Проект сушильного цеху на базі камер СПЛК-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диплом

Проект сушильного цеху на базі камер СПЛК-1

 

Зміст

Загальна частина 1.1 Вступ  1.2 Коротка характеристика  підприємства  1.3 Обґрунтування теми  проекту	5 6 7
Розрахунково-технологічна частина Технологічний розрахунок Тепловий розрахунок Аеродинамічний розрахунок Опис технологічного процесу сушіння Розрахунок завантажувально-розвантажувального, транспортного обладнання і кількості робітників Розрахунок площі сушильного цеху	8 12 26 32 44   49
Будівельно-монтажна частина 3.1 Визначення складу виробничих, допоміжних і побутових приміщень 3.2 Коротка характеристика  будівельних огороджень  3.3 Розрахунок об’єму  приміщень цеху	51   51 53
Енергетична частина Розрахунок витрат силової електроенергії Розрахунок витрати електроенергії на освітлення Розрахунок витрат електроенергії на вентиляцію. Сумарна витрата електроенергії Розрахунок витрати теплоти (пари) на технологічні потреби  Розрахунок витрати пари на опалення і вентиляцію Розрахунок витрати пари на побутові потреби  Розрахунок загальної витрати пари на технологічні, побутові потреби, опалення і вентиляцію	55 56 58   59 59 60 60
Охорона праці і протипожежний захист Виробнича санітарія  Техніка безпеки  Протипожежний захист	61 62 64

 

Економічна частина  6.1 План виробництва  по сушильному господарству 6.2 Розрахунок вартості  матеріалів  6.3 Розрахунок вартості  електроенергії, пари і води  6.4 Розрахунок вартості  основних фондів сушильного господарства  6.5 Розрахунок амортизаційних  відрахувань і затрат на поточний  ремонт  6.6 Баланс робочого часу одного робітника у рік 6.7 Розрахунок тарифного  фонду заробітної плати робітників  6.8 Розрахунок річного  річного фонду заробітної плати  цехового персоналу  6.9 Розрахунок річного  фонду заробітної плати робітників 6.10 Розрахунок виплат із фонду матеріального заохочення 6.11 Кошторис витрат  по сушильному господарству  6.12 Розрахунок техніко-економічних  показників сушильного господарства

66 66 66 67   67   68 68 69   69 69 71 72

Література

73

 

 

1 Загальна  частина

1.1 Вступ

Одним із факторів підвищення якості пиломатеріалів є сушіння - обов’язковий етап технологічного процесу деревообробного виробництва. В галузі сушіння деревини за останні 10 років досягнуті певні успіхи: збільшилась потужність камерного сушіння за рахунок введення в експлуатацію вітчизняної і зарубіжної техніки; організоване серійне виробництво збірно-металевих камер періодичної дії СПМ-2К, УЛ-1, УЛ-2, безперервної дії СП-5КМ, з аеродинамічним підігрівом повітря УРАЛ-72; на лісопильно-деревообробних підприємствах майже в 2 рази зменшилась кількість низькопродуктивних камер, старих типів (Грум-Гржимайло, Пекар) і відповідно збільшився процент використання камер нових і реконструйованих типів; підвищився рівень механізації завантажувальних і транспортних робіт на деревообробних підприємствах запроваджені нові лінії сушіння з підвищеною висотою штабелів.

Одночасно із збільшенням  потужностей камерного сушіння  пиломатеріалів на підприємствах значно підвищилась якість висушуваного навчальними  закладами виконано ряд теоретичних і експериментальних досліджень, які направлені на обґрунтування оптимальних умов процесу сушіння деревини, вимог і вихідних даних для розробки нових сушильних камер і обладнання. ЦНДІМОДом видані “Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины”, в розробці яких брали участь майже всі науково-дослідні інститути і вищі навчальні заклади. Їх впровадження дало можливість більш чітко керувати процесом сушіння і забезпечити високу якість висушеного матеріалу.

Поряд з досягнутими  успіхами в галузі сушіння деревини все ще є недоліки і не вирішені питання, об’єми сушіння не в повній мірі задовільняють потреби в сухих пиломатеріалах. Якість сушіння пиломатеріалів на деяких підприємствах знаходиться на недостатньо високому рівні. Спостерігається покороблення деревини, перехід із високих в більш низькі сорти, нерівномірність висихання пиломатеріалів по об’єму штабеля. Не вистачає потужностей машинобудування для централізованого виготовлення сушильних камер та спеціального уніфікованого сушильного обладнання.

Терміни проектування, виготовлення і випробовування у виробничих умовах нових високопродуктивних сушильних  камер і сушильного обладнання дуже великі. На підприємствах часто затримуються терміни монтажу і введення в  експлуатацію нових конструкцій сушарок.

 

1.2 Коротка  характеристика підприємства

 

1.3 Обґрунтування  теми проекту

Сушильне господарство фірми «ТТТ Меблі» складається із саморобних камер періодичної дії. Які є фізично зношені і потребують великих затрат на капітальний ремонт.

Через те проектом передбачено  будівництво нового сушильного цеху на базі камер СПЛК-1. Проектом також  передбачено установку ліфтів–підйомників для формування і розформування  штабелів, установку системи САР, яка дозволить автоматично регулювати параметри режиму сушіння.

Кількість камер і  необхідного обладнання буде визначена  в технологічному розрахунку.

 

2. Розрахунково - технологічна частина

2.1. Технологічний  розрахунок

Таблиця 2.1

Специфікація пиломатеріалів, які підлягають сушінню 

№ п/п	Характеритика матеріалу	Порода	Розміри			Призначення	Вологість, %		Річний об’єм сушіння, м3
			Т, мм	Ш, мм	Д, м		Wп	Wк
1	Пиломатеріали обрізні	Ялиця	32	100	6,0	Меблі	90	8	1700
2	Заготівки	Береза	40	60	3,25		80	8	1000
3	Пиломатеріали необрізні	Ялина	50	Різна	6,5		70	8	1000

ΣФ=3700  

 

 

2.1.1 Вибір режимів  сушіння

Залежно від вимог, які  ставлять до якості висушених пиломатеріалів, вони можуть висушуватися режимами різних категорій за температурним рівнем: м’якими (М), нормальними (Н), форсованими (Ф) і високотемпературними (ВТ).

Вибір режимів сушіння  здійснюється згідно ГОСТ 19773-84, залежно  від породи, товщини і призначення. Режими сушіння для заданих в  специфікації пиломатеріалів і заготовок  подано в табл. 2.2.

 

Таблиця 2.2.

Режими сушіння

Порода	Товщина пиломатеріалів, мм	Номер і індекс режиму	Номер ступені режиму сушіння	Зміна вологості на кожній ступені  режиму, %	Параметри режиму
					tс, 0C	Δt, 0C	φ
Ялиця	32	3-А	1 2 3	90-35 35-25 25-8	79 84 105	6 11 32	0,77 0,62 0,27
Береза	40	5-В	1 2 3	-30 30-20 20-8	63 67 83	4 7 24	0,82 0,71 0,32
Ялина	50	5-Н	1 2 3	-35 35-25 25-8	73 77 96	5 9 28	0,80 0,66 0,31

 

2.1.2 Розрахунок  тривалості сушіння і обороту  камери

Розрахунок тривалості сушіння в камері періодичної  дії при низько-температурному процесі  фактичного і умовного матеріалу з врахуванням початкового нагріву і тривалості термовологообробок визначають за формулою:

, год,

(2.1)

 

де τ_вих – вихідна тривалість власне сушіння пиломатеріалів заданої породи і розмірів нормальним режимом від початкової вологості W_п=60% до кінцевої W_k=12% у камерах реверсивною циркуляцією середньої інтенсивності, год.;

А_р, А_ц, А_в, А_к, А_д – поправочні коефіцієнти, які враховують: категорію режиму сушіння А_р, інтенсивність циркуляції - А_ц ; початкову і кінцеву вологість – А_в; якість сушіння – А_к; довжину матеріалу – А_д.

Розрахунок тривалості сушіння зводимо в таблицю 2.2.

 

 

Таблиця 2.2.

Розрахунок тривалості сушіння і обороту камери

Характеристика пиломатеріалів					Категорія якості	Категорія режиму, сушіння	Тривалість сушіння, τвих год.	Коефіцієнти					τсуш		τоб діб
Порода	Т, мм	Ш, мм	Вологість					Ар	Ац	Ав	Ак	Ад	год	діб
			Wп	Wk
Ялиця	32	100	90	8	ІІ	Н	68	1,0	0,67	1,51	1,15	1,0	79,1	3,2	3,3
Береза	40	60	80	8	ІІ	Н	96	1,0	0,78	1,43	1,15	1,0	123,1	5,1	5,2
Ялина	50	Різна	70	8	ІІ	Н	105	1,0	0,8	1,35	1,15	1,0	130,4	5,4	5,5
Умовний матеріал (сосна)	40	150	60	12	ІІ	Н	88	1,0	0,75	1,00	1,15	1,0	45,9	3,1	3,2

 

2.1.3 Перерахунок  об’єму фактичного пиломатеріалу  в об’єм умовного

За умовний матеріал беруть соснові  обрізні дошки товщиною 40 мм, шириною 150 мм, довжиною, що перебільшує 1 м, які висушуються за ІІ категорією якості від початкової вологості 60% до кінцевої 12% нормальними режимами.

Об’єм висушених пиломатеріалів, заданих в специфікації Ф (м³), перераховується в об’єм умовного матеріалу У за формулою:

У=Ф·К, м3ум,

(2.2)

 

де Ф – об’єм фактичного пиломатеріалів, який підлягає сушінню, м³; К – коефіцієнт перерахунку

К=Кτ · Ке,

(2.3)

 

К_τ – коефіцієнт тривалості обороту камери

,

(2.4)

 

де τ_об.ф. – тривалість камерооборота при сушінні фактичного матеріалу, в добах; τ_об.у. – тривалість камерооборота при сушінні умовного матеріалу, в добах; К_е – коефіцієнт місткості камери.

,

(2.5)

 

де Е_ум – місткість камери в умовному матеріалі; Е_ф – місткість камери в фактичному матеріалі; β_ум – коефіцієнт об’ємного заповнення штабеля умовним матеріалом; β_ф – коефіцієнт об’ємного заповнення штабеля фактичним матеріалом.

Перерахунок фактичного об’єму матеріалу в об’єм умовного матеріалу зводимо в табл. 2.4

Таблиця 2.4.

Перерахунок фактичного об’єму пиломатеріалів в умовний

Характеристика пиломатеріалів			Тривалість камерообороту, діб		Коефіцієнти				Об’єм пиломатеріалів
Порода	Т, мм	Ш, мм	τоб.у.	τоб.ф.	Кτ	βум	βср	Ке	Заданий Ф, м3	В умовному матеріалі
Ялиця	32	100	3,3	3,2	1,031	0,399	0,438	1,097	1700	1922,7
Береза	40	60	5,2	3,2	1,625	0,438	0,438	1,0	1000	1625
Ялина	50	Різна	5,5	3,2	1,718	0,316	0,438	1,386	1000	2381,3

ΣФ=3700        ΣУ=5929

 

2.1.4 Розрахунок  продуктивності камери в умовному матеріалі

Річну продуктивність камери в умовному матеріалі визначають за формулою:

, м3 ум/рік,

(2.6)

 

де 335 – тривалість роботи камери в рік, діб; τ_об.ум. – тривалість камерооборота при сушінні умовного матеріалу; Г – габаритний об’єм в усіх штабелів в камері:

Г= , м3

(2.7)

 

де L, B, H – відповідно габаритна довжина, ширина, висота штабеля, м; m – кількість штабелів в камері; β_ум. – коефіцієнт об’ємного заповнення штабелю умовним матеріалом.

Г=6,5·1,8·2,6·1=30,42 м³.

 м³ ум/рік.

 

2.1.5 Розрахунок необхідної  кількості сушильних камер

Необхідна кількість  сушильних камер визначають за формулою:

,  шт

(2.8)

 

де  - загальний об’єм умовного матеріалу визначено з табл.2.4.; П_у - річна (планова) продуктивність однієї камери в умовному матеріалі.

 шт.

Взята кількість камер  визначається округленням до ближнього  цілого числа.

Приймаємо до будівництва 5 камер СПЛК-1.

 

2.2 Тепловий  розрахунок

2.2.1 Вибір розрахункового  матеріалу

Проектні організації  за розрахунковий матеріал беруть, як правило, соснові обрізні дошки  товщиною 25 мм, шириною не менше 180 мм, початковою вологістю 80%, а кінцевою залежно від призначення.

В дипломному проекті за розрахунковий матеріал приймають матеріал, який найшвидше висихає із заданої специфікації.

Згідно заданої специфікації найшвидше висихає сосна:

Т=32 мм, Ш=100 мм, Д=6,0 м, W_п=90%, W_k=8%, τ_суш=79,1 год=3,2 доби,

τ_об.ф.=3,3 доби.

 

2.2.2 Визначення  параметрів агента сушіння на вході в штабель

Параметри агента сушіння  на вході в штабель визначаються за допомогою Id - діаграми. Точку 1, яка характеризує параметри агента сушіння на вході в штабель знаходять по параметрах другої ступені режиму сушіння розрахункового матеріалу (t₁,φ₁) значення параметрів агента сушіння на вході в штабель заносимо в таблицю 2.5

 

Таблиця 2.5

Параметри агента сушіння  на вході в штабель.

№	Назва	Позначення	Одиниця вимірювання	Значення
1	Температура	t1	0C	84
2	Відносна вологість	φ1	-	0,62
3	Вологовміст	d1	г/кг	338
4	Тепловміст (ентальпія)	I1	кДж/кг	980
5	Парціальний тиск	Pn1	Па	36100
6	Густина	ρ1	кг/м3	0,84
7	Питомий об’єм	V1	м3/кг	1,59
8	Температура мокрого  термометра	tm	0C	65

 

 

22.2.3 Розрахунок кількості випаруваної вологи

2.2.3.1 Маса вологи, що випаровується з 1 м3 деревини 

, кг/м3,

(2.9)

де ρ_ум – умовна густина розрахункового матеріалу, ρ_ум=400кг/м³; W_n, W_k – початкова і кінцева вологість розрахункового матеріалу.

 кг/м³.

 

2.2.3.2 Маса вологи, що випаровується за час одного  камерообороту

Моб.кам.=М1м3•Е, кг/об. кам.,

(2.10)

де Е – місткість камери в щільних м³.

Е=Г•βф, м3,

(2.11)

 

де Г – габаритний об’єм всіх штабелів у камері, м³.

Г=6,5·1,8·2,6·1=30,42 м³.

β_ф – коефіцієнт об’ємного заповнення штабеля фактичним матеріалом, β_ф=0,399.

Е=30,42·0,399=12,13 м³.

М_об.кам.=287·12,13=3481,3 кг/об.

 

2.2.3.3. Маса вологи, що випаровується в камері  за секунду 

, кг/с,

(2.12)

 

де τ_вл.суш. - загальна тривалість сушіння розрахункового матеріалу без врахування тривалості початкового нагріву і термовологообробок

τвл.суш. = , год.

(2.13)

 

 год.

 кг/сек.

 

2.2.3.4 Розрахункова  кількість випаровуваної вологи

Мр=Мс·х, кг/с,

(2.14)

де х – коефіцієнт нерівномірності швидкості сушіння; х=1,2.

М_р=0,014·1,2=0,016 кг/с.

 

2.2.4 Розрахунок  об’єму циркулюючого агента сушіння  і його параметрів на виході  з штабеля

Об’єм циркулюючого по матеріалу  агента сушіння визначається за формулою:

, м3/с,

(2.15)

 

де ω_шт. –розрахункова швидкість циркуляції агента сушіння через штабель, м/с, ω_шт..=2,5 м/с; F_ж.п.шт. – живий перетин штабеля, тобто площа вільна для проходу агента сушіння, м².

, м2,

(2.16)

 

де n – кількість штабелів в площині, перпендикулярній до напряму циркуляції агента сушіння, n=1; l i h – довжина і висота штабеля, м; β_в і β_Д – відповідно коефіцієнти заповнення штабеля по висоті і по довжині.

.

.

F_ж.п.шт.=1·6,5·2,6(1-0,92·0,56)=8,28 м².

V_ц=2,5·8,28=20,7 м³/с.

 

2.2.4.1 Маса циркулюючого  по матеріалу агента суміші  за секунду

, кг/с.

(2.17)

 

 кг/с. 

 

2.2.4.2 Питома витрата  циркулюючого агента сушіння на 1 кг випаруваної вологи

, кг/кг вол.

(2.18)

 

 кг/кг вол. 

 

2.2.4.3 Вологовміст  агента сушіння на виході зі  штабеля

, г/кг.

(2.19)

 

 г/кг.

Інші параметри агента сушіння на виході зі штабелю визначають за допомогою побудови ліній процесу сушіння на Id - діаграмі (рис.2.1). Точку 1, яка характеризує стан агента сушіння на вході в штабель, знаходимо за t₁, φ₁. Точку 2, яка характеризує параметри агента сушіння на виході зі штабелю, знаходимо на перетині ліній І=const (I₁=I₂) , яка виходить з точки 1, з лінією d₂=const.

 

Рис. 2.1 Схема побудови лінії процесу сушіння на Id -діаграмі

Таблиця 2.6

Параметри агента сушіння  на виході з штабеля

№	Назва	Позначення	Одиниця вимірювання	Значення
1	Температура	t2	0C	71
2	Відносна вологість	φ2	-	0,75
3	Вологовміст	d2	г/кг	339
4	Тепловміст (ентальпія)	I2	кДж/кг	980
5	Парціальний тиск	Pn2	Па	36150
6	Густина	ρ2	кг/м3	0,915
7	Питомий об’єм	V2	м3/кг	1,34
8	Температура мокрого  термометра	tm	0C	65

 

 

2.2.5 Розрахунок  припливно - витяжних каналів

2.2.5.1 Питома  маса свіжого і відпрацьованого  повітря

, кг пов/кг вип.вол.,

(2.20)

де d₀ – вологовміст свіжого повітря, г/кг при t=20⁰C, φ=60%, d₀=10-12 г/кг.

 кг пов/кг вип.вол.

 

2.2.5.2 Об’єм свіжого  і відпрацьованого повітря

, м3/с,

(2.21)

 

, м3/с,

(2.22)

 

де V₀ – питомий об’єм свіжого повітря, V₀ = 0,87 м³/кг,

V₀=3,03·0,016·0,87=0,042 м³/с;

V₂=3,03·0,016·1,34=0,064 м³/с.

 

2.2.5.3. Площа перетину  припливно-витяжних каналів

м2,

(2.23)

де ω_кан – швидкість руху агента сушіння в каналах, ω_кан=5м/с.

 м²;

 м².

Розмір сторони квадрата припливно-витяжних каналів визначаємо за формулою:

, м.

(2.24)

Припливний канал

.

Витяжний канал

 

2.2.6. Розрахунок  витрати теплоти на сушіння

2.2.6.1. Витрата  теплоти на початковий нагрів 1м³ деревини.

Для зимових умов.

, кДж/м3,

(2.25)

де ρ – фактична густина розрахункового матеріалу. Визначається по діаграмі густини. ρ =630 кг/м³ при ρ_ум.=360 кг/м³ , W_поч.=70%.

с₍₊₎; с_(-) – відповідно питома теплоємність деревини при додатній і від’ємній температурі. При визначенні питомої теплоємності деревини середню температуру деревини беруть:

для С_(-)      , ºС,

для С₍₊₎      , ºС,

де t₀ – зимова температура для місця будівництва сушильного цеху; t_наг –температура початкового нагріву, t₀=-20⁰С, t_наг.=94⁰С.

для С_(-)    t_сер.= ,

с_(-)=2,87 кДж/кг ⁰С,

для С₍₊₎    t_сер.= ,

с(₊₎=3,15 кДж/ кг ⁰С.

γ – скрита теплота плавлення льоду, γ=335 кДж/ кг,

W_г.р.=28 %,

Для середньорічних умов.

, кДж/ кг,

(2.26)

де t₀ – середньорічна температура деревини, t₀=7⁰C.

для С₍₊₎     ,

,

с₍₊₎=3,2 кДж/ кг ⁰С,

.

 

2.2.6.2 Питома  витрата теплоти при початковому  прогріванні на 1 кг випаровуваної  вологи 

Розраховується окремо для зимових і середньорічних умов:

, кДж/кг,

(2.27)