Проект лесосушильного цеха с камерами типа ЛС2-2

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

« Витебский государственный  технологический колледж »

Специальность 2-46 01 02  «Технология  деревообрабатывающих производств»

Пояснительная записка курсового проекта

по дисциплине: «Сушка и защита древесины»

на тему: «Проект лесосушильного цеха с камерами типа ЛС2-2»

Годовой объём 9000 м³

Исполнитель

учащийся 3 курса группы 47                                  Стаселько Е.В.

Руководитель         

преподаватель                                                          Рогожинская Г.М.

Витебск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Устройство  и принцип действия оборудования

1.1 Устройство  и принцип действия сушильной  камеры 

1.2 Устройство  и принцип действия вспомогательного  оборудования

2 Выбор и обоснования режимов сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов  сушки

2.2 Выбор режимов  начального прогрева и влаготеплообработки

3 Технологический  расчёт

3.1 Расчёт продолжительности цикла сушки

3.2 Расчёт количества  сушильных камер

3.3 Расчёт количества подштабельных мест

3.4 Разработка плана сушильного цеха

4 Тепловой расчёт

4.1 Определение  массы испаряемой влаги

4.2 Определение  параметров агента сушки

4.3 Определение  расходов теплоты на сушку

4.4 Расход теплоты  на испарение

4.5 Расчет тепловых  потерь через ограждения

4.6 Определение  расхода теплоносителя

5 Описание технологического процесса

5.1 План сушильного  цеха

5.2 Организация технологического  процесса

5.3 Контроль технологического  процесса

Заключение

Список используемой литературы

РЕФЕРАТ

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и 1 листа графического материала (А1). Пояснительная записка включает: страниц, таблиц 12, рисунков 5, источников информации 7.

ПИЛОМАТЕРИАЛ, СУШКА, АГЕНТ СУШКИ, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ, СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА, РЕЖИМ, КАЛЕНДАРЬ, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН ЦЕХА. 

Целью курсового  проекта является разработка лесосушильного цеха на базе сушильных камер ЛС2-2.

Изучено и описано  устройство сушильной камеры ЛС2-2. Обоснованы и выбраны режимы сушки пиломатериалов из древесины ели, бука и дуба. Выполнен технологический расчет. Установлено, что для выполнения программы необходимо 5 камер. Произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования. На основе 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.

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 эксплуатационных 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.

Таким образом, основным технологическим целям сушки древесины относятся:

- Выбор и  обоснование режимов сушки и  влаготеплообработки.

- Определение  количества камер, необходимых  для проведения сушки и вспомогательного оборудования.

- Раззработка  плана сушильного цеха.

- Определение  продолжительности сушки и производительности  сушильной камеры.

- Определение  затрат тепловой энергии.

- Определение  расхода теплоносителя.

- Выбор калориферов.

- Разработка  технологического процесса.

1 УСТРОЙСТВО  И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Устройство  и принцип работы сушильной  камеры

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

Секция и блоки на ее основе рассчитаны для применения на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях с годовым объемом сушки 5-50 тыс. м³ условных пиломатериалов и могут быть рекомендованы к установке на предприятиях по производству деревянных домов, столярно-строительных изделий, мебели, паркета, лыж, тары, и т.д внутри отапливаемых производственных помещений.

В сушильной  секции принято вертикально-поперечная реверсивная циркуляция агента сушки. Вместимость секции рассчитана на загрузку четырех штабелей пиломатериалов.

Для закатывания  штабелей в секцию предусмотрены  двое рельсовых путей с шириной  колеи 1000мм. Для установки тележки  с пиломатериалами в заданном направлении служат тормозные башмаки и два поворотных блока, размещенных внутри секции. Перед передней панелью секции установлены на каждом пути два рельса, которые при открывании двери откидываются в приямки.

Металлоконструкция  сушильного пространства и рециркуляционных каналов установлена внутри лесосушильной секции и предназначена для отделения сушильного пространства от рециркуляционных каналов и размещения вентиляторных реверсивных установок и теплового оборудования. Металлоконструкция состоит из четырех вертикальных стоек, установленных на фундаменте сушилки, и ряда горизонтальных балок, опирающихся на стойки. Для создания горизонтального экрана, образующего верхний рециркуляционный канал, к горизонтальным балкам прикреплены алюминиевые листы.

Ограждающие конструкции  предназначены для обеспечения  надежной теплоизоляции и герметизации внутреннего пространства секции. Для перекрытия проемов в ограждающих конструкциях секции при велении процесса сушки пиломатериалов на передней и задней стенах для проходных камер установлены двое ворот.

Для перемещения  агента сушки через штабеля пиломатериалов в верхнем отсеке лесосушильной  секции смонтировано три осевых реверсивных  двухскоростных вентилятора ЦАГИ серии  У12№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 размешена в рециркуляционном канале лесосушильной секции.

Заслонки в  вытяжном канале и патрубке работают от одного исполнительного механизма. В качестве теплового оборудования применены калориферы КВС-П, общая поверхность нагрева которых составляет 275 м².

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 кнале 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 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.

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

Таблица 1.1 - Техническая характеристика сушильной камеры ЛС-2-2

1.2 Устройство  и принцип действия вспомогательного  оборудования

Рисунок 1.2 -Траверсная тележка ЭТ2-6,5

Источник [     ]

Траверсная  тележка (рисунок 1.2) движется вдоль  фронта сушильных камер по рельсам, уложенным в специальном углублении – траверсной траншее. Штабель закатывают на траверсную тележку по уложенному на ее платформе рельсовому пути. Уровень рельсов этого пути точно соответствует уровню головки рельсов транспортных и камерных путей. Тележка со штабелем перемещается вдоль фронта камер и останавливается против камеры, подлежащей загрузке. После этого штабель перекатывают с тележки в камеру. Из камеры штабель выгружают в обратном порядке.

Тележка состоит  из двух сварных рам, покрытых рифленой листовой сталью. Одна рама является грузовой платформой, другая – платформой машиниста. К грузовой платформе приварены  два рельса 8 типа Р18 на расстоянии между ними 1000мм. Грузовая платформа имеет 8 катков, четыре из них ведущие. Эти катки сидят на одном валу 5, на ободах ведущих катков имеются шестерни, находящиеся в зацеплении с шестернями приводного вала.

Привод механизма  передвижения и ведущий вал связаны цепной передачей. Привод механизма передвижения тележки 4 состоит из электродвигателя, электромагнитного тормоза и редуктора.

Лебедка 2 состоит  из электродвигателя, редуктора 3, открытой зубчатой передачи и барабана. Трос, закрепленный одним концом на барабане лебедки, проходит под грузовой платформой и с противоположной стороны ее, огибая блоковую батарею 6, состоящую из одного горизонтального и двух вертикальных блоков, выводится на эту платформу. На конце троса вплетается крюк. Для управления тележкой имеются контроллеры и кнопочный пост.

Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ2-6,5 представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ2-6,5

Формирование или разборку штабеля пиломатериалов на подштабельной тележке будем производить с помощью одного погрузочного лифта Л-6,5-15. Схема лифта представлена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 Схема лифта Л-6,5-15

Источник [     ]

Рассмотрим  принцип работы лифта. К лифту  подвозят пакет с сырым материалом. Платформа поднимается и занимает верхнее положение. На нее закатывают трековую или цельносварную вагонетку. Рабочие (обычно 2 человека) сдвигают доски с пакета на вагонетку и формируют один за другим ряды штабеля. По мере выкладки штабеля платформа постепенно опускается, и фронт работы поддерживается на наиболее удобном уровне. После завершения укладки платформа поднимается и штабель скатывается с нее на рельсовый путь. Лифт можно применять не только для формирования, но и для разборки сушильного штабеля. В этом случае процесс работы протекает обратно описанному выше. 

Лифт рассчитан  на формирование сушильного штабеля  длиной до 6500 мм, шириной – до 1800 мм и высотой до 2600 мм. Для формирования штабеля высотой 3 м необходимо сделать помост высотой 500 мм со стороны укладки штабеля. Лифт расположен в приямке, в который опускается платформа по мере набора штабеля. Платформа поднимается и опускается с помощью четырех подъемных винтов - 4,6, приводимых во вращение от привода 5 через систему коробок конических передач, находящихся на дне приямка. Опоры каждого подъемного винта монтируются на стойке 2 и коробке конической передачи 3. Стойки соединены между собой поперечными элементами и образует жесткую раму. Гайки на подъемных винтах жестко связаны с подъемной платформой. Крайние верхнее и нижнее положения платформы фиксируются конечными выключателями.

 Техническую  характеристику лифта Л-6,5-15 представим в таблице 1.3

Таблица 1.3 - Техническая характеристика лифта  Л-6,5-15

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СУШКИ И ВЛАГОТЕПЛООБРАБОТКИ

2.1 Выбор  режимов сушки

В зависимости  от назначения высушиваемых пиломатериалов установлены четыре категории качества сушки (I, II, III и 0). I, II и III категории качества применяются при сушке пиломатериалов до заданной эксплуатационной влажности готовых изделий. Данные категории качества сушки пиломатериалов должны обеспечивать:

I категория  качества сушки – возможность механической обработки и сборки деталей для высокоточных составных частей изделий (некоторые соединения механики клавишных инструментов, точное машиностроение и приборостроение и т.д.);

II категория  качества сушки – сушка пиломатериалов  до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей для ответственных составных частей изделий, от которых зависит качество изделий (мебельное производство, разного рода футляры, корпуса клавишных инструментов, столярно-строительные изделия, деревянные строительные ограждающие конструкции, пассажирское вагоно - и автостроение);

III категория  качества сушки – обеспечивает  механическую обработку и сборку  деталей для менее ответственных  составных частей изделий (погонажные  столярно-строительные изделия, товарное вагоностроение и т.д.), а также для изделий и сооружений, детали которых не требуют взаимозаменяемости при сборке (тара, временные строения и т.д.).;

0 категория  качества сушки – сушка пиломатериалов, в том числе экспортных до  транспортной влажности.

Качество сушки  характеризуется несколькими показателями, к которым относятся: средняя  величина конечной влажности, равномерность  конечной влажности в штабеле, перепад  влажности по толщине материала, остаточные напряжения.

Для высушивания пиломатериалов, используемых в столярно-строительных изделиях, принимается II категория качества сушки.

Для сушки пиломатериалов используется низкотемпературный процесс, к которому относятся:

- мягкий режим  сушки – полностью сохраняются  естественные физико-механические свойства древесины. Рекомендуются для сушки до транспортной влажности.

- нормальный  режим сушки - обеспечивает бездефектную  сушку пиломатериалов при практически  полном сохранении прочностных  показателей древесины с возможными  незначительными изменениями ее цвета. Рекомендуется для сушки пиломатериалов до любой конечной влажности.

- форсированный  режим сушки – сохраняется  прочность древесины на изгиб,  растяжение и сжатие, но на 15 –  20% снижается прочность на скалывание  и сопротивление раскалыванию с возможным потемнением цвета.

Для сушки пиломатериалов принимается нормальный режим. Результаты выбора категории качества и режимов  сушки оформлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Режимы сушки

Для выбранных  режимов сушки пиломатериалов определяются значения параметров сушильного агента по всем ступеням сушки и приводятся в   таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Параметры режимов сушки 

2.2 Выбор  начального прогрева и влаготеплообработки

Выбор режимов начального прогрева (НП), конечной (КВТО) и промежуточной (ПВТО) влаготеплообработки принимаем в соответствии с рекомендациями.

Начальный прогрев  производят с целью увеличения влагопроводности древесины. Температуру среды при  прогреве пиломатериалов мягких хвойных пород выбирают в зависимости от толщины и категории режима сушки, для лиственницы и твердых лиственных пород на 5ºC выше, чем на первой ступени сушки, для мягких лиственных пород (береза, ольха, липа, тополь) – на 8ºC выше, чем на первой ступени сушки, но не выше 100ºC. Психрометрическую разность поддерживают Δt = 0,5-1,5ºС. Древесину прогревают до тех пор, пока разность между температурой поверхности и температурой в центре доски не достигнет 3ºС.

Во время прогрева в  камеру подают пар через увлажнительные трубы при включённых калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. На прогрев расходуется много пара, поэтому проводить начальный прогрев одновременно во многих камерах сушильного блока не рекомендуется.

По температуре первой ступени режима сушки определяем температуру начального прогрева: Для  режима Б-5t_бук= 68ºC; для режима Б-7t_дуб= 57 ºC.

Для хвойных пород определяем по таблице приложения (38) в методических указаниях: Для режима Н-4tель = 90 ºC.

Продолжительность начального прогрева определяется из расчёта 1,5 ч на каждый сантиметр толщины  материала составляет для ели толщиной

40 мм-τ_нп=6 ч. Для твёрдых лиственных и хвойных пород увеличивают на 50 % . Для бука толщиной 50 мм –τ_нп=1,5×S×1,5 , ч.τ_нп= 11,25, ч.. Для дуба толщиной

40 мм –τ_нп=1,5×S×1,5 , ч.τ_нп= 9, ч..

Для снятия или  уменьшения остаточных внутренних напряжений проводят промежуточную влаготеплообработку (ПВТО). В сушильное пространство камеры периодического действия подают пар при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах, включенных увлажнительных трубах.

Промежуточной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы повышенных толщин. Так как заданная спецификация не содержит таких толщин, промежуточная влаготеплообработка не проводится.

Конечную влаготеплообработку (КВТО) проводят после достижения древесиной заданной конечной влажности, с целью снятия остаточных внутренних напряжений. Во время обработки температуру среды поддерживают на 8ºС выше температуры последней ступени режима сушки, но не более 100ºС. Конечную влаготеплообработку проводят при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах, включенных увлажнительных трубах.

Психометрическую  разность Δt устанавливают равной 0,5-1,0ºС. Степень насыщения 0,98 – 1,0.

Выбор режимов  начального прогрева и КВТО приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Режимы начального прогрева и  КВТО

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАСЧЁТ

3.1 Расчет продолжительности цикла сушки

Продолжительность сушки пиломатериалов в камерах  периодического действия (включая начальный  прогрев и влаготеплообработку) определяем по формуле:

τ = τ_исх× А_р × А_ц× А_к × А_в × А_д , ч,  (3.1)

где, τ_исх – исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 6% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (расчетная скорость сушильного агента по материалу 1 м/с), ч;