Сохранность древесины в производственном потоке

Введение

В связи с расширением использования в народном хозяйстве изделий из древесины и древесных материалов, а также с ростом комплексного использования древесины роль сушки возрастает. Особенно развивается камерная сушка пиломатериалов, в том числе массовая сушка на лесопильных предприятиях.

По своему технологическому содержанию процессы сушки и защиты древесины имеют целью осуществлять коренные изменения качества древесных материалов

путем облагораживания древесины с превращением её из сырья в высококачественный строительный, поделочный и музыкальный материал. Такое сырьё органического происхождения превращается в материал биостойкий, высокопрочный, облегчённый почти в два раза, стабильный по размерам и форме, отлично обрабатываемый, отделываемый, приобретающий тепло- и электроизоляционные свойства, имеющий высокую эстетичность в практическом использовании.

Перед специалистами по сушке и защите древесины возникают новые проблемы координального значения. Необходимо осуществлять процесс сушки древесины на более высоком техническом уровне, одновременно придавая ей и защитные свойства.

Цель заключается в коренном улучшение качества и сохранности древесины в самом производственном потоке.

Вторая, ещё более важная задача состоит в повышении конечных качественных показателей проведения процессов сушки и защиты древесины для удлинения срока службы вырабатываемых из неё изделий.

Лесосушильная камера SECOMAT-2 отвечает современным требованиям к лесосушильной технике и обладает следующими преимуществами: хорошей аэродинамической схемой, которая обеспечивает равномерное распределение агента сушки по объёму штабеля; возможностью максимально использовать производительность вентиляторной установки; возможностью изменять объём циркулирующего агента сушки и устанавливать оптимальные скорости воздуха по высушиваемому материалу.

1 Описание конструкции сушильной камеры

Сушильная камера типа SECOMAT – 2

1). Штабель

2). Вентилятор

3). Колорифер

4). Электродвигатель

5). Приточно-вытяжной клапан

6). Экран

7). Дверь

8). Увлажнительная система

9). Заслонка

Принцип действия – периодический

Способ загрузки – продольная

Характеристика сушильного объекта – паровоздушная камера

Способ циркуляции агента сушки – принудительная

Конструкция ограждения – сборно – металлическая

Сушильные камеры типа SECOMAT – 2 это самонесущие конструкции.Стены, крыша, ворота камеры построены из алюминиевых панелей, уплотненных силиконом и покрытых снаружи алюминиевым трапециидальным профилем.

Камеры снабжены обычными откатными воротами (стандартно) либо раскатными или воротами с гидравлическим приводом (подъемом). Выпускаются совместно с добавочным сервисным помещением, в котором установлено электронное оборудование, управляющее процессом сушки, к которому подведено нагревательное и увлажнительное питательное тело, в нем установлены электромагнитные клапана и распределяющие коллекторы.

Многокамерные сушилки состоят из камер, установленных рядом друг с другом, имеют совместную перегородку и совместное сервисное помещение. Теплоноситель – это горячая вода или водяной пар. Нагреватели и вентиляторы установлены в верхней системе.

Вентиляторы – алюминиевые осевые с двигателями, изготовленными в специальной версии, устойчивые к высоким температурам, влаге и кислоте существующих в камере. Работа вентиляторов реверсированная, диаметры вентиляторов и мощность двигателей применяются соответственно до величины камеры, гарантируя надлежащий продув воздуха.

Нагреватели – биметаллические из стали и алюминия, устойчивые к условиям в сушильной камере. Коллекторы нагревателей, нагревательная и увлажнительная системы изготовлены из нержавеющей стали и алюминия. Величина и количество нагревательных модулей дает возможность в короткий срок достигнуть требуемых температур в камере

Клапаны нагревательной и увлажнительной систем, а также коллекторы, распределяющие нагревательное и увлажнительное тело в камеры, расположены в сервисном помещении. Здесь же установлен шкаф с системами, управляющими процессом сушки.

Электроды используются для измерения влажности высушиваемых пиломатериалов. Они соединены с измерительной коробкой с помощью проводов в тефлоновой изоляции и передают данные из пяти измерительных точек.

Датчик климата и температуры измеряет температуру воздуха внутри камеры, с помощью целлюлозной бумаги проводит измерения эквивалентной влажности воздуха в камере сушилки.

Микропроцессор типа SECODATA обрабатывает все параметры, которые измерены в камере и передает их в виде цифровых данных в компьютер, управляющий ходом процесса сушки.

Достоинства камеры типа SECOMAT – 2:

самонесущие конструкции с отличной теплоизоляцией

  1. отличная циркуляция воздуха и равномерный климат сушки
  2. алюминиевые осевые, реверсивные вентиляторы, биметаллические нагреватели
  3. хорошая система измерения влажности и передачи данных
  4. быстрое и легкое управление компьютером SECOTRONIC.

Компьютер управляет ходом процесса сушки согласно выбранной программе соответственно для данной породы древесины. Процесс сушки происходит в следующих этапах: разогрев, шесть фаз сушки, кондиционирование, охлаждение.

В памяти компьютера содержаться все основные породы древесины. Сушка древесины может проходить как стандартно, так и индивидуально. Электронная система управления процессом гарантирует правильность и высокое качество полученного сырья в оптимальный срок.

6) долговечность

Сушильная камера типа SECOMAT – 2 это простота управления, отличное качество и хорошая функциональность, гарантированное качество древесины. Камера надежна и выгодна с экономической точки зрения.

2 Технологический расчёт

2.1 Выбор режима сушки

Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента (сочетание tс, tм или tс и ) в зависимости от состояния древесины или времени.

Рациональным называется режим сушки пиломатериалов, обеспечивающий получение материала требуемого качества при минимальной продолжительности процесса.

Для низкотемпературного режима сушки пиломатериалов установлено три категории режимов сушки: мягкие, нормальные и форсированные.

Мягкие режимы (М), обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе ее прочности, цвета и состояния в ней смолы, рекомендуются для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов внутрироссийского потребления высших сортов.

Нормальные режимы (Н), обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных показателей древесины с возможными незначительными изменениями ее цвета, рекомендуются для сушки пиломатериалов внутрироссийского потребления до любой конечной влажности.

Форсированные режимы (Ф), обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором (до 20%) снижении прочности на скалывание и сопротивление раскалыванию с возможным потемнением древесины, рекомендуются для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

Выбор режима сушки зависит от трех основных факторов: породы, толщины и назначения материала, подлежащего сушке.

В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов устанавливается четыре категории качества сушки.

I категория – сушка до эксплуатационной влажности, обеспечивающая возможность особо точной механической обработки, а также сборки деталей и узлов наиболее ответственных изделий (точное машиностроение и приборостроение, музыкальные инструменты, производство моделей и т.п.).

II категория – сушка до эксплуатационной влажности, обеспечивающая возможность точной механической обработки, а также сборки деталей и узлов квалифицированных изделий (мебельное производство, футляры для радио- и теле аппаратуры, столярно-строительные изделия (оконные и дверные блоки) и т.п.).

III категория – сушка до эксплуатационной влажности для менее ответственных составных частей изделий (тара, строительный погонаж и т.п.).

0 (нулевая) категория – сушка до транспортной влажности (16…20)% товарных пиломатериалов, в том числе экспортных.

Назначение пиломатериала

Категория качества сушки

Уменьшение прочности древесины

Конечная влажность древесины, %

Рекомендуемые категории режима сушки

Сушка до транспортной влажности пиломатериалов экспортного и внутрироссийского потребления

0

Не допускается

16…20

М, Н

музыкальные инструменты, точное машиностроение и приборостроение, производство моделей, паркета и т.п.

I

6…8

Н

Мебельное производство, оконные и дверные блоки, пассажирское вагоностроение, судостроение и автостроение, столярные плиты, спортинвентарь и т.п.

II

Допускается в зависимости от назначения пиломатериала

8…12

Н, Ф

строительные изделия, грузовое вагоностроение, тара

III

10…15

Н, Ф

Рекомендации по выбору режима сушки пиломатериалов в зависимости от назначения материала

Выбранные по соответствующим таблицам режимы сушки (Приложение, табл. 1-7) для пиломатериалов заданной спецификации представляются в виде таблицы 2.1

Табл. 2.1 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

Сосна

60

6-Н

1

75 – 35

71

5

0,80

2

35 – 25

77

9

0,66

3

25 – 6

85

28

0,31

Пихта

40

4-Н

1

70 - 35

75

5

0,80

2

35 - 25

80

10

0,64

3

25 - 10

100

30

0,29

Лиственница

60

6-Н

1

65 - 35

60

5

0,80

2

35 - 25

65

9

0,66

3

25 - 6

70

28

0,31

Дуб

25

6-в

1

60 - 35

53

3

0,84

2

35 - 25

56

5

0,76

3

4

5

25 – 20

20-15

15 -6

70

70

70

20

20

20

0,35

0,35

0,35

2.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Продолжительность сушки определяется по таблицам по сумме коэффициентов С.

С = , где: (2.1)

- коэффициент продолжительности сушки, учитывающий породу и толщину пиломатериала, стр. 195, табл. 19, /2/;

– коэффициент продолжительности сушки, учитывающий тип камеры и категорию качества сушки, стр. 195, табл. 20, /2/;

– коэффициент продолжительности сушки, учитывающий начальную и конечную влажность, стр. 196, табл. 21, /2/;

С – общая сумма всех коэффициентов.

Продолжительность сушки в часах ( суш ) определяется : стр. 196, табл. 22, /2/ .

Продолжительность оборота камеры (об) при сушке в камерах периодического действия определяется по формуле:

об = суш + п.р. , где: (2.2)

суш – продолжительность сушки в сутках;

п.р. – продолжительность погрузочно-разгрузочных работ, принимается равной 0,1 суток при механизированных способах загрузки.

Результаты расчётов продолжительности сушки и оборота камеры сводятся в таблицу 2.2

Табл. 2.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Характеристики пиломатериалов

Категория качества сушки

Категория режима

Коэффициенты

суш.

об.

Порода

Толщина мм

Ширина мм

Влажность,%

С1

С2

С3

С

ч

Сут.

Сут.

Сосна

60

н/о

75

6

I

Н

90

38

80

208

270

11,3

11,4

Пихта

40

120

70

10

II

Н

59

32

69

160

90

3.7

3.8

Листв

60

150

65

9

II

Н

151

32

70

253

760

31,6

31,7

Дуб

25

140

60

6

I

Н

111

38

76

225

400

16,6

16,7

Усл.

пилом.

(Сосна)

40

180

60

12

II

Н

63

34

60

157

84

3,5

3,6

За условный пиломатериал принимается обрезной сосновый материал толщиной 40 мм, шириной 120 мм, длиной более 1м, высушиваемый по 2 категории качества сушки нормальными режимами за 3,5 суток.

2.3 Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала

Объём подлежащего сушке фактического пиломатериала () переводится в объём условного пиломатериала ( по формуле:

= , усл. , где: (2.3)

- объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации, ;

– коэффициент вместимости камеры.

= , где: (2.4)

- продолжительность оборота камеры при сушке фактического пиломатериала, суток;

- продолжительность оборота камеры при сушке условного пиломатериала, суток.

= = , где: (2.5)

- вместимость (ёмкость) камеры на условном материале, ;

- вместимость камеры на фактическом пиломатериале, .

- объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом, стр.198, табл. 23, /2/;
- объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом, стр. 198, табл. 23, /2/.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 2.3

Табл. 2.3 Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного пиломатериала

Характеристика материала

Продолжительность оборота камеры, сут.

Коэффициенты

Объём пиломатериала

Порода

Толщина мм

Ширина мм

Заданный Фi

В усл. мат. Уi

Сосна

60

н/о

11,4

3,6

3,1

0,340

0,448

1,3

1100

4433

Пихта

40

120

3,8

3,6

1

0,448

0,448

1

1150

1150

Литв.

60

150

31,6

3,6

8,8

0,511

0,448

0,8

510

2203

Дуб

25

180

16,7

3,6

4,6

0,367

0,448

1,2

3800

20976

У=30149м/год

2.4 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

Г, где: (2.6)

335 – плановая продолжительность работы камер в течение календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток;

Г – габаритный объём всех штабелей в камере,

Г = L B H m, , где: (2.7)

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

m – число штабелей в камере.

Г = 6,8*7,6*4*1 = 206,72 м3

0,448 206,72 = 8617

2.5 Расчёт потребного количества сушильных камер

n = , где: (2.8)

У – общий объём условного материала, /год, ( табл. 2.2)

n = = 4

3 Тепловой расчёт

3.1 Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимается самый быстросохнущий материал из заданной спецификации т. е. тот, у которого имеет наименьшее значение.

3.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель и на выходе из штабеля

Расчёт ведётся по выбранному расчётному пиломатериалу. По выбранному режиму (табл. 2.1) назначаются параметры агента сушки (влажного воздуха) на входе в штабель (принимаются параметры первой ступени режима: t; ; t). Другие параметры влажного воздуха на входе в штабель и на выходе из штабеля ( энтальпия I, влагосодержание d, парциальное давление Pп, плотность , удельный объём ) определяются по Id – диаграмме.

Рп Рп

I

t 1

I=соnst

t 2

tм I=I

п.о =1

d d d , г/кг

Рис. 3.1 Схема определения параметров агента сушки по Id-диаграмме

Параметры влажного воздуха заносятся в таблицу 3.1

Табл. 3.1 Параметры агента сушки на входе в штабель и на выходе из штабеля

Наименование

Обозначение

Единица измерения

Значения

Вход (т. 1)

Выход (т. 2)

1

Температура

t

C

75

72

2

Насыщенность

-

0.80

0.9

3

Влагосодержание

d

285

287

4

Теплосодержание (энтальпия)

I

825

825

5

Парциальное давление пара

кПа

32,5

32,7

6

Плотность

0,883

0,889

7

Удельный объём

1,45

1,44

8

Температура смоченного термометра

C

67

67

3.3 Расчёт количества испаряемой влаги

3.3.1 Количество влаги, испаряемой из 1 древесины

= , кг/, где: (3.1)

- базисная плотность древесины, кг/, стр. 52, табл.3, /2/;

Wн, Wк – соответственно начальная и конечная влажность расчётного

материала, %.

= 350* = 210 кг/

3.3.2 Расчётное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду

= , кг/с, где: (3.2)

Г – габаритный объём всех штабелей в камере,

- объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчётным) материалом;

– коэффициент, учитывающий качество сушки, для 1 категории качества сушки принимается равным 1,2; для 2 категории – 1,15; для 3 категории – 1,05; для 0 категории – 1,0;

X – коэффициент неравномерности скорости сушки, определяемый по графику (Приложение, рис. 1);

– общая продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Значения Г, , были определены ранее в технологическом расчёте.

= = 0,124 кг/с

3.3.3 Определение объёма циркулирующего агента сушки

= n ; /с, где: (3.3)

n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха ;1 штабель;

– скорость циркуляции воздуха по материалу, принятая ранее в технологическом расчёте по технической характеристике камеры, 2,5м/с;

– площадь живого сечения штабеля, м2.

Площадь живого сечения штабеля определяется по формуле:

= L H (1 - ); где: (3.4)

L, H – соответственно длина и высота штабеля, м;

, – коэффициенты заполнения штабеля соответственно по длине и высоте, определяются по формулам:

= , где: (3.5)

– средняя длина пиломатериала, м;

L – длина расчётного материала, м.

= , где: (3.6)

S– толщина расчётного пиломатериала, мм;

– толщина прокладок, мм (25мм).

= = 0,615

= = 1

= 6,5*4* (1 -0,615*1) = 10 м3

= 1*2,5*10 = 25 /с

3.3.4 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев пиломатериала, испарение из него влаги, а также на потери тепла через ограждения камеры.

Расчёт ведётся для зимних условий.

3.3.4.1 Расчёт расхода тепла на прогрев древесины для зимних условий

= , кДж/,где: (3.7)

- затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/кг, определяются по диаграмме, (Приложение, рис.2);

- плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/, определяется по диаграмме плотности в зависимости от породы и начальной влажности пиломатериала, (Приложение, рис. 3).

Значение определяется, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности Wн при нагреве её от расчётной зимней температуры t расч.зим. до температуры прогрева t пр.

tрасч.зим. определяется по климатологическим таблицам, как расчётная температура для отопления, (Приложение, табл. 8).

tпр. для камер периодического действия определяется в зависимости от породы:

при прогреве пиломатериалов мягких хвойных пород (сосна, ель, кедр, пихта) поддерживают в зависимости от их толщины и категории режима сушки (Приложение, табл. 9);

при прогреве пиломатериалов других пород устанавливают температуру среды выше, чем по первой ступени режима сушки: для лиственницы и твёрдых лиственных пород на 5С, а для мягких лиственных пород (берёза, ольха, осина, тополь, липа ) – на 8С выше, чем на первой ступени режима, но в обоих случаях не выше 100С.

Таким образом, значение определяется как сумма IА и IБ :

= |IА| + | IБ|, кДж/кг , где: (3.8)

IА, IБ – соответственно теплосодержание левой и правой части диаграммы.

= |-127 | + |255| = 382 кДж/кг

= 382*510 = 194820 кДж/

3.3.4.2 Расход тепла на прогрев древесины в камере для зимних условий в секунду

= , кВт, где: (3.9)

– габаритный объём прогреваемых штабелей, ; (в камерах периодического действия = Г = L B H m, ).

– объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчётным) материалом;

- продолжительность начального прогрева древесины, ч.

Ориентировочно определяется из расчёта 1час на каждый сантиметр толщины материала.

= = 1322 , кВт

3.3.4.3 Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины в зимних условиях

= , кДж/кг, (3.10)

определены ранее в тепловом расчёте.

= = 927 кДж/кг

3.3.4.4 Удельный расход тепла на испарение 1кг влаги

= 1000 - , кДж/кг, где: (3.11)

, – тепло- и влагосодержание отработавшего воздуха, выбрасываемого из камеры (см. табл. 3.1);

, - тепло и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру;

При поступлении свежего воздуха в камеру из помещения сушильного цеха допускается принимать = 10 г/кг, = 46 кДж/кг.

- удельная теплоёмкость воды, = 4,19 кДж/(кг. град.).

= 1000 - 4,19 90 = 2461 кДж/кг

3.3.4.5 Расход тепла в камере на испарение влаги в зимних условиях

= , кВт, где: (3.12)

- расчётное количество испаряемой влаги, кг/с.

= 2461*0,124 = 305 кВт

3.3.4.6 Расчёт потерь тепла через ограждения камеры в секунду, выполняется для каждого ограждения для зимних условий

= S K( - )С , кВт, где: (3.13)

S – площадь поверхности ограждения, ;

К – коэффициент теплопередачи данного ограждения , Вт/(. Град.), (Приложение, табл. 8). (Коэффициент теплопередачи пола принимается равным половине значения коэффициента теплопередачи стены);

– температура агента сушки в камере, °С, определяется как среднее значение температур на входе и выходе из штабеля, т. е.

= ; С; = = 73,5°С, (3.14)

t расч – расчётная температура вне камеры для зимних условий, С;

(Если камера располагается внутри здания сушильного цеха, то tрасч принимается 15 - 20°С. Если же сушильная установка находится вне здания цеха, то tрасч принимается по климатологическим таблицам ( Приложение, табл. 8 ).

С – коэффициент увеличения теплопотерь, равный 1,5 – при мягких режимах сушки и 2 – при нормальных, форсированных и высокотемпературных режимах.

Расчёт теплопотерь через ограждения сводят в таблице

Таблица 3.2 Расчёт потерь тепла через ограждения камеры

Наименование ограждения

S, м2

К,

Вт/

, С

С

( –), °С

Коэффициент

С

кВт

Расчётная формула

Значение

Зим.

Зим.

1. Наружная боковая стена

L H

53

0.6

73.5

20

53.5

2

1.27

2. Торцовая задняя стена

B H

37,1

0.6

73.5

20

53.5

2

0.888

3. Торцовая передняя (без двери)

B H – b h

4,46

0.6

73.5

20

53.5

2

0.107

4. Потолок

B L

70

0.6

73.5

20

53.5

2

1.68

5.Пол

1.5(L + 2B)

36

0.3

73.5

20

53.5

2

0,432

6. Дверь

b h

32,4

0.6

73.5

20

53.5

2

0.777

Q5,154 огр. зим

Потери тепла через ограждения рассчитываются для каждого ограждения в зависимости от их площади. Площади ограждений рассчитываются по формулам, представленным в таблице 3.2 ( L, B, H – соответственно длина, ширина и высота камеры; b, h – соответственно ширина и высота двери камеры).

3.3.4.7 Удельный расход тепла на потери через ограждения (на 1кг испаряемой влаги) для зимних условий

= , кДж/кг (3.15)

= = 41 кДж/кг

3.3.4.8 Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий

= + + , кДж/кг (3.16)

= 927+2461+41 = 3429 кДж/кг

3.3.5 Определение расхода пара

3.3.5.1 Максимальный расход пара в секунду

– для камеры периодического действия в период прогрева:

= , кг/с, где: (3.17)

r – теплота парообразования (конденсации) пара , кДж/кг, ( Приложение, табл. 11 )

- для камеры периодического действия в период сушки:

= , кг/ (3.18)

= = 0,625 кг/с

= = 0,146 кг/с

3.3.5.2..Максимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени на блок камер периодического действия

= + ,кг/с, где: (3.19)

– число камер, в которых одновременно производится прогрев древесины, принимается равным 1/3 … 1/6 от общего числа камер , но не менее одной;

- число камер, в которых производится сушка,

= - (3.20)

= 0,625*2+0,146*2

3.3.5.3 Расход пара на годовую программу

Дгод = Ф Сдлит , где: (3.21)

q зим – суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий,

М 1м3 – количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины, кг/м3;

Ф – суммарный объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, м3;

Сдлит – коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала;

r – теплота парообразования (конденсации) пара, кДж/кг.

Значение коэффициента Сдлит определяется в зависимости от отношения средневзвешенной продолжительности сушки фактических пиломатериалов к продолжительности сушки расчётного пиломатериала (суш.ср/суш ), (Приложение, табл.12 ).

суш.ср = 1Ф1 +2 Ф2 + … +nФn / Ф, ч, где: (3.22)

1, 2, …, n - продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч.

Ф1, Ф2,…, Фn – годовой объём сушки фактических пиломатериалов, м3.

суш.ср = 270*1100+90*1150+760*510+400*3800 / 6560 = 352 ч

Дгод = 6560 1,6 = 3558,144

3.3.6 Выбор конденсаатоотводчиков

Конденсатоотводчики служат для удаления из калориферов скапливающегося конденсата и предохранения отвода неотработавшего пара. Используются различные типы конденсатоотводчиков: гидростатические, термостатические, термодинамические. Рекомендуются к применению термодинамические конденсатоотводчики, как наиболее надёжные в работе, экономичные и компактные. Необходимо выбрать конденсатоотводчик по диаметру условного прохода dу, ( Приложение, табл. 13), а диаметр условного прохода подбирается по диаграмме (Приложение, рис.4) в зависимости от производительности П (П= Дсуш.зим) и давления пара в калориферах (указано в исходных данных).

40

2000

170

310

1

13,50

4 Описание технологического процесса сушки

4.1 Технология камерной сушки. Составление Рабочих режимов сушки.

Технологические этапы процесса сушки в камерах периодического действия:

- Выбор режима сушки

- Начальный прогрев древесины

- Сушка по 1 ступени

- Сушка по 2 ступени

- Промежуточная тепловлагообработка

- Сушка по 3 ступени

- Конечная тепловлагообработка

- Подсушка после конечной тепловлагообработки

- Кондиционирующая тепловлагообработка

- Охлаждение пиломатериала в камере

- Выдержка пиломатериала в остывочном помещении

Необходимо составить рабочие режимы сушки для двух пород из заданной спецификации: хвойной и лиственной.

4.1.1 Выбор режима сушки

Табл.4.1 Выбор режимов сушки

Порода

Толщина пиломатериала, мм

Номер и индекс режима

Номер ступени режима

Изменение влажности древесины на каждой ступени %

Параметры режима

t,.С

t, .С

Лиственница

60

6-Н

1

65 – 35

60

3

0,86

2

35 – 25

65

7

0,71

3

25 – 9

70

18

0,32

4.1.2 Начальный прогрев

Для интенсивного начального прогрева древесины перед сушкой в камере создаётся высокая степень насыщенности среды при повышенной (по сравнению с первой ступенью режима сушки) температуре.

-- Температуру среды при прогреве пиломатериалов мягких хвойных пород (сосна, ель, кедр, пихта) поддерживают в зависимости от их толщины и категории режима сушки (Приложение, табл. 9). При прогреве пиломатериалов других пород устанавливают температуру среды выше, чем по первой ступени режима сушки: для лиственницы и твёрдых пород на 5С, а для мягких лиственных пород (берёза, ольха, осина, тополь, липа ) – на 8С, но в обоих случаях не выше 100С.

-- Психометрическую разность при начальном прогреве поддерживают на уровне = 0,5 – 1,5С.

--Древесину прогревают до тех пор, пока разность между температурой среды и температурой в центре доски или заготовки не достигает 3С. При отсутствии устройств для контроля температуры древесины длительность прогрева рекомендуется определять расчётом. Ориентировочно длительность начального прогрева определяется из расчёта 1 час на каждый сантиметр толщины материала.

Во время прогрева в камеру подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах.

= 60+5 = 65С 1ч*6см = 6ч

4.1.3 Сушка по 1 ступени

t1 = 60 С t1 = 5С = 0,86

4.1.4 Сушка по 2 ступени

t2 = 65C t2 = 7C = 0.71

4.1.5 Промежуточная тепловлагообработка

Промежуточная влаготеплообработка проводится для уменьшения внутренних напряжений, возникающих в древесине при сушке.

В промежуточной тепловлагообработке нуждаются пиломатериалы повышенных толщин, помеченные в таблице продолжительности тепловлагообработок (Приложение, табл. 14) крестиком.

--Температура тепловлагообработки должна быть на 8 выше, чем на второй ступени режима, но не более 100С.

--Психрометрическая разность поддерживается на уровне 1,5 -2 °

--Продолжительность тепловлагообработки составляет часть времени указанную в таблице продолжительности тепловлагообработок (Приложение, табл. 12)

птво = 1/3*35 = 11 ч tптво 65 +8 = 73 С = 1

4.1.6 Сушка по 3 ступени

t3 = 70С t3 = 18С = 0,39

4.1.7 Конечная тепловлагообработка

Конечная влаготеплообработка проводится с целью снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений.

Конечной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые по I или II категориям качества. При применении высокотемпературных режимов сушки и при сушке пиломатериалов твёрдых лиственных пород и лиственницы независимо от назначения древесины проведение конечной влаготеплообработке обязательно в целях предупреждения внутренних трещин.

--Температура конечной тепловлагообработки должна быть на 8° выше, чем на 3 ступени режима, но не более 100°С

--Психометрическая разность устанавливается равной 0,5 - 1С.

--Продолжительность промежуточной влаготеплообработки принимается по таблице (Приложение, табл. 12). При необходимости проведения промежуточной влаготеплообработки, на конечную обработку используется 2/3 общего времени, указанного в таблице (Приложение, табл. 12).

tктво = 70 + 8 = 78С ктво = 2/3*35 = 23ч = 1

4.1.8 Подсушка после конечной тепловлагообработки

После конечной влаготеплообработки пиломатериалы выдерживают в камере при психрометрической разности последней ступени режима сушки в течение 2 – 3 часов для подсушки поверхности.

4.1.9 Кондиционирующая тепловлагообработка

Кондиционирующую обработку проводят в обязательном порядке для пиломатериалов I категории качества для выравнивания влажности древесины по объёму штабеля и по толщине пиломатериалов, для чего в камере поддерживают такое состояние среды, при котором недосушённые сортименты подсыхают, а пересушенные увлажняются.

--Во время кондиционирующей обработки температура среды устанавливается равной температуре на последней ступени режима, но не выше 100С.

--Степень насыщенности должна соответствовать средней заданной конечной влажности древесины, увеличенной на 1%. Насыщенность определяется по диаграмме равновесной влажности по Wр=Wк +1% и t =t3 ( /2/, стр.43)

--Продолжительность кондиционирующей обработки ориентировочно равна половине продолжительности конечной влаготеплообработки.

Wp= 9 + 1=10% t = 70C конд = * tктво = *23 = 11,5 ч

4.1.10 Охлаждение пиломатериала в камере

Охлаждение пиломатериалов в камере до 30-40° проводится при открытых приточно-вытяжных каналах, полуоткрытых дверях и отключённых вентиляторах и калориферах.

Ориентировочная продолжительность охлаждения составляет 1 час на 1см толщины пиломатериала. 1ч * 6см = 6 ч

4.1.11 Выдержка штабеля в остывочном помещении

Проводится с целью стабилизации внутренних напряжений. Тонкий пиломатериал выдерживается сутки, толстый – 2 суток.

4.2 Технология формирования и расформирования штабелей

Табл. 4.1 Рекомендуемое количество прокладок в горизонтальном ряду пиломатериалов по длине пакета или штабеля

Толщина пиломатериалов, мм

Хвойные породы

Лиственные породы

длина пакета или штабеля, м

2,5

4,0…4,5

6,5…6,8

2,5

4,0…4,5

6,5…6,8

16…19

5

8

12

7

10

14

22…25

5

7

10

6

9

12

32…40

4

5

7

5

7

9

50 и более

3

4

6

4

5

7

4.3 Оборудование для формирования штаб

Формирование сушильного штабеля.

Сушильные штабеля формируются двумя методами – штучной укладкой досок и пакетным методом . Во втором случае пиломатериалы предварительно укладываются в сушильные пакеты высотой 1,3 или 1,5 м , из которых формируется сушильный штабель .

В условиях камерной сушки пиломатериалов беспакетные штабеля обычно предпочтительнее пакетных, так как отпадают операции формирования пакетов, исключается при этом возможность излома или смятия, сдвига или даже выпадения прокладок (в разных пакетах;) устраняется излишняя утечка воздуха через зазоры, образованные брусками между пакетами, и др.

При возможной разнотолщинной выпиловке досок одной и той же номинальной толщины более тонкие доски окажутся не зажатыми в штабеле и покоробятся во время сушки. Поэтому точность распиловки досок толщиной более 32 мм(ГОСТ 24454-80),подлежащих камерной сушке, должна быть повышена.В противном случае предельно утолщенные даже утоньшенные доски (±2мм) надлежит отсортировать и уложить в штабель отдельными рядами. В этих же целях перед штабелированием желательно калибрование толщины более дорогих пиломатериалов строжкой.

Рассмотрим способы укладки пиломатериалов в штабель. Для соблюдения вертикальности боковых стенок штабеля на погрузочной площадке устраивают упорные стенки с полками для прокладок. Конец стенки по ходу выкатки погруженного штабеля, дополнительно отдален от рельса на 3…5 см.Правильность положения и уклона этих стенок по отношению к рельсовому пути периодически проверяют габаритным штабельным шаблоном изготавливаемым в виде легкой переносной рамки из реек с ограничителями внизу для установки ее на рельсы. Таким шаблоном выверяют во время ремонта рельсовые пути у всех дверей сушильных камер и туннелей, а также у стенок погрузочной площадки; просевшие рельсы выправляют.

В случае укладки досок разной длины оба конца штабеля выравнивают. По бокам штабеля кладут более длинные доски, а в середине в разбежку по длине короткие ;при этом увеличивается ко-во прокладок .Свисающие (незажатые) концы досок за пределами штабеля и внутри него во время сушки будут испорчены(покороблены).

Для соблюдения правильного положения самого штабеля применяют фиксатор прокладок. Его основные детали опора и вертикальные швеллеры в пазы которых вставляют концы прокладок, накладываемых на погружаемый штабель. Не рекомендуется сдвоенная укладка даже тонких пиломатериалов, так как качество сушки древесины укладки получается низким. Уменьшается и производительность камер.

Как правило, в камеру можно загружать материал только одной породы и толщины. Разные сортименты можно высушивать вместе только при одинаковой расчетной продолжительности их просыхания, тщательно проверяя процесс. Лишь в камерах с естественной циркуляцией воздуха в верхнюю часть штабеля кладут более толстый материал и по нему ведут режим сушки .При этом достигается основная цель более равномерная просыхание материала по высоте штабеля.

Доски радиальной распиловки просыхают медленнее остальных той же толщины и того же бревна. К тому они меньше подвержены растрескиванию и короблению. Их желательно укладывать в вверхние 2-3 ряда штабеля.

В камерах с естественной циркуляцией воздуха , туннелях(ЦНИИМОД-24-29),при продольной штабелевке, материал укладывают со шпациями. Размер шпаций в середине ширины штабеля в 3 раза шире, чему боков штабеля. Более широкие доски кладут с обоих сторон штабеля. Ширина всех шпаций в ряду досок должна составлять 30..35% ширины штабеля. Обязательно соблюдение вертикальности всех шпаций по высоте штабеля,, в противном случае материал высохнет неравномерно(более замедленно в местах со слабой вертикальной циркуляции воздуха с узкими шпациями

В камерах со скоростной реверсивной циркуляцией воздуха доски укладывают в штабель без шпаций. При укладке брусков желательны небольшие шпации, поскольку все грани брусков при этом будут отдавать влагу и высохнут быстрее, а также равномернее по сечению.

При укладке коротких заготовок их размещают впритык, чтобы торцы взаимно закрывались(кроме заготовок, на концах которых, желательно пересушенных, будет нарезаться шип), а над местом стыка кладут прокладку, чтобы торцы не растрескивались.

Недопустимая укладка заготовок « в клетку» (с использованием этих же заготовок в виде прокладок).Следует применять в качестве прокладок, как правило , такие же сухие рейки , как и для укладки досок .Допускается использовать заготовки в качестве прокладок, если их толщина не более32 мм, а ширина находится в пределах 32…50мм при условии расстоянии между ними , т.е. шага таких прокладок не менее 400 мм. При загущенной укладке заготовок задерживается циркуляция воздуха и удаление влаги из « клетки».

4.3 Оборудование для формирования штабелей

Лифт Л-6,5 предназначен для формирования беспакетных сушильных штабелей вручную. Лифт устанавливают в котловане глубиной равной высоте штабеля. Формирование штабелей производят на трековую вагонетку, которую закатывают на платформу лифта. По мере заполнения штабеля платформа опускается, после окончания укладки штабеля платформу поднимают и штабель выкатывают на рельсовый путь.

Техническая характеристика лифта Л-65

Грузоподъемность. Т: 15,

Габариты подъемной платформы, мм:

Длина 6900

Ширина 2200

Ход платформы, мм: 2600

Наибольшая высота от уровня головки, рельса пола до верха рельса на платформе, мм: 715

Расстояние между стойками подъемных винтов, мм:

По длине 5000

По ширине 2480

Скорость перемещения платформы, м/с: 0,0104

Габариты приямка, мм:

Длина: 7000

Ширина: 3000

Высота: 3115

Масса кг: 2930

4.4 Оборудование для транспортирования штабелей

При формировании пакетного штабеля и сушке в камерах с фронтальной загрузкой для транспортировки пакетов применяются вилочные погрузчики 4008- М .

автопогрузчик

Модели 4008 – М – универсальная подёмно- транспортная машина большой производительности .

Он может работать с вилами длиной 1,5 м для перегрузки штучных грузов массой до 10 тонн и длиной 3 м для перемещения крупногабаритных грузов Автопогрузчик рекомендуется для перевозки сушильных пакетов и формирования из них сушильных штабелей . При этом необходимо увеличить длину вил до 2-х метров .Техническая характеристика автопогрузчика модели 4008-Мгрузоподъёмность , т

- на вилах длиной 1,5 м 10

- на вилах длиной 3 м 5

высота подъёма груза на вилах от грунта мм 500

скорость подъёма груза ,м/мин 7скорость передвижения по дорогам с твердым покрытием км/ч

-без груза до 16

с грузом до 10

двигатель ЗИЛ-157К

ведущий мост задний МАЗ-503А

габаритные размеры, мм

-длина с вилами 1,5 6600

- высота с опущенным грузоподъёмником 3780

- ширина 2660

5 Контроль качества сушки

К показателям качества сушки относятся:

- соответствие средней влажности высушенных пиломатериалов в штабеле заданной конечной влажности;

- величина отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней влажности пиломатериалов в штабеле;

- перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок);

- остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках).

Показатели качества сушки пиломатериалов (заготовок) подлежат нормированию. Нормы устанавливаются в зависимости от категории качества сушки и условий эксплуатации изделий (стр.8, /5/).

Нормативные показатели качества сушки пиломатериалов и заготовок

Таблица 5.1

Показатели качества сушки

Категория качества

I

II

III

0

Средняя конечная влажность пиломатериалов в штабеле (%)

7…10

7…15

10…15

16…20

Отклонение конечной влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля при толщине пиломатериалов:

менее 32

от 32 до 50

свыше 50

±2
±2
±2

±3
±3
±3

±4
±4
±4

±6
±4
±2,5

Перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок) при толщине, мм:

13…22

25…40

45…60

70…90

1,5
2,0
2,5
3,0

2,0
3,0
3,5
4,0

2,5
3,5
4,0
5,0

не контролируется

Условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубцов силовой секции), %

не более 1,5

не более 2,0

не контролируется

не контролируется

5.1 Контроль средней влажности высушенных пиломатериалов (заготовок).

Для определения средней влажности партии пиломатериалов из различных зон контролируемого штабеля отбирают не менее 9 досок (заготовок).

Из каждой отобранной доски (заготовки) на расстоянии не менее 0,3 м от торцов перпендикулярно длине вырезают два поперечных среза (секции влажности) размером вдоль волокон древесины 10 - 12 мм и определяют их влажность сушилъно-весовым методом. Влажность пиломатериалов штабеля вычисляют как среднее арифметическое из значений влажности отобранных досок (заготовок).

Влажность пиломатериалов (заготовок) в штабеле при толщине их не более 40 мм допускается контролировать индикатором влажности.

5.2 Контроль отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней конечной влажности пиломатериалов в штабеле.

Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) в штабеле от средней конечной контролируют по среднему квадратическому отклонению S, которое вычисляют с точностью до 0,1% по формуле

S =где: (5.1)

Wi- влажность отдельных секций, %;

Wcp ~ средняя влажность партии, %;

п - количество замеров или секций.

При отклонении S больше допустимого пиломатериалы (заготовки) подлежат влаготеплообработке или ;досушке.

5.3 Контроль перепада влажности по толщине пиломатериалов (заготовок).

Для определения перепада влажности по толщине (разность во влажности внутреннего и поверхностных слоев) пиломатериалов (заготовок) рядом с секциями влажности вырезают секции для определения послойной влажности. Секции выпиливают из пиломатериалов, отобранных из зоны штабеля с замедленным просыханием.

Количество пиломатериалов, из которых вырезают секции, должно быть не менее 5 для I категории качества, не менее 3 для П и Ш. При сушке по Ш категории качества перепад влажности контролируют в том случае, когда пиломатериалы поступают на раскрой по толщине.

Секции раскраивают (раскалывают) по схеме, показанной на рис. 5.1

Рис. 5.1

Схема раскроя секций послойной влажности: а - для пиломатериалов (заготовок) толщиной до 32 мм; б - для пиломатериалов (заготовок) толщиной более 32 мм; В - ширина пиломатериалов (заготовок); 1,3- поверхностные слои и 2 - внутренние слои древесины секций.

Влажность внутреннего слоя и поверхностных слоев (взвешиваемых вместе) у каждой секции определяют весовым методом.

Перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок) вычисляют по формуле:

W = Wвн – Wпов.,где: (5.2)

Wвн – влажность внутреннего слоя древесины секции, %;

Wпов – влажность поверхностных слоев (средняя) древесины секции, %.

Среднее значение перепада влажности по толщине пиломатериалов вычисляют по формуле:

Wср = где: (5.3) n - количество секций влажности.

5.4 Контроль остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах (заготовках).

Для контроля остаточных напряжений из пиломатериалов (заготовок), отобранных из зоны наиболее интенсивного просыхания, вырезают рядом с секциями влажности секции для определения напряжений (силовые секции).

Количество пиломатериалов (заготовок), из которых вырезают секции, зависит от категории качества сушки. Для 1 категории качества сушки принимают не менее 5 секций, для 2 категории – 3 секции, то есть вырезают секции из пяти или трех отобранных досок.

Секции выдерживают в сушильном шкафу в течение 2-3 часов при температуре 103 ± 2°С. После охлаждения секций в эксикаторе их раскраивают (ленточной пилой или лобзиком) по схеме, показанной на рис. 5.2

У каждой секции измеряют индикаторной скобкой или штангенциркулем с точностью до 0,1 мм толщину Т и расстояние T1 между внешними гранями зубцов

секции. При равенстве величин Т и T1 напряжений в пиломатериалах практически нет. Для пиломатериалов, высушиваемых по – II категориям качества, относительная деформация зубцов секций f (в вершине) не должна превышать 1,5 - 2%.

Относительную деформацию зубцов секции вычисляют по формуле в %

f = (5.4)

где L - длина зубца, мм.

За результат принимают среднее арифметическое значение отклонения зубцов контролируемых секций fср.

Среднюю конечную влажность пиломатериалов, отклонения влажности отдельных досок от средней, перепад влажности по толщине и остаточные напряжения допускается контролировать периодически при переходе на сушку пиломатериалов другой характеристики, при пуске камеры после ее ремонта или переналадки, а также по требованиям контрольных служб.

Текущую и конечную влажность древесины в камерах контролируют периодически.

Рис. 5.2

Схема раскроя секции напряжений: а - для пиломатериалов (заготовок) толщиной до 40мм;

б – для пиломатериалов (заготовок) толщиной более 40 мм; В - ширина пиломатериалов (заготовок); Т - толщина секции, мм; Т1 – расстояние между внешними гранями. зубцов, мм.

Список литературы

1 Об охране окружающей среды. Федеральный закон №7- ФЗ от 10.01 2002г.

2 Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. М., ЛП, 1987 г.

3 Милявская Р.Е. Сушка и защита древесины. Методические указания по выполнению курсового проекта.,1991г.

4 Богданов Е.С. Справочник по сушке древесины. М., ЛП, 1991г.

5 Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки., Архангельск., ОАО «Научдревпром-ЦНИИМОД»,2000г.

6 Расев А.И. «Сушка древесины» М., МГУл, 2007г.

7 Болдырев П.В. Сушка древесины.Санкт-Петербург, ПрофиКС, 2007г.

8 Серговский П.С. и др. «Гидротермическая обработка и консервирование древесины». М., ЛП, 1986 г.

Оглавление

Введение

Описание конструкции сушильной камеры

Технологический расчёт

Тепловой расчёт

Описание технологического процесса сушки

Контроль качества сушки

Список литературы


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

ист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Сохранность древесины в производственном потоке