Проект лесосушильного цеха

Учреждение  образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Технологии и техники лесной промышленности

Кафедра: Технологии клееных материалов и плит

Специальность: Технология деревообрабатывающих производств

Специализация: Технология и дизайн мебели

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

по дисциплине «Гидротермическая  обработка и защита древесины»

тема   «Проект лесосушильного цеха»

Исполнитель:

Студентка 3 курса, группы 4 _________        Левчук Н.С.

Руководитель:

                                            __________            Федосенко И.Г.

Курсовой проект защищен с оценкой ________

Члены комисии:

                              ___________ Снопков В.Б

                              ___________Федосенко И.Г.

Минск 2008

Реферат

Курсовой проект состоит из пояснительной  записки и 1 листа формата А1 (графического материала). Пояснительная записка  включает 43 страницы формата А4, 18 таблиц, 3 рисунка, 3 источника информации.

           ПИЛОМАТЕРИАЛ, СУШКА, СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА, РЕЖИМ, КАЛОРИФЕР, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН ЦЕХА.

             Целью курсового проекта является  разработка проекта лесосушильного  цеха на базе сушильных камер  ЛС-2-2.

              Изучено и описано устройство  сушильной камеры ЛС-2-2. Обоснованы и выбраны режимы сушки пиломатериалов из древесины сосны и лиственницы. Выполнен технологический расчет. Установлено, что для выполнения программы необходимо 3 камер. Произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования. На основании теплового расчета определена потребность сушильного цеха в паре. Для установки в камерах приняты  сборные калориферы из биметаллических труб типа II. Разработаны план цеха и технологический процесс сушки пиломатериалов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на неё тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в неё веществ, улучшающих её технологические и эксплуатационные характеристики.

Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путём её испарения или выпаривания. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплутационных свойств древесины при изменении её влажности.

Влажность древесины, идущей на изделия  и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием  влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается её масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

• предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;
• предохранение от загнивания;
• уменьшение массы при одновременном повышении прочности;
• улучшение качества склеивания и отделки.

Целью курсового проекта является разработка плана лесосушильного цеха на базе сушильных камер модели ЛС-2-2.

Основными решаемыми задачами проекта  являются:

1. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки .
2. Определение количества камер, необходимых для проведения сушки и вспомогательного оборудования.
3. Разработка плана сушильного цеха.
4. Определение продолжительности сушки и производительности сушильной камеры.
5. Определение затрат тепловой энергии.
6. Определение расхода теплоносителя.
7. Выбор калориферов.
8. Разработка технологического процесса.    

1 УСТРОИСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Лесосушильные секции и блоки камер  на ее основе предназначены для  высококачественной сушки пиломатериалов различных древесных пород и  толщин до эксплуатационной влажности стандартными нормальными и  форсированными режимами.

Для перемещения агента сушки через  штабеля пиломатериалов в  верхнем  отсеке лесосушильной секции смонтировано три осевых реверсивных двухскоростных вентилятора  ЦАГИ серии У-12№12,5 с индивидуальными приводами двухскоростных электродвигателей. Диаметр рабочего колеса вентилятора 1250мм.

Оно расположено непосредственно  на валу  электродвигателя, что снижает  металлоемкость вентиляторной установки  по сравнению с вентиляторными блоками в УЛ-1 и УЛ-2М и  повышает КПД вентилятора. Вентиляторная установка размещена в рециркуляционном канале  лесосушильной секции.

Для регулирования и поддержания  в камере заданной относительной  влажности агента сушки и для  проведения влаго- и теплообработки высушиваемого материала в системе  паропровода предусмотрены увлажнительные трубы, расположенные в верхнем рециркуляционном канале по обе стороны от биметаллических калориферов. Кроме того, увлажнительные трубы используют для подачи пара в  сушильную камеру при пожароопасной ситуации. Подачу пара в калориферы и увлажнительные трубы каждой камеры осуществляют через паровую раздаточную гребенку. В паропроводящем узле (в линиях подачи пара к  
калориферам и увлажнительным трубам) установлены два регулирующих клапана с электроприводом, степень открытия которых  контролируется дистанционными  указателями положения. Образующийся в калориферах конденсат отводится  по конденсатопроводу за пределы установки через конденсатоотводчики.

Для  дистанционного  измерения  текущей и конечной влажности  пиломатериалов в процессе сушки в камере под одним из штабелей пиломатериалов установлено устройство для измерения массы. Это устройство состоит из четырех силовых тензометрических датчиков, двух установочных рам с разрезными участками рельсов, соединенных консольно, и электронного прибора.

Лесосушильная секция оснащена системой автоматического контроля и регистрации  основных технологических параметров, дистанционного и автоматического  регулирования режимов сушки  по температурам «сухих» термометров  и психрометрической разности с  указателями положения регулирующих органов, а также системой управления электродвигателями вентиляторов.

Схема камеры приведена на рис 1.1.

1 – штабель; 2 – верхний отсек; 3 – боковой наклонный экран; 4 – промежуточный калорифер; 5 –  основной калорифер; 6 – вентилятор; 7 – откидная часть ограждения; 8 – электродвигатель; 9 – теплоизолированный кожух.

Рисунок 1.1 – Схема камеры ЛС2-2

Технические показатели лесосушильной  секции ЛС-2-2 приведены в табл.1.1.

Таблица 1.1.

Техническая характеристика установки ЛС-2-2 (габаритные размеры штабеля, мм, 6500×1800×3000)

1.1 Устройство и принцип  действия вспомогательного оборудования

В качестве вспомогательного оборудования в сушильном цехе используются лифт Л-15 и автопогрузчик.

Для формирования и разгрузки штабелей применяют погрузочный лифт модели Л-15. Лифт предназначен для облегчения ручного труда при формировании или разборке штабеля пиломатериалов на треках или подштабельной тележке. Его устанавливают в котловане глубиной приблизительно равной высоте штабеля. Лифт состоит из платформы, подъемных винтов  с упорными подшипниками, электродвигателя  с редуктором  и приводной цепи, вращающей подъемные винты через звездочки.

На платформе имеются рельсовые  пути, на которые загоняется  транспортная вагонетка .

В таблице 1.2 приведена техническая характеристика лифта Л-15.

Таблица 1.2

Техническая характеристика лифта  Л-15

Для перекатки штабелей с одного рельсового пути на другой, а также  для загрузки и выгрузки сушильных  камер применяют автопогрузчик.

2.2Расчет режимов камерной сушки

Исходные данные  приводятся для расчета приводятся в табл. 2.1: «Исходные данные»

       Таблица 2.1

Исходные данные

     Заданные пиломатериалы  используются в производстве  товарных вагонов. В соответствии  с рекомендациями принимаем III категорию качества сушки – сушку до эксплуатационной влажности пиломатериалов для менее квалифицированных изделий деревообработки.

     Используем низкотемпературный  режим сушки. Для таких материалов  как сосна и лиственница, учитывая III категорию качества пиломатериалов, выбираем форсированную категорию режима, которую обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором(до 20 %) снижении прочности на скалывание с возможным потемнение древесины, рекомендуется для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины. Результаты выбора режимов сушки обобщаем в табл. 2.2

                                                                                                                            Таблица 2.2

Режимы сушки

Значения параметров сушильного агента по всем ступеням сушки приведены  в табл.2.3

                                                                 Таблица 2.3

Параметры сушильного агента

2.3 Общие сведения. Режимы влаготеплообработки

Первой технологической операцией процесса камерной сушки является начальный прогрев. Он проводится после загрузки материала в камеру с целью быстрого и равномерного прогрева по всей толщине. Реализуют эту операцию путем выдержки пиломатериалов в воздухе повышенной температуры и высокой степени насыщенности. Температура начального прогрева зависит от породы древесины, а также от выбранного режима сушки. Температуру среды при прогреве пиломатериалов хвойных пород (сосны, ели, кедра, пихты) назначают в зависимости от их толщины и категории режима. При прогреве пиломатериалов других пород температуру прогрева t_пр устанавливают: для лиственницы, дуба, бука, клёна—на 5⁰С выше температуры первой ступени режима сушки, но не выше 100⁰С, для березы, ольхи, осины, тополя, липы—на 8⁰С выше первой ступени сушки, но не выше 100⁰С.

Психометрическую разность устанавливают  в зависимости от начальной влажности: выше 25% - 0,5-1,5; ниже 25% - 1,5-2,0%.Время начального прогрева зависит от породы и начальной  температуры, ширины штабеля, скорости циркуляции агента обработки и его  температуры.

      После проведения  операции сушки возможно проведение  конечной и промежуточной влаготеплообработок.  Их проводят для устранения  в древесине остаточных внутренних  напряжений.

КВТО подвергают пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности по I и II категориям качества сушки. Независимо от категории качества влаготеплообработку проводят при использовании высокотемпературными режимами пиломатериалов из твердых лиственных пород и лиственницы. Во время обработки температуру среды поддерживают на 8⁰С выше температуры последней (третьей) ступени режима сушки, но не более 100⁰С. Психрометрическую разность Dt устанавливают равной 1,0-2,0⁰С.

ПВТО подвергают пиломатериалы, толщина которых превышает для сосны, ели, кедра, пихты 60мм, березы, осины, ольхи 50мм, лиственницы 40мм,  дуба, клёна,  ясеня 22мм. При низкотемпературных режимах ее проводят при переходе со второй ступени на третью ступень сушки. Температуру среды поддерживают на 8⁰С выше температуры второй ступени сушки. Психрометрическую разность Dt устанавливают равной 1,5-2,0⁰С.

2.4 Расчет режимов  влаготеплообработки

Начальный прогрев:

Температуру начального прогрева пиломатериалов выбирают по таблицам.

Сосна 4-Ф  t_нп1= 100⁰С

Сосна 5-Ф   t_нп2= 100⁰С

Лиственница Л3-Ф   t₃₁=82⁰С  t_нп1= 82+5=87⁰С

Лиственница Л2-Ф  t₄₁=82⁰С   t_нп1= 90+5=95⁰С

Психометрическая разность обрабатывающей среды для пиломатериалов всех пород  с учетом их начальной влажности  принимаем  Δ _tнп1= Δ t_нп2= Δ t_нп3= Δ t_нп4=1,5-2,0⁰С (W=25%)

      Продолжительность начального прогрева

      Сосна  S₁=40мм  τ_нп1=1,5* S₁=1,5*4=6ч

      Сосна   S₂=50мм  τ_нп2=1,5* S₂=1,5*5=7,5ч

      Лиственница  S₃=32мм  τ_нп3=1,5* S₃*1,5=1,5*3,2*1,5=7,2ч

       Лиственница   S₄=25мм  τ_нп4=1,5* S₄*1,5=1,5*2,5*1,5=5,625ч

     КВТО и ПВТО:

      Конечной влаготеплообработке подвергаем лиственницу(III категория качества, низкотемпературная сушка, порода-лиственница - КВТО проводится). Пиломатериалы из сосны при III категории качества и низкотемпературном режиме не подвергаем.

     Температура КВТО:

     Лиственница Л3-Ф   t_квто3=100+8=108=100⁰С 

      Лиственница Л2-Ф   t_квто4=110+8=118=100⁰С  

 Психометрическая разность  обрабатывающей среды для пиломатериалов  всех пород:

       Δ t_квто3= Δ t_квто4=0,5-1 ⁰С

      Продолжительность КВТО по табл.:

     τ_квто3=τ_квто4=4 ч

Промежуточную влаготеплообработку  согласно требованиям не проводим.

Результаты расчета приводим в  табл.2.4

Таблица 2.4

Режимы начального прогрева, промежуточной

и конечной влаготеплообработок

3.1 Общие сведения

Целью технологического расчета является определение количества камер, необходимого для сушки заданного объема пиломатериалов, и количества вспомогательного оборудования, достаточно для обеспечения бесперебойной  работы камер. На основании выполненного расчета разрабатывают план сушильного цеха.

Для формирования штабеля, т.е. укладки  пиломатериалов на трековую платформу  или вагонетку, необходимы те или  иные приспособления или механизмы. В промышленности используют 2 основных способа формирования штабелей: пакетный (используемое оборудование – электроталь, кран, автопогрузчик) и беспакетный (погрузочный лифт). Транспортировку пиломатериалов к формировочной площадке осуществляют в плотных (без прокладок) пакетах автолесовозами и автопогрузчиками или вагонетками по узкоколейным рельсовым путям. Габаритные размеры штабеля и их количество зависят от конструкции сушильной камеры. Условному материалу эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной S = 40мм, шириной b = 150мм, длиной l>1,0м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности W_H=60% до конечной W_H=12%.