

Шаг прокладок рассчитываем по формуле:

Ш=W_к•S, мм. (5.1)

где W_к - конечная влажность пиломатериалов, %;

S - толщина пиломатериалов, мм.

Количество прокладок рассчитываем по формуле:

n= (L/Ш)+1, шт. (5.2)

где L - длина пиломатериала, м;

Ш - шаг прокладок, мм.

-для пиломатериалов толщиной S=22 мм - Ш=264 мм, n=16 шт.;

- для пиломатериалов толщиной S=75 мм - Ш=900 мм,n=5 шт.;

-для пиломатериалов толщиной S=19 мм - Ш=228 мм,n=19 шт.;

-для пиломатериалов толщиной S=44 мм - Ш=528 мм,n=6 шт.

Количество межпакетных прокладок равно количеству межрядовых прокладок.

Перед началом сушки камеру и её оборудование (особенно калориферы) необходимо очистить от пыли и мусора, смазать подшипники вентиляторов, проверить исправность всех деталей.

После загрузки пакетов в камеру осуществляется первая технологическая операция сушильного процесса - начальный прогрев древесины. Затем по заданному режиму выполняется собственно процесс сушки, во время которого ведется непрерывный контроль за состоянием сушильного агента и периодический контроль за влажностью древесины и внутренними напряжениями в ней. Перед окончанием сушки (а иногда и в середине процесса) проводится влаготеплообработка для снятия остаточных внутренних напряжений. После этого проверяется качество сушки и при необходимости назначается конечная кондиционирующая обработка древесины для выравнивания ее влажности. Иногда некоторые из перечисленных операций (в частности, влаготеплообработка и кондиционирование) могут исключаться.

Для транспортировки штабелейприменяем траверсную тележку. Штабеля со склада сухих пиломатериалов автопогрузчик загружает в камеру, высушенные пиломатериалы отвозит на склад сухих пиломатериалов. На складе сухих пиломатериалов осуществляется их охлаждение и выдержка. Разборка штабелей происходит на площадке таким же способом, как и формирование штабелей.

5.3 Контроль технологического процесса

Контроль технологического процесса сушки пиломатериалов включает: - определение параметров пиломатериалов, поступающих на сушку;

- контроль параметров теплоносителя на входе в калориферы и выходе из них;

- контроль состояния сушильного агента во время сушки;

- контроль состояния высушиваемого материала во время сушки;

- контроль качества пиломатериалов после завершения сушки.

Сушильная установка оснащена системой автоматического контроля и регистрации основных технологических параметров, дистанционного автоматического управления процессом сушки. Управление осуществляется путём регулирования подачи теплоносителя в калориферы, изменения частоты вращения вентиляторов и положения задвижек приточно-вытяжных труб.

5.3.1 Определение параметров пиломатериалов, поступающих на сушку

Здесь определяется начальная влажность древесины весовым способом, а также рулеткой замеряют геометрические параметры пиломатериалов и определяют породу.

Весовой способ основан на взвешивании и высушивании проб (образцов), отбираемых из партии сортиментов, влажность которых подлежит определению. От доски или заготовки на некотором расстоянии (не менее 300 мм) от торца по всему поперечному сечению отпиливается проба, называемая секцией влажности, размером вдоль волокон около 10 мм. Секцию очищают от заусениц, определяют на технических весах её массу m, помещают в сушильный шкаф с температурой 100-105 °С и выдерживают в нём до постоянной массы, т.е. до тех пор, пока из секции не перестанет испаряться вода, что контролируют несколькими последовательными взвешиваниями. Эту массу принимают равной массе абсолютно сухой древесины m_сух. Влажность, %, вычисляют по формуле:

5.3.2 Контроль параметров теплоносителя на входе в калориферы и выходе из них

В применяемых сборных калориферах теплоносителем является пар. Основным параметром теплоносителя является температура. В данной камере установлена система теплоснабжения, контролирующая параметры теплоносителя.

5.3.3 Контроль состояния сушильного агента во время сушки

Основными параметрами, характеризующими состояние сушильного агента, являются температура, относительная влажность и скорость циркуляции. Температуру и степень насыщенности агента сушки контролируют с помощью дистанционных психрометров на базе термометров сопротивления. Если температура ниже или выше заданной, то увеличивают, либо уменьшают подачу теплоносителя в калориферы камеры. Если возникают отклонения температуры смоченного термометра от заданной, то с помощью переключателей и ключей дистанционного управления изменяют положение заслонок приточно-вытяжных каналов и подачу пара в увлажнительные устройства. Психрометры устанавливаются в разных местах по высоте штабеля.