Проект сушильного цеха на базе камеры СПВ- 62М
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Сушка и защита древесины» учащегося группы ТДП – 9. 11/2 Технологического колледжа
|
Министерство образования Республики Беларусь
Технологический колледж
Учреждение образования
«Гродненский государственный
университет имени Янки Купалы»
Специальность: 2-460102 «Технология
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
Проект сушильного цеха на базе камеры СПВ- 62М
______________________________
Разработал:
Руководитель проекта: _________________
Содержание
Введение 3
- Описание сушильной камеры 4
- Расчетно- технологическая часть 6
- Технологический расчет 6
- Выбор режима сушки 6
- Расчет продолжительности сушки и оборота камеры 7
- Перевод объема фактических материалов, подлежащих сушке,
в объеме условного материала 8
- Расчет годовой производительности камеры на условном материале
- Тепловой расчет 10
- Выбор расчетного материала 10
- Определение параметров агента сушки на входе в штабель 10
- Расчет количества испаряемой из материала влаги 11
- Определение объема циркулирующего агента сушки
и его параметров на выходе из штабеля 12
- Расчет расхода тепла на сушку 13
- Определение расхода пара 16
- Выбор конденсатоотводчиков 17
2.3. Разработка плана сушильного цеха 17
2.4. Описание технологического процесса сушки 18
2.4.1.Транспортные и погрузочно- разгрузочные операции 19
2.4.2.Требования к качеству сушки 21
2.5. Охрана труда в сушильном цехе 21
2.5.1.Производственная санитария 21
2.5.2.Техника безопасности 22
2.5.3.Противопожарная защита 24
Заключение 25
Литература 26
Одним из факторов повышения
качества пиломатериалов является сушка
– обязательный этап технологического
процесса лесопильного производства.
В области сушки древесины за последние
годы достигнуты определённые успехи:
увеличилась мощность камерной сушки
за счёт ввода в эксплуатацию отечественной
и импортной техники; организованно серийное
производство сборно-металлических сушильных
камер периодического действия СПМ-2К
(проект Гипродревпрома), УЛ-1, УЛ-2, УЛ-2М
(проект ПО «Петрозаводскбуммаш») и блоков
камер непрерывного действия СП-5КМ (проект
Гипродрева), сушилок не большой мощности
с аэродинамическим нагревом воздуха
типа «Урал-72 (проект СвердНПДО); на лесопильно-
Одновременно с увеличением мощностей камерной сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях повысилось качество сушки пиломатериалов.
Наряду с успехами в области сушки древесины всё ещё имеются недостатки и нерешённые вопросы. Сушильные мощности недостаточны. Объемы сушки (несмотря на значительный их рост в последние годы) не в полной мере удовлетворяют потребности в сухих пиломатериалах. Качество сушки пиломатериалов на ряде предприятий находится на недостаточно высоком уровне, наблюдается значительное коробление, переход из высоких в более низкие сорта, неравномерность просыхания пиломатериалов по объёму штабеля.
- Описание сушильной камеры СПВ-62М
Проект камеры разработан Гипродревпромом и ЦНИИбуммашем для повышения технического уровня СПВ-62. В проекте улучшены следующие технические показатели:
расширена область применения камеры, так как в ней предусматривается высушивать пиломатериалы любых древесных пород и толщин с применением нормальных, форсированных или высокотемпературных режимов;
увеличена производительность камеры за счёт высоты штабеля (до 3 м);
установлены три осевых реверсивных вентилятора №12,5 вместо четырёх №10, причём в качестве приводов вентиляторов применены двухскоростные электродвигатели, что обеспечивает значительное снижение удельного расхода электроэнергии на сушку 1м условных пиломатериалов;
улучшена приточно-вытяжная система, обеспечивающая равномерный подсос свежего воздуха и выброс отработанного агента сушки по длине штабеля, что позволяет улучшить качество сушки, и сокращает её продолжительность;
улучшена конструкция экранов по периметру штабеля, что позволяет свести к минимуму утечку агента сушки мима штабеля;
улучшена конструкция каркаса и изменён принцип камеры, в результате чего достигнуто снижение метало ёмкости и потребности в подвижном железнодорожном транспорте (для камеры СПВ-62 требуется две железнодорожные платформы, а для модернизированной камеры – одна, масса камеры снижена с 13720 до 8700 кг.);
унифицированы вентиляторы, тепловое оборудование, психрометрические устройства, двери, оборотные блоки и другие детали из расчёта взаимозаменяемости и применения их в двухштабельной камере СПМ-1К.
Для повышения точности поддержания заданных параметров агента сушки оснащена системой автоматики, основанной на принципе регулирования температуры и психрометрической разницы.
Камера СПВ-62М состоит из верхней секции; передней торцевой секции с дверью; задней торцевой секции; двух боковых щитов; системы трубопроводов; теплового оборудования; системы регулирования; щитов управления электродвигателями.
Таблица 1. Технические характеристики камеры СПВ-62М
Наименование показателей |
Ед. измерения |
Показатели |
1 |
2 |
3 |
Число штабелей |
штук |
1 |
Вместимость камеры |
||
Габаритные размер штабеля |
мм |
6500; 1800; 3000; |
Характеристика вентиляторов: | ||
производительность |
тыс. м3/ час |
26-38 |
давление |
мм вод. ст. |
До 38 |
частота вращения |
мин-1 |
830/560 |
Характеристика электродвигателя для привода вентиляторов: | ||
тип |
Двухскоростной АО2-52-6/4 | |
число |
шт. |
3 |
частота вращения |
мин-1 |
1450; 960 |
Установленная мощность |
кВт |
18,9 |
число вентиляторов |
шт. |
4 |
Годовая производительность, м3 | ||
при нормальном режиме |
м2 |
1650 |
при мягком режиме |
1250 | |
Скорость циркуляции агента сушки через штабель |
12,6 | |
Характеристики теплового оборудования: | ||
тип |
Специальные биметаллические калориферы | |
число |
шт. |
4 |
поверхность нагрева |
м2 |
200 |
Габаритные размеры длина ширина высота |
мм |
7100; 3200; 5500; |
2 Расчётно-технологическая часть
Целью технологического расчета является определение количества камер, необходимого для сушки материала заданной спецификации.
2.1 Технологический расчёт
Таблица 2. Спецификация высушиваемых пиломатериалов
Наиме-нование пилома-териала |
Порода |
Вид пилома-териала |
Размер, мм |
Влажность, % |
Катего-рия качества |
Заданное кол-во пиломате-риалов, Ф, м3/год | |||
Толщина, S |
Ширина, B |
Длина, L |
Wн |
Wк | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Заготовки |
ель |
Обрезные |
25 |
50 |
1500 |
70 |
12 |
II |
5000 |
Доски |
берёза |
Обрезные |
40 |
125 |
5500 |
65 |
12 |
II |
10000 |
Заготовки |
берёза |
обрезные |
32 |
75 |
1700 |
70 |
12 |
II |
2000 |
Итого: |
17000 | ||||||||
2.1.1 Выбор режимов сушки
В зависимости от требований, предъявляемых к качеству высушенной древесины и типа сушильной камеры выбирают режим сушки.
Режим низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов в камерах периодического действия выбирают, пользуясь, ГОСТ 19773-84. Номер режима выбирается в зависимости от породы и толщины материала.
Параметры сушильного агента заносятся в таблицу 3.
Таблица 3. Режимы сушки
Порода
|
Толщина пиломатериала, мм
|
Номер и индекс режима
|
Номер ступени режима |
Изменение влажности древесины на каждой ступени, % |
Параметры режима | ||
t°С |
∆t°С |
φ | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ель |
25 |
2-Н |
1 2 3 |
70…35 35-25 25…12 |
79 84 105 |
7 12 33 |
0,73 0,59 0,26 |
Продолжение таблицы 3. Режимы сушки | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Берёза |
40 |
6-В |
1 2 3 |
60…30 30-20 20…12 |
57 61 77 |
4 7 23 |
0,81 0,70 0,32 |
Берёза |
32 |
6-Г |
1 2 3 |
60…30 30 - 20 20…12 |
57 61 77 |
5 9 25 |
0,77 0,62 0,29 |
2.1.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры
Общая продолжительность сушки фактического и условного материала, включает начальный прогрев и влаготеплообработки, определяется по формуле:
τсуш = τисх×Ар×Ац×Ав×Ак×Ад, ч;
где τисх – исходная продолжительность собственной сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности, ч;
Ар, Ац, Ав, Ак, Ад – коэффициенты, учитывающие категорию режима сушки Ар, интенсивности циркуляции Ац, начальную и конечную влажность Ав, качество сушки Ак, длину материала Ад.
τсуш (1) = 6,5 1 0,85 1,2 2,3 1 = 15,25 ч = 0,63 сут;
τсуш (2) = 19,4 1,4 0,85 1,10 1,37 1 = 34,79 ч = 1,44 сут;
τсуш (3) = 11,6 1,4 0,85 1,2 1,52 1=25,18 ч = 1,05 сут.
Значение приведённых выше величин определяем в зависимости от ширины, толщины и длины пиломатериалов, категории режима и качества сушки, начальной и конечной влажности.
Продолжительность оборота камеры определяется по формуле:
τоб = τсуш + τп.п.р., сут,
где τп.п.р. – продолжительность погрузочно-разгрузочных работ, принимается равный 0,1 сут при механизированной загрузке и разгрузке штабелей.
τоб (1) =0,63+ 0,1 =0,73 сут;
τоб (2) = 1,44+0,1=1,54 сут;
τоб (3) = 1,05+0,1=1,15 сут.
Все расчёты вводим в таблицу 4.
Таблица 4. Расчёт продолжительности сушки и оборота камер
Характеристика пиломатериалов |
Категория качества |
Категория режима |
τисх |
Коэффициенты |
τсуш |
τоб | |||||||||
Порода |
Толщина, мм |
Ширина, мм |
Влажность, % |
Ар |
Ац |
Ав |
Ак |
Ад |
ч |
сут |
сут | ||||
Wн |
Wк | ||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Ель |
25 |
30 |
70 |
12 |
II |
Н |
6,5 |
1 |
0,85 |
1,2 |
2,3 |
1 |
15,25 |
0,63 |
0,73 |
Берёза |
40 |
125 |
65 |
12 |
II |
М |
19,4 |
1,4 |
0,85 |
1,10 |
1,37 |
1 |
34,79 |
1,44 |
1,54 |
Берёза |
32 |
75 |
70 |
12 |
II |
М |
11,6 |
1,4 |
0.85 |
1,2 |
1,52 |
1 |
25,18 |
1,05 |
1,15 |
2.1.3 Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала
Объём подлежащих сушке пиломатериалов (Фi) переводится в объём условного материала (Уi) по формуле:
Уi = Фi×Кτ×Ке, м3/усл,
где Фi – объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации, м3;
Кτ – коэффициент продолжительности оборота;
Ке – коэффициент вместимости камеры.
У(1) = 5000×1,23×0,2=400 , м3/усл;
У(2) = 10000×1,0×0,5=13000 , м3/усл;
У(3) = 2000×1,1×0,4=1600 , м3/усл .
Кτ = τоб.ф / τоб.усл,
где τоб.ф – продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, сут;
τоб.усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала.
Кτ (1) =0,73/3,1=0,2;
Кτ (2) =1,54/3,1=0,5;
Кτ (3) =1,15/3,1=0,4.
Ке = βусл / βф,
где βусл – объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;
βф – объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом. Выбирается в зависимости от толщины пиломатериала.
Ке (1) =0,438/0,356=1,23;
Ке (2) =0,438/0,438=1,00;
Ке (3) =0,438/0,399=1,10.
Коэффициент заполнения штабеля по длине βд принимаем равным 0,64.
Коэффициент заполнения штабеля по ширине βш принимаем равным 0,8.
Коэффициент заполнения штабеля по высоте βв находим по формуле:
Βв = Sмат / (Sмат + Sпр),
где Sмат – толщина материала, мм;
Sпр – толщина реек-прокладок, мм. Принимаем Sпр равным 25 мм.
Βв (1) = 25/(25+25)=0,5;
Βв (2) =40/(40+25)=0,6;
Βв (3) = 32/(32+25)=0,6.
Все расчёты вводим в таблицу 5
Таблица 5. Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала
Характеристика материала |
Продолжительность обработки камеры, сут |
Коэффициенты |
Объём пиломатериала, м3 | |||||||
Порода |
Толщина, мм |
Ширина, мм |
τоб.ф |
τоб.усл |
Кτ |
βф |
βусл |
Ке |
Заданный, Фi |
Усл. материал, Уi |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Ель |
25 |
50 |
0,73 |
3,1 |
0,2 |
0,356 |
0,438 |
1,23 |
5000 |
400 |
Берёза |
40 |
125 |
1,54 |
3,1 |
0,5 |
0,438 |
0,438 |
1,00 |
10000 |
13000 |
Берёза |
32 |
75 |
1,15 |
3,1 |
0,4 |
0,399 |
0,438 |
1,10 |
2000 |
1600 |
Итого: |
17000 |
15000 | ||||||||
2.1.4 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале
Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:
Пу = (335 / τоб.усл) × βусл×Г, м3 усл/год, (7)
где 335 – плановая продолжительность работы камеры в течение календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток;
βусл – объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;
Г – габаритный объём всех штабелей в камере;
τоб. усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала.
Пу = (335 /3,1)×0,438×35,1=1661 м3;
Г = L×B×H×m, м3,
где L, B и H – длина, ширина и высота штабеля, м;
m – число штабелей в камере, шт.
Г = 6,5×1,8×3×1 =35,1 м3.
2.1.5 Расчёт потребного количества сушильных камер
Потребное количество сушильных камер рассчитывается по формуле:
n = ΣУ / Пу,
n =15000/1661=9,0 принимаем к строительству 9 однаштабельных сушильных камер.
Принимаем к строительству 9 камер.
2.2 Тепловой расчёт
2.2.1 Выбор расчётного материала
За расчётный материал принимается самый быстросохнущий материал, у которого τоб имеет наименьшее значение.
В данном случае – это ель.
2.2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель
Агент сушки – перегретый пар. При использовании высокотемпературных режимах ( tц = 100°С), расчетные параметры (t1 и φ1) назначаются для расчетного материала по первой ступени сушки.
Рисунок 1- Схема построения процесса сушки на Id-диограме.
Таблица 6. Параметры агента сушки на входе в штабель
Наименование |
Обозначение |
Единица измерения |
Значение |
1 |
2 |
3 |
4 |
1. Температура |
t1 |
ºC |
84 |
2. Относительная влажность (степень насыщения) |
φ1 |
- |
0,59 |
3. Влагосодержание |
d1 |
г/кг |
352 |
4. Теплосодержание |
I1 |
кДж/кг |
920 |
5. Парциальное давление пара |
Pn1 |
Па |
35 |
6. Плотность |
ρ1 |
кг/м3 |
0,84 |
7. Удельный объём |
V1 |
м /кг3 |
1,56 |
2.2.3 Расчёт количества испаряемой влаги
А) Количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины:
М1м3 = ρб× ((Wн - Wк) / 100), кг/м3,
где ρб – базисная плотность древесины, кг/м3,
Wн – начальная влажность древесины;
Wк – конечная влажность древесины.
М1м3 (1) =360 ((70 -12) / 100) =208,8 кг/м3;
Б) Расчётное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду:
Мр = (М1м3×Г×βф×Ак×x) / (3600×τсуш), кг/с,
где М1м3 – количество влаги испаряемой из 1м3 древесины;
Г – габаритный объём всех штабелей, м3;
βф – объёмный коэффициент заполнения штабеля расчётным материалом;
Ак – коэффициент, учитывающий количество сушки;
x – коэффициент неравномерности скорости сушки;
τсуш – общая продолжительность сушки расчётного материала, ч.
Мр (1) = (208,8 ×35,1 ×0,356 ×1,15×1,7) / (3600×29,6 ) =0,0479 кг/с.
2.2.4 Определения объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабелей
Объём циркулирующего агента сушки:
Vшт = n×Vмат×Fж.с.шт, м3/с,
где n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направленного потока воздуха;
Vмат – скорость циркуляции воздуха по материалу, м/с;
Fж.с.шт – площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода воздуха), м2.
Vшт (1) = 1×3,5 ×585 = 2047,5 м3/с;
Fж.с.шт = L×H× (1- βд× βв), м2,
где L – длина штабеля, м;
H – высота штабеля, м.
Fж.с.шт (1) = 6,5×3×(1-1,4×0,5) =585 м2.
Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяется по формуле:
D2=d1+1000×Mp×V1/Vшт ,г/кг
d1- влагосодержание агента сушки на входе в штабель, г/кг;
Mp- количества влаги испаряемой из древесины в секунду, кг/с;
V1- удельный объём агента сушки, м3/кг;
Vшт- объём циркулирующего агента сушки, м3/с.
D2=352+1000×0,05×1,56/2047,5=
Остальные параметры агента сушки на выходе из штабеля можно определить при помощи построения линии процесса сушки на Id – диаграмме. По заданным значениям t1 и φ1 или d1 находят точку 1, характеризующую состояние агента сушки на входе в штабель (см. табл. 5). Точка 2, по которой устанавливают температуру t2, получается на пересечении линии I=соnst (I1=I2), исходящей из точки 1 с линией d2=const.
Отрезок 1-2 характеризует изменение состояние агента сушки при прохождении его через штабель (линия процесса сушки; рис.1 приложения).
Значения Рn2, φ2, ρ2, V2 можно также определить и аналитическим путем, используя видоизмененные формулы 16, 17, 18, 19, 20 при известных значениях d2 и t2.
Если точка выходит за пределы Id – диаграммы, температуру можно вычислить по формуле:
t2=t1-d2-d1/0,4+0,00037(d2+d1)
Желательно, чтобы температурный перепад не превышал 3-4 °С. Он не должен превышать величину психрометрической разности на
1 ступени режима сушки.
t2=84-358-352/0,4+0,00037(358+
Полученные значения параметров агента сушки на выходе из штабеля вносят в таблицу 7.
Таблица 7. Параметры агента сушки на выходе из штабеля
Наименование |
Обозначение |
Единица измерения |
Значение |
1. Температура |
t2 |
оC |
69 |
2. Относительная влажность (степень насыщенности) |
φ2 |
- |
1,1 |
3. Влагосодержание |
d2 |
г/кг |
358 |
4. Теплосодержание (энтальпия) |
I2 |
кДж/кг |
1008 |
5. Парциальное давление пара |
Pn2 |
Па |
37 |
6. Плотность |
ρ2 |
кг/м3 |
0,88 |
7. Удельный объём |
V2 |
м3/кг |
1,55 |
2.2.5 Расчёт расхода тепла на сушку
Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев древесины, испарения из неё влаги и на теплопотери через ограждения камеры. Расчёты ведутся для зимних и среднегодовых условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу.
