Камеры Гидродрев - ЛТА (ВК-4)

1. Общая часть
1. Описание конструкции

      Камеры  Гидродрев - ЛТА (ВК-4)

Камеры ВК-4 относятся  к современным камерам периодического действия, выполненных в строительных ограждениях. Схема камеры приведена  на рис. 46. Опытные образцы этих камер  эксплуатируются на деревообрабатывающем заводе им. С. Халтурина в Ленинграде и на др. предприятиях.

Рис.1 Схема сушильной камеры ВК-4

СХЕМА КАМЕРЫ ВК-4

1. одностворчатая дверь;
2. съемное вентиляторное устройство;
3. трубы ретристые (калорифер);
4. приточно-вытяжная система;
5. Основной калорифер;
6. Подштабельная система;
7. Блок психромический.

Камера  ВК-4 используется для сушки пиломатериалов до влажности в паровоздушной  среде нормальными и фиксированными режимами по II категории качества сушки.

Выработать  типовой проект ТП-411-2-176,86 шестикамерного блока с мощностью до 40 тыс. м³ условных материалов 1 год.

Здание сушильной камеры изготавливается из монолитного железобетона, укрепленного газосимкатными блоками по ГОСТ-5742-76. 

Каждая  камера вмещает 4 штабеля, загрузка осуществляется по рельсовым путям. Для нагревания используют пластинчатые калориферы КФС-11, находящиеся в верхнем рециркулярном канале и ребристые трубы, как между штабелями.

Циркуляция  осуществляется с помощью 6 реверсивных вентиляторов У-12 и УЛ-2М. Камеры У-12 и УЛ-2М имеют 3 вентилятора. У-12М №12,5 на один штабель.

В камере Гипродев-ЛТА – 3 вентилятора, при  этом агент сушки циркулмирует через 2 штабеля.

Средняя скорость агента сушки равна 1,7м/с.

Скорость  неравномерная,

Коэффициент использования потока 60%. В камере имеется съемный вентиляционный блок.

Привод  вентилятора от электродвигателя ценной передачи.

Недостатки  камеры Гипродрев-ЛТА: недостаточная  ширина (675 мм) бокового циркуляционного  канала между штабелем и боковой стеной камеры, что приводит к неравномерному распределению агента сушки на высоте штабеля. 

Технические показатели камеры периодического действия ВК-4 (габаритные размеры штабеля 6,5х1,8х3,0 м, для камер ВК-4 и СПЛК-2 высота 2,6 м).  

 

                                                       

  

2   РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЧ  ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ

2.1.1 ВЫБОР РЕЖИМА СУШКИ

В зависимости  от требований, предъявляемых к качеству высушенной древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню.

РЕЖИМЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО  ПРОЦЕССА:

Мягкие(М) применяют  при сушке, когда требуется сохранение естественного цвета: для экспортных пиломатериалов.

Нормальные(Н) применяют  при сушке дотранспортной влажности  по (о) категории качества и доэксплуатоционной влажности I и II категории качества.

Форсированные (Ф) применяют при сушке доэксплутационной  влажности I, II и III  категории качества, а также в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины.

РЕЖИМЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРОЦЕССА (ВТ)

Применяют при  сушке доэксплуатационной влажности  по II и III категории качества; в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины.

Таблица 1 Режимы сушки.

 
 

 

2.2. Расчет продолжительности  сушки и оборота  камеры.

2.2.1. Расчет продолжительности  сушки в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе.

Общая продолжительность сушки растического и условного материалов, включая  начальный прогрев и влаго - теплообработку находится по формуле [1, стр    ]:

τ_суш = τ_исх • А_р• А_и • А_в • А_к • А_д • φ

где τ_{суш –} исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов задней породы, получено S₁ и S₂ (по таблице).

А_р – коэффициент, учитывающий категорию режима сушки;

А_{и –} коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере (по таблице);

А_в – коэффициент, учитывающий начальную (W_н) и конечную (W_к) влажность древесины (из таблицы);

А_д – коэффициент, учитывающий длину материала.

Коэффициент А_р имеет следующие значения:

- при  сушке пиломатериалов мягким режимом =1,7.

- нормальном = 1.

- форсированном  = 0,7.

Коэфиициент А_д находят в зависимости от произведения τ_исх • А_р и скорости циркуляции сушильного отсчета по материалу Ш_мат. В тех случаях, когда Ш_мат неизвестна для приблизительных расчетов ее принимают равной м/с в камерах с естественной циркуляцией О₂. В камерах с циркуляцией слабой интенсивности (п-р ЦНИН МОД – 39) – 0,5; с циркуляцией средней интенсивности – 1; с циркуляцией повышенной интенсивности (ВК-4, СПЛК) – 2; с мощной циркуляцией (УРАЛ-72, УЛ-1, УЛ-2) – 2,5. Конденсирование древесины в камере имеет для различных категорий качества следующие значения: I- 1,20; II – 1,15; III – 1,05; 0-1.

Коэффициент А_б для досок равен 1, а для заготовок зависит от соотношения их длины и толщины L/S₁.

Данные  коэффициенты берутся из таблицы  №14 из приложения.

τ_исх = 882

А_р = 1,0; А_к = 1,15

А_ц = 0,72

А_в = 1

τ_{суш 40х200} = 88•1•0,72•1,43•1= 30,6048ч • 1,15 = 104,19/24 = 4,3 суток. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2.2 Продолжительность оборота камеры при сушке в камерах периодического действия ξ_м 4х5

τ_{об =} τ_суш + τ_зр

где τ_суш – продолжительность сушки;

τ_зр – продолжительность загрузки и разрядки камеры принимается равной 0,1 суток при механизированных способах загрузки камеры.

Продолжительность оборота камеры, при сушке в камерах непрерывного действия, загрузка и выгрузка которых производится без остановки сушильного процесса.

τ_об = τ_суш + 0,1

τ_об40х200 = 4,3 + 0,1 = 4,4;

 τ_{об 40х100} = 4,4.

Результаты  расчета продолжительности сушки  и оборота камеры для фактически указанного в задании и условного материала сводим в таблицу.

РАСЧЕТ  ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ  СУШКИ И ОБОРОТА  КАМЕРЫ

(пример  задания)

Таблица

 

Τ_{об усл} = 88•0,8•0,9•1,15•1•1 = 72,9/24 = 3+0,1 = 3,1= S_об 
 

2.2.3 Перевод объема подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объем условного пиломатериала.

Объем подлежащего  сушке пиломатериалов Ф, переводится  в объем условного пиломатериала У₁ по формуле:

У₁ = Ф₁•К_s•К_{е (}м³цел)

Где Ф₁ – объем подлежащих сушке пиломатериалов заданных по годовой сертификации высушиваемого пиломатериала.

К_s – коэффициент продолжительности оборотов;

К_е – коэффициент вместимости камеры.

            τ_{об ф}

К_I =     τ_{об У}  

Где τ_{об ф} – продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, суток.

τ_{об У} – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.

  Коэффициент вместимости  камеры определяется  по формуле:  

        В_усл

К_е = В_ф

Где В_усл – объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом.

В_ф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

 

            4,4

К_I =     3,1      = 1,4

        0,438

К_е = 0,316   = 1,3 

У₁ = Ф₁•К_I •К_Е (м³ усл) = 19250•1,4•1,3 = 35035 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2.4.Расчет годовой производительности камеры на условном материале.

Плановая производительность камеры П_усл (м³ условного материала в год) рассчитывают по формуле:

          335

П_усл = τ_{об У}   •   В_усл • Г₁ (м³ усл/год), где 

335 – плановая  продолжительность работы камеры  в течение календарного года  с учетом необходимости ее  периодического ремонта, суток;

Г – габаритный объем прогреваемых штабелей, м³

Г = L•B•H•m, где

L,B,H – габаритные размеры штабеля (длина, ширина, высота);

m – число штабелей в камере. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2.5. Расчет потребного количества сушильных камер.

Потребное количество камер рассчитывается по формуле:

            ξ_у

n =      П_усл 

где ξ_у – сумма условного высушиваемого материала (подсчеты в таблице №3/ м³ усл.);

П_усл – годовая производительность одной камеры в условном материале, м³ усл/год.

Принятое  количество камер определяется округлением  λ до ближайшего большего числа.

Пример  расчета Г =  6,5•1,8•2,64 = 121,6 м³

          335

П_усл = 24   •   0,438 • 121,6 = 7439 м³ усл/год.

            35003

n =      7439     = 4,7.

Принимаем к  строительство 5 четырехштабельных  камер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

 

Тепловой расчет производится сокращением вторичного сырья определение затрат тепла на сушку древесины, а также определение количества пара, потребованного в год сушильным цехом.

1. Выбор расчетного материала и построение действительного процесса сушки на диаграмме.

Агент сушки – влажный воздух.

При проектировании лесосушильных камер за расчетный материал принмают, как правило, составные обрезные доски толщиной 25 мм, шириной не менее 180 мм, начальная влажность (W_н) около 70% и W_к – в зависимости от целевого назначения. Если в задании на присчитывание нет таких досок, то за расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из заданной спецификации, то есть тот материал из которого  τ_об имеет наименьшее значение. По выбранному расчетному материалу и его рецепту сушки назначается температура t₁ и относительная влажность φ₁ со стороны входа в штабель (табл. №1). Для камеры периодического действия эти параметры берутся по второй ступени режима сушки. Для камер непрерывного действия они соответствуют параметрам в разгрузочном конце камеры t₁; φ₁.

Другие  параметры, характеризующие состояние  воздуха на входе в штабель  рассчитываются по формуле, которые  приведены ниже.

Влагосодержание α₁, парциальное давление пара Р_п теплосодержание I₁, плотность Р₁ и приведенный уд. Объем  V₁ определяется по I_α – диаграмма или расчетным путем по следующим формулам.

Парциальное давление пара в воздухе [уч1 стр. 1]

Р_п = φ•Р_н•П_и

Где  Р_п – давление перегретого пара П_и;

Р_н – давление парциального пара /определение по таблице №1 [1 стр 14] П_е

Влагосодержание α определяется по формуле [3 стр 14 (8)] где Р_н – давление перегретого пара П_е.

                      Р_п1

 α₁ = 622 •   Р_и – Р_п1

 где Р_е – относительное давление воздуха (Р₀ = 1 бар = 100000 V_α)

Теплосодержание (энтальное) I воздуха по формуле

I = 1,0• t + 0,001 •α₁ •(1,93t + 2490), Дж/кп

Плотность воздуха  Р определяется по формуле:

Ρ = 353/279+t, кг/м³

Удельный объем  воздуха V₁+0,001α определяется по формуле:

V₁х0,001 α = 126,0+0,00462хT)/0,622+0,001α, м³/кг

Значение температуры смоченного термометра определяется либо I_α - диаграмме либо по значению t₁ и ∆t.

Агент сушки  – перегретый пар.

При использовании  высокотемпературных режимов (100^оС) в камерах периодического действия расчет параметра (t₁ φ₁) агента сушки на входе в штабель назначается по первой ступени. Теплосодержание, плотность, удельный объем берем из таблиц.

Параметры агента сушки на входе/выходе из штабеля.

 
 

ρ_п = 0,64•47359 = 47359

                      Р_п1                                  47359

 α₁ = 622 •   Р_и – Р_п1   = 622 • 100000-47359    = 560.

J= 1,0•t+0,001α = 1,80+0,001х560 = 1008,56

                    132α                                 132•560

Ρ = 349 -   622+α  / 1233 + t = 349 – 622+560   /313 = 0,9

V₁ + 0,001α = (1,260+0,00462•t)/0,622+0,001α = 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет  количества испарений  влаги
1. Количество влаги испаряемой из 1 м³ древесины определяется по формуле:

               W_н – W_к

М1 м³ = ρ_б   100         ; кг/м³

Где ρ_б – базисная плотность древесины

W_н W_к – начальная и конечная влажность расчетного материала, %.

2. Расчетное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду

М_1м³ •х• Г•βф•Ап

М_р =           3600•τ_суш      ; кг/с

Где Г – габаритный объем всех штабелей в камере м³.

Х – коэффициент  неравномерности скорости сушки  приложения для камер периодического действия, для камер непрерывности действия Х=1.

 Βф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Ап – коэффициент  учитывающий качество сушки.

τ_суш – общая продолжительность сушки

Все вышеперечисленные  значения были определены в технологической  части раздел №2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Определение объема циркулирующего агента сушки и  его параметров на выходе из штабеля.

Для камер периодического действия (низкотемпературный процесс)

Объем циркулирующего по материалу агента сушки определяется по формуле:

V = n•V_мат•S_ж.а.шт, м³/с.

Где n – количество штабелей: непрерывный поток воздуха/количество штабелей, определяется в зависимости от схемы циркуляции в камере, например ВК-4.

V_мат – скорость циркуляции по материалу, применяется ранее в технологическом расчете, м/с.