Расчет и проектирование лесосушильной камеры

ВВЕДЕНИЕ

В состав лесопильно-деревообрабатывающих предприятий, как правило, входит целый ряд объектов, одним из которых является лесосушильный цех. Проектирование лесосушильных камер и цехов предусматривает решение следующих задач:

  • целесообразный выбор места лесосушильного цеха на генеральном плане предприятия в зависимости от расположения сортировочной площадки лесопильного цеха, склада пиломатериалов для атмосферной сушки и деревообрабатывающих цехов потребителей;
  • обоснованная программа объема сушки пиломатериалов или заготовок;
  • применение совершенных лесосушильных камер, прогрессивной технологии и режимов сушки, средств автоматики для контроля и управления процессом с целью обеспечения высокого качества сушки пиломатериалов;
  • применение современных средств механизации по формированию, разработки и транспортированию сушильных штабелей и пакетов, разработка рациональных транспортных схем;
  • максимальное снижение себестоимости сушки;
  • внедрение научной организации труда и высокой культуры производства;
  • создание комфортных условий труда и отдыха работающего персонала лесосушильных цехов;

Проектирование лесопильно-деревообрабатывающих предприятий, в том числе и лесосушильных цехов, регламентируется общегосударственными нормативными документами. По требованиям, которые предъявляются к проектам этими документами, установки для сушки древесин могут быть разделены на две группу: 1)стационарные, включающие в себя строительные элементы и сооружения ; 2) сборно-металлические заводского изготовления.

В настоящем курсовом проекте производятся технологический, тепловой и аэродинамический расчеты лесосушильной камеры типа КБ ММСК-1, которая является камерой периодического действия в стационарном исполнении. Камера предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и твердых лиственных пород нормальным режимом в паровоздушной среде.

Таблица 1

Краткая техническая характеристика камеры 2КБ ММСК-12

Показатели камеры

Числовые значения показателей камеры

Габаритные размеры штабеля

длина, м

6.50

ширина, м

1.80

высота, м

2.60

Число штабелей, загружаемых в камеру

2

Внутренние размеры камеры

длина, м

14.00

ширина, м

3.12

высота, м

4.45

Устройство для обеспечения циркуляции агента сушки

Осевой реверсивный вентилятор

Число вентиляторов

6

Тип калорифера

Чугунные ребристые трубы

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

Конечной целью технологического расчета является определение количества камер для высушивания заданного годового объема пиломатериалов или определение производственной мощности лесосушильного цеха при известных типах и количестве камер.

Технологический расчет для известного типа камер или вновь проектируемой камеры выполняется в определенной последовательности:

  1. Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала.
  2. Определение производительности камер в условном материале.
  3. Определение необходимого количества камер.
  4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка) при известном количестве и типе камер.

Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала

Для учета производительности лесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учетная единица-кубометр условного материала, которому эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 до конечной 12 %.

Объем высушенного пиломатериала заданной спецификации Фi, м3 ,пересчитывается в объем условного материала Уi, м3, по формуле

Уi = КiФi,(1.1)

где Фi - объем высушенных или подлежащих сушке фактических пиломатериалов данного размера и породы, м3;

Кi - коэффициент пересчета, определяется по формуле

Кi= КtКЕ,(1.2)

где Кt- коэффициент продолжительности оборота камеры ;

КE - коэффициент вместимости камеры.

Коэффициент вместимости камеры определяется отношением коэффициентов объемного заполнения штабеля условным bУ и фактическим bф материалом

КE = ,(1.3)

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным bу или фактическим материалом bф равен произведению коэффициентов заполнения штабеля по высоте bВ, ширинеbш и длине bдл . С учетом объемной усушки пиломатериалов У0 величина коэффициента объемного заполнения штабеля условным bу или фактическим материалом bф находится по формуле

bф=bдл ,(1.4)

Коэффициент заполнения штабеля по высоте b в зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок Sпр

bВ= ,(1.5)

Для штабелей высотой до 3.0 м толщина прокладок Sпр=25 мм.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине bш зависит от способ укладки (со шпациями, без шпаций) и вида пиломатериалов (обрезные, необрезные). Значения коэффициента заполнения штабеля по ширине bш выбираются по табл.1.1, с.8 /1/ . Коэффициент заполнения штабеля по длине bдл равен отношению средней длины пиломатериалов lср в штабеле к его габаритной длине lгаб.шт. Если в штабель укладываются доски без сортировки по длине, то средний коэффициент заполнения штабеля по длине bдл принимается равным 0,85. Для условного материала коэффициент заполнения штабеля по длине bдл = 0,85.

При укладке заготовок, уложенных «торец в торец», их количество по длине штабеля составит

nд = ,(1.6)

где lзаг - длина заготовок, м;

lгаб.шт - габаритная длина штабеля, м (по паспортным данным камеры ).

Округлив количество заготовок nд до целого в меньшую сторону, можно определить коэффициент заполнения штабеля по длине

bд = ,(1.7)

где nд¢- количество заготовок по длине штабеля после округления до целого в сторону уменьшения, шт.

Объемную усушку У0 , %, предлагается определять так

У0 = К0 (Wном -Wк),(1.8)

где К0 - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины;

Wном- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, % ;

-конечная влажность высушенных пиломатериалов, %.

По ГОСТ 8486-86 для пиломатериалов внутреннего потребления и экспортных номинальная влажность равна Wном = 20 % . Если ³Wном, то в формулу (1.4) объемная усушка проставляется со своим знаком.

Для условного материала объемная усушка У0 , % ,равна

У0 = 0,44 (20 -12) = 3,52 % .

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом для камер со средней и мощной циркуляции рекомендуется принимать

bу = .

Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля

фактическими пиломатериалами bф и условным материалом bу

За условный материал принимают обрезные сосновые доски, размером40x150x5500ммс начальной и конечной влажностями соответственно

Wн = 60 %, Wк = 12 %.

По формуле (1.5) рассчитаем коэффициент заполнения штабеля по высоте

bВ =40 / (25+40) = 0,615,

Ранее говорилось, что для условного материала коэффициент заполнения штабеля по длине bдл = 0,85, объемная усушка У0 = 3,52 %, коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом bу = 0,454 . По табл.1.1, с.8 /1/ значение коэффициента заполнения штабеля по ширине для обрезных пиломатериалов, уложенных без шпаций bш = 0,90 .

Определим коэффициент заполнения штабеля по высоте фактическим пиломатериалом для сосновых обрезных досок размером 40x150x5500 мм.

По формуле (1.5) находим коэффициент заполнения штабеля объемного заполнения по высоте

Коэффициент объемного заполнения по длине находится по следующему выражению

bдл ,(1.9)

где I заг − длина пиломатериала по спецификации, м; I габ.шт − габаритной длине штабеля, м.

bдл = (5.5*1) / 6.5= 0,85;

По табл. 1.1, с.8 /1/, выбираем коэффициент заполнения штабеля по ширине bш = 0,90 , а по табл. 1.2, с. 9/1/, выбираем коэффициент объемной усушки для сосны, К0 = 0,44 . Имея необходимые данные, по выражению (1.8) находим объемную усушку

У0 = 0,44 (20 - 8) = 5,28 %.

По формуле (1.4) вычислим коэффициент объемного заполнения штабеля фактическим пиломатериалом

bф = 0,5*0,9*0,85 / ((100-5,28) / 100) = 0,36.

Коэффициент вместимости камеры определяется по выражению (1.3)

КE = 0.454 / 0.36 = 1,26.

Аналогично определяются значения коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами для всех остальных спецификаций задания. Результаты расчетов коэффициента объемного заполнения штабеля условным bу и фактическим материалом bф сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами bф и условным материалом bу

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм

коэффициет заполнения штабеля по высоте bВ

Коэффициент заполнения штабеля по ширинеbш

Коэффициент заполнения штабеля по длине bд

коэффициент объемной усушки, К0


1.Сосна, обрезной пиломатериал 25x150x5500

0,500

0,9

0,85

0,44


2.Пихта, Необрезной пиломатериал 50xРШx6500

0,600

0,6

1

0,39


3.Лиственница, необрезной пиломатериал 32xРШx5000

0,561

0,6

0,77

0,52


4.Берёза, 28x170x6000

0,528

0,9

0,92

0,54

5.Бук, заготовки 40x40x970

0,615

0,9

0,89

0,47


6.Ясень, Заготовки 22x130x6500

0,705

0,9

1,024

0,45


7.Сосна, условный материал 40x150x5500

0,615

0,9

0,850

0,44


 

Номинальая влажность Wном,%

Конечная влажность Wк,%

Объемная усушка У0,%

Коэффициент объемного заполнения штабеля bф,bу

Коэффициент вместимости камеры КE

20

8

5,28

0,36

1,26

20

8

4,68

0,34

1,34

20

8

6,24

0,24

1,89

20

8

6,48

0,41

1,11

20

8

5,64

0,46

0,99

20

8

5,4

0,62

0,73

20

8

3,52

0,454

3.4

Коэффициент продолжительности оборота камеры определяется по формуле

Кt = , (1.10)

где tоб. ф - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;

tоб. у - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.

Продолжительность одного оборота при сушке фактического (tоб.ф ) или условного (tоб.у ) материала для камер периодического действия (в сутках) определяются по следующим выражениям

tоб. ф = tсуш + tзагр. , (1.11)

tоб. у = tсуш + tзагр. , (1.12)

где tсуш - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток;

tзагр. - продолжительность загрузки и выгрузки материала, суток. При механизированной загрузке и выгрузке принимается равной 0,1 суток.

Общая продолжительность сушки (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находится по выражению

tсуш = tисхАРАЦАКАВАД , (1.13)

где tисх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы, толщины S1 и ширины S2,ч;

АР – коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки;

АЦ – коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляциивоздуха в камере;

АК – коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и характеризующий среднюю длительность влаготеплообработок;

АВ – коэффициент, учитывающий начальную (Wн) и конечную (Wк) влажность древесины;

Ад – коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительнось процесса;