Курсовая работа: Гидротермическая обработка древесины
Название: Гидротермическая обработка древесины Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Введение Сушка – обязательная часть технологического процесса выработки пиломатериалов. Непросушенные пиломатериалы не могут считаться готовой продукцией, подлежащей реализации, а технологический процесс их изготовления законченным. Влажные пиломатериалы подвержены грибковым заболеваниям и непригодны для дальнейшей механической обработки и производства из них готовых изделий. В настоящее время увеличение объёмов камерной сушки пиломатериалов происходит за счёт разработки, организации серийного производства и строительства новых лесосушильных камер, модернизации действующих устаревших конструкций и интенсификации работы камер, а также за счёт упорядочения технологической дисциплины в лесосушильных цехах и реализации мероприятий по улучшению качества сушки. Большое влияние на увеличение мощности камерной сушки пиломатериалов оказывает строительство новых камер непрерывного действия как отечественных, так и импортных. Современные лесосушильные камеры – сложный комплекс оборудования, требующий квалифицированного обслуживания. Уже появились на лесозаводах комплексные линии сушки (например, финской фирмы «Валмет»), включающие участки формирования штабелей, буферные склады со стороны загрузки и выгрузки пиломатериалов, транспортные средства, конвейерные линии возврата прокладок и подштабельных тележек. Целью данной работы является выполнение технологического, теплового и аэродинамического расчётов лесосушильной камеры. 1. Описание камерыТермовакуумная камера ТВК 1 эл предназначена для сушки пиломатериалов и заготовок из древесины в заданных режимах температур и давлений в паровоздушной среде. Регулирование процессом сушки производится управлением работы электродвигателей, вентиляторов и вакуумного насоса включением и отключением нагревателей теплового агента (воды в ёмкости увлажнителя) с пульта управления, ручной регулировкой положения органов управления трубопроводной арматурой на панели управления, а также открытием и закрытием патрубков приточно-вытяжной вентиляции при работе в режиме конвективной сушки. Регулировка температуры теплового агента в камере производится в ручном режиме, предназначенном для единичных нагревов теплового агента до необходимой температуры, и в автоматическом режиме для подаержания заданной температуры теплового агента. Ручной режим регулировки температуры теплового агента производится включением кнопок подачи напряжения на ТЕНы при включении переключателя в положение температуры цифрового (сухой) и при нажатии кнопки М (мокрый). Контроль температуры объекта сушки проводится оператором по показаниям измерителя температуры цифрового при нажатии кнопки О. Камера состоит из следующих составных частей: корпус; система нагрева; система вакуумирования; система увлажнения; система кондиционирования; система управлении и измерения и агрегатной транспортировки. Корпус ТВК представляет собой полый цилиндр, на одном конце имеется дверь, другой глухой. Корпус и дверь изготовлены из алюминиевого сплава. Дверь установлена на шарнирном навесе. Поджатие двери в камере осуществляется прижимами. Система нагрева ТВК предназначена для нагрева теплового агента и включает в себя три группы электродвигателей типа ТЭН. Система воздухораспределения включает в себя три вентилятора с электродвигателями, воздушный коллектор, газораспределитель, приточно-вытяжную вентиляцию. Эта система предназначена для обеспечения достаточного объема тепла от ТЕНов тепловым агентом и равномерного его распределения по всему объему высушиваемого материала, а также для отвода испаряющейся влаги с поверхности материала. Система увлажнения предназначена для доведения агента до соответствующей необходимой влажности. Система включает в себя: емкость, ТЕНы (6 штук), датчики для определения температуры среды в емкости увлажнения. Система вакуумирования ТВК предназначена для отвода влаги, создания в камере разряжения. Система включает в себя: насос вакуумный водокольцевой, трубопровод. Система конденсирования предназначена для выделения влаги из теплового агента, сбору и отводу приточной вентиляции. Система управления включает в себя пульт управления и блок датчиков. 2. Технологический расчёт камер и цеха2.1 Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала Объём высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации пересчитывается в объём условного материала
где
Принимается Определение коэффициент пересчёта
где
Коэффициент вместимости камеры
где
Коэффициенты
где
Принимается
Все расчёты по определению коэффициентов Определение коэффициента заполнения штабеля по высоте
где S – номинальная толщина высушиваемого материала, мм ;
Принимается
Определение коэффициента заполнения штабеля по длине
где l – средняя длина досок в штабеле, м ;
Принимается
Определение объёмной усушки
где
пиломатериалов, %;
Принимается
Таблица 2.1 – Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами
2.1.2 Определение коэффициента продолжительности оборота камеры
где
Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического
где Определение продолжительности сушки пиломатериалов в воздушной камере периодического действия при использовании нормальных режимов
где
Принимается
Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2. Таблица 2.2 – Определение продолжительности сушки пиломатериалов
Таблица 2.3 – Пересчёт объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала
Общий объём условного материала
Результаты пересчёта объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала сведены в таблицу 2.3. 2.2 Определение производительности камер в условном материале Годовая производительность камеры в условном материале
где
335 – время работы камеры в году, суток ;
Принимается
Габаритный объём штабелей
где nшт – число штабелей в камере; l, b, h – соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м . Принимается nшт =1; l =6 м ; b =1,2 м ; h =1,2 м – для ТВК – 1 эл. 2.3 Определение необходимого количества камер Необходимое количество камер
Принимается 7 камер ТВК – 1 эл. 2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха Производственная мощность лесосушильного цеха
где
3. Тепловой расчёт камеры 3.1 Выбор расчётного материала За расчётный материал принимаются осиновые обрезные доски толщиной 19 мм , шириной 100 мм , начальной влажностью 60%, конечной 15%. 3.2 Определение массы испаряемой влаги Масса влаги, испаряемой из 1
где Принимается Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры
где Е
– вместимость камеры, Определение вместимости камеры Е
,
где Г
– габаритный объём всех штабелей в камере,
Принимается Г =8,64 м3 ;
Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду
где Определение продолжительности собственно сушки
где
Принимается
Определение продолжительности начального прогрева материала Принимается
Расчётная масса испаряемой влаги
где k – коэффициент неравномерности скорости сушки. Принимается k =1,2 – с. 28 [1] для камер периодического действия. 3.3 Выбор режима сушки Для осиновых досок толщиной 19 мм с III категорией качества из таблицы 3.4 [3] выбирается режим сушки 3-Г. 3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель По выбранному режиму 3-Г из таблицы 3.4 [3] принимается расчётная температура на входе в штабель По влагосодержание теплосодержание плотность приведённый удельный объём 3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки Объём циркулирующего агента сушки
где Определение живого сечения штабеля
где п – количество штабелей в плоскости перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки. Принимается п =1 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг
испаряемой влаги
Определение параметров воздуха на выходе из штабеля Параметры влажного воздуха на выходе из штабеля в камерах периодического действия определяется графоаналитическим способом. По Температура относительная влажность влагосодержание теплосодержание плотность приведённый удельный объём 3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг
испаряемой влаги
где Принимается
Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру
где Принимается Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры)
Расчёт приточно-вытяжных каналов камеры Площадь поперечного сечения приточного канала
где Принимается Площадь поперечного сечения вытяжного канала
3.7 Определение расхода тепла на сушку Расход тепла на начальный прогрев 1 1) Для зимних условий
где
Принимается
2) Для среднегодовых условий
где Принимается
Удельный расход тепла при начальном прогреве на 1 кг
испаряемой влаги
Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве
Определение расхода тепла на испарение влаги Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом
где
Принимается
Общий расход тепла на испарение влаги
Потери тепла через ограждения камеры Суммарные теплопотери через ограждения камеры
где
Теплопотери через наружную поверхность ограждения камеры в единицу времени
где
Принимается Теплопотери через торцовую стену и дверь в единицу времени
Размеры камеры: длина Размеры двери: диаметр в =1,8 м . Таблица 3.1 – Расчёт поверхности ограждений камеры
Таблица 3.2 – Расчёт потерь тепла через ограждения
Суммарные теплопотери через ограждения камеры с учётом поправки
Удельный расход тепла на потери через ограждения
Определение удельного расхода тепла на сушку
где Принимается
Определение расхода тепла на 1 м3
расчётного материала
3.8 Выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера Согласно заданию оставляем электронагреватели типа ТВК. 3.8.2 Тепловая мощность калорифера
где Принимается
Определение потребляемого количества электроэнергии за 1 год работы цеха Расход электроэнергии: 2,0…2,6 кBт*чac/м3 на 1% выпаренной влаги. где
V – годовая программа, м3 ; Принимается
4. Аэродинамический расчёт камер4.1 Расчёт потребного напора вентилятора Таблица 4.1 – Участки циркуляции воздуха в термовакуумной камере периодического действия типа «ТВК-1 эл»
Определение скорости циркуляции агента на каждом участке
где Определение площади поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке Участок 1 Прямой канал
где Принимается Участок 2 Вход в штабель (внезапное расширение)
Участок 3 Штабель
Участок 4. Выход из штабеля (внезапное сужение)
Все расчёты по определению скорости циркуляции агента сушки сведены в таблицу 4.2. Таблица 4.2 – Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке
Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке Участок 1. Прямой канал
где
Принимается
Определение периметра канала
Участок 2 Вход в штабель (внезапное расширение)
где Принимается Участок 3. Штабель
где Принимается Участок 4 Выход из штабеля (внезапное сужение)
где Принимается Все расчёты по определению сопротивлений сведены в таблицу 4.3. Таблица 4.3 – Подсчёт сопротивлений
Определение потребного напора вентилятора
4.2 Выбор вентилятора Определение производительности вентилятора
Определение характерного (приведённого) напора вентилятора
Безразмерная производительность
где Принимается Безразмерный напор
4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя Максимальная теоретическая мощность вентилятора
Мощность электродвигателя для привода вентиляторов
где
Принимается
По расчётной мощности электродвигателя Заключениелесосушильный камера пиломатериал термовакуумный В данном курсовом проекте были проведены технологический, тепловой и аэродинамический расчёты лесосушильной камеры «ТВК-1 эл», а также описаны специальные способы сушки пиломатериалов. В работе был произведен вентиляторов с приводами. Список использованных источников 1. Акишенков С.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов спец. 26.02, 17.04. – Л.: ЛТА, 1992. – 87 с. 2. Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. – М.: Лесн. пром-сть, 1983. – 272 с. 3. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. – Архангельск: Изд-во ЦНИИМОД, 1985. – 142 с. 4. Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 248 с. 5. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. – М.: Лесн. пром-сть, 1987. – 360 с. |