- площадь прямого канала, перпендикулярная потоку агента сушки, м2.
Скорость циркуляции агента сушки определим по формуле:
= , м/с, (75)
где -- количество воздуха, циркулирующего в камере, /с.
с=0,85 кг/;
=0,03;
l=25,8 м;
ц=18;
=21
= = 1,61 м/с
= = 2,41 м/с
? = ·0,03· = 1,128 Па
3.2.2 Сопротивление при изменении направления движения агента сушки (поворотов)
Поворот потока воздуха под некоторым углом (б) может быть резким и плавным. У плавных поворотов наружные и внутренние кромки имеют закругление. Во всех остальных случаях поворот потока считается резким. Коэффициент местного сопротивления (о) определяется в зависимости от величины угла поворота.
Для угла б=135° коэффициент местного сопротивления о=0,25.
Определим местное сопротивление поворота ? по формуле:
? = ·, Па, (76)
где - скорость циркуляции сушильного агента на повороте, м/с.
Скорость циркуляции воздуха на поворотах ( принимается равной скорости в канале () между стенкой камеры и штабелем, то есть =1,61 и =2,41.
? = ·0,25 = 0,27 Па
? = ·0,25 = 0,62 Па
3.2.3 Сопротивление при резком изменении сечения канала, входа в штабель (внезапное сужение)
Рассчитаем сопротивление входа в штабель ? по формуле:
? = ·, Па, (77)
где =4 м/с - скорость циркуляции по штабелю, принимается из теплового расчёта;
- коэффициент сопротивления от внезапного сужения.
Для определения коэффициента сопротивления, необходимо определить отношение:
, (78)
где - живое сечение штабеля, ;
- габаритная площадь штабеля со стороны входа воздуха в штабель, .
Определим живое сечение штабеля по формуле:
= ·(1-), , (79)
где =0,5 -- коэффициент заполнения штабеля по высоте.
Рассчитаем габаритную площадь штабеля по формуле:
= h·l, , (80)
где h - высота штабеля, м;
l - длина штабеля, м.
= 2,6·6,5 = 16,9
= 16,9·(1-0,5) = 8,45
? = ·0,18 = 1,22 Па
На 11 штабелей ? = 13,4 Па.
3.2.4 Сопротивление штабелей
Определим сопротивление штабеля ? по формуле:
? = ·, Па (81)
где =1,5 - коэффициент местного сопротивления одного ряда штабелей, находящихся в одной плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки.
? = ·1,5 = 10,2 Па
На 11 штабелей ?=112,2 Па.
3.2.5 Сопротивление внезапного расширения (выхода из штабеля) потоков воздуха
Определим сопротивление внезапного расширения ? по формуле:
? = ·, Па (82)
где =0,25 - коэффициент внезапного расширения.
? = ·0,25 = 1,7 Па
На 11 штабелей 18,7 Па.
3.2.6 Сопротивление перегородок осевых вентиляторов
Рассчитаем сопротивление вентиляторов ? по формуле:
? = ·, Па (83)
где - скорость воздуха при проходе через вентилятор, м/с;
- коэффициент местного сопротивления перегородок осевых вентиляторов.
Определим скорость воздуха при проходе через вентилятор по формуле:
= , м/с, (84)
где - количество воздуха, циркулирующего в камере, /с;
- площадь вентиляторов, .
Рассчитаем площадь вентиляторов по следующей формуле:
= ·, , (85)
где D=1м - диаметр колеса вентилятора;
=3шт - число установленных в камере вентиляторов.
= ·3 = 2,36
= = 14,3 м/с
? = ·0,5 = 43,5 Па
3.2.7 Сопротивление калориферов
Участок №3:
Сопротивление одного ряда пластинчатых калориферов типа КФБ определяется по таблице 7 в зависимости от номера калорифера и весовой скорости, принятой из теплового расчёта. Общее сопротивление калориферов равно сопротивлению одного ряда на количество рядов.
На 2 ряда калориферов ? = 27,6 Па.
Сопротивление всех участков циркуляционной сети суммируем и сводим в таблицу 9.
Таблица 9
Сопротивление участков кольца циркуляции агента сушки
|
Номер участка |
Наименование участка |
Плотность агента сушки с, кг/м3 |
Скорость агента сушки на участке щ, м/с |
Коэффициент местного сопротивления о |
Аэродинамическое сопротивление на участках ?h, Па |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
Прямой канал |
0,85 |
4 |
0,03 |
2,256 |
|
|
2 |
Вентилятор |
0,85 |
14,3 |
0,5 |
43,5 |
|
|
3 |
Калорифер |
0,85 |
5,7 |
- |
27,6 |
|
|
4,42 |
Поворот под углом 135° |
0,85 |
1,61 |
0,25 |
0,27 |
|
|
5,41 |
Прямой канал |
0,85 |
4 |
0,03 |
2,256 |
|
|
6,40 |
Поворот под углом 90° |
0,85 |
2,47 |
0,25 |
0,62 |
|
|
7-37 |
Вход в штабель (внезапное сужение) |
0,85 |
4 |
0,18 |
13,4 |
|
|
8-38 |
Штабель |
0,85 |
4 |
1,5 |
112,2 |
|
|
9-39 |
Выход из штабеля (внезапное расширение) |
0,85 |
4 |
0,25 |
18,7 |
|
|
Итого |
218,5 |
3.3 Выбор вентилятора и электродвигателя для его привода
Вентилятор выбирают по его производительности (, /с) и давлению (, Па).
Подбор вентилятора производят по индивидуальным, групповым безразмерным характеристикам.
Характеристика - это графические взаимосвязи основных аэродинамических параметров вентилятора.
Все характеристики вентиляторов даны для стандартного воздуха, температура которого =20°С, ц=0,5 и плотность =1,2 кг/. А так как воздух в камере имеет другие параметры, то напор вентилятора необходимо перевести в характеристический ().
Рассчитаем характеристический напор вентилятора по формуле:
= , Па, (86)
где -- напор вентилятора, соответствующий аэродинамическому сопротивлению циркуляционной сети, Па;
-- плотность воздуха на расчётной ступени, кг/м3.
= 218,5· = 308,5 Па
Определим производительность вентилятора по формуле:
= , /с, (87)
где - количество воздуха, циркулирующего в камере, /с;
- число установленных в камере вентиляторов, шт.
= = 11,3 /с ·3600 = 40680 /г
Выбираем вентилятор серии В-№8, КПД вентилятора =0,5, условное число А=7640.
Определим частоту вращения ротора вентилятора по формуле:
= , , (88)
где - номер выбранного вентилятора.
= = 545,7
3.3.1 Определение мощности, потребляемой вентилятором и выбор электродвигателя
Рассчитаем мощность, потребляемую вентилятором по формуле:
= ·, кВт (89)
где - напор вентилятора, Па;
- производительность вентилятора, /с;
- КПД вентилятора.
= · = 3,29 кВт
Определим мощность электродвигателя по формуле:
= , кВт, (90)
где -- коэффициент запаса прочности на пусковой момент;
-- коэффициент, учитывающий влияние температуры среды, в которой устанавливается электродвигатель;
-- КПД передачи плоскими ремнями.
= = 3,8 кВт
Принимаю двухскоростные двигатели марки 4А132М8/УЗ.
4. Расчёт расхода электроэнергии на сушку 1 древесины
4.1 Расход электроэнергии на сушку 1 фактического материала
Определим расход электроэнергии на сушку 1 фактического материала на по формуле:
= , кВт/ч на , (91)
где = 3,8·3 = 11,4 кВт - мощность электродвигателей вентиляторной установки;
335 - число рабочих дней в году для лесосушильной камеры;
24 - число часов в сутках;
- количество камер, работающих в сушильном цехе, шт.;
Ф - годовая программа сушки фактического пиломатериала, .
= = 9,6 кВт/ч на
4.2 Расход электроэнергии на сушку 1м3 условного материала
Рассчитаем расход электроэнергии на сушку 1 условного материала по формуле:
= , кВт/ч на , (92)
где - годовая производительность сушильной камеры в условном материале, /год.
= = 12,01 кВт/ч на
4.3 Расход электроэнергии на сушку годовой программы в условном материале
Потребность годовой электроэнергии определим по формуле:
= У·, кВт·ч/год, (93)
где У=57252,2 - годовая программа сушки условного материала.
= 57252,2·12,01 = 687598,9 кВт·ч/год
5. Состав штатного персонала и количество штатных единиц
Штатное расписание определяется мощностью сушильного хозяйства, спецификацией высушиваемого материала, степенью механизации и автоматизации процесса сушки.
Количество операторов сушильных установок зависит в основном от производительности сушильных камер (без учёта их типа и количества).
Число основных рабочих по сушильному цеху определяется согласно принятому оборудованию, числа смен его работы и количеству рабочих, обслуживающих данный механизм.
Таблица 10
Состав штатного персонала и количество штатных единиц
|
Штатные единицы |
Количество |
|
|
1 |
2 |
|
|
Мастер (сменный) |
1 |
|
|
Оператор сушильной установки |
4 |
|
|
Лаборант по физико-механическим испытаниям |
1 |
|
|
Слесарь-ремонтник |
1 |
|
|
Рабочие по обслуж. лифта-подъемника |
2 |
|
|
Рабочие по обслуж. траверсной тележки |
4 |
|
|
Электромонтеры по обслуживанию электрооборудования |
1 |
|
|
МОП |
1 |
6. Основные технико-экономические показатели сушильного цеха
Таблица 11
Основные технико-экономические показатели
|
Наименование статей |
Единицы измерения |
Технико-экономические показатели |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Всего камер ЦНИИМОД-49 |
шт. шт. |
8 |
|
|
Производственная мощность сушильных камер (в условном материале) |
м3 усл. |
2616,12 |
|
|
Годовая программа -- в фактическом материале -- в условном материале |
м3 м3 |
8001 7361,64 |
|
|
Число штабелей в камере |
шт. |
11 |
|
|
Размеры штабеля (lЧhЧb) |
м |
6,5Ч1,8Ч2,6 |
|
|
Средняя емкость штабеля |
м3 |
11,31 |
|
|
Емкость камеры -- в расчетном материале -- в условном материале |
м3 м3 усл. |
||
|
Число рабочих дней в году |
сутки |
251 |
|
|
Калориферы (пластинчатые) -- тип -- количество -- общая поверхность нагрева |
шт. м2 |
КФБ-11 7 970,95 |
|
|
Расход пара -- на 1 м3 расчетного материала -- давление пара |
кг/м3 бар |
525,2 5 |
|
|
Вентиляторы -- тип -- количество -- производительность -- напор |
шт. м3/с Па |
№14 осевой 3 40680 308,5 |
|
|
Расход электроэнергии -- на фактический кубометр -- на условный кубометр -- на годовую программу |
кВт?ч/м3 кВт?ч/м3 усл. кВт?ч |
9,6 12,01 687598,9 |
|
|
Число работников в цехе в том числе |
чел. |
13 |
|
|
-- число основных рабочих -- число вспомогательных рабочих -- МОП |
чел. чел. чел. |
5 7 1 |
Заключение
В данном курсовом проекте разработан план цеха для сушильной камеры ЦНИИМОД-49. Назначение материала, который подвергается сушке - погонажные изделия. Данный материал относится к 0 категории. Была рассчитана продолжительность сушки пиломатериалов древесных пород, указанных в задании. Из этого расчёта был определён самый быстросохнущий материал - сосна. Сушка быстросохнущего материала требует мощного теплового и циркуляционного оборудования. Было подобрано тепловое и циркуляционное оборудование. В проекте было определено количество требуемых камер, предназначенных для сушки материала.
Список используемой литературы
1. Курьянова, Т.К. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Текст]: доп. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия/Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов; ВГЛТУ. Воронеж, 2015. 159 с. Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ
2. Расев, А.И. Сушка древесины [Электронный ресурс]: рек. УМО по образованию в обл. лесн. дела в качестве учеб. пособия для подготовки студентов вузов/А.И. Расев. СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2010. ЭБС “Лань”.
3. Курьянова, Т.К. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Электронный ресурс]: лабораторный практикум/Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов; ВГЛТА. Воронеж, 2015. ЭБС ВГЛТУ.