Page 5 | Расчет и проектирование лесосушильной камеры | Курсовые проекты Page 5 | Расчет и проектирование лесосушильной камеры | Курсовые проекты Page 5 | Расчет и проектирование лесосушильной камеры | Курсовые проекты

Главное меню

Карта сайта
Главная
Курсовые работы
Отчеты по практикам
Лабораторные работы
Методические пособия
Рефераты
Дипломы
Лекции



Расчет и проектирование лесосушильной камеры

 

Потери тепла через ограждения камеры

Теплопотери через ограждения камеры в единицу времени определяются по следующему выражению,Qог , кВт

Qог = Fогk( tc- to ) 10-3 ,(2.43)

где Fог − суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м2;

k – коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения камеры, Вт/(м2 ˚С);

tc− температура среды в камере, °C ;

to– расчетная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых условий, °C.

Схема к расчету потерь тепла через ограждения камеры 2КБ ММСК-12

Рис. 1

На рис. 1 схематично показана камера периодического действия с внутренними размерами L (длина), B (ширина), H (высота) и размерами одностворчатой двери шириной b и высотой h . Расчет теплопотерь производится отдельно для наружной боковой стены (Fбок = LH), торцовой стены, выходящей в коридор управления (F'торц = BH), торцовой стены, выходящей в траверсный коридор F"торц = ( F'торц- Fдв ), двери (Fдв = bh), перекрытия (Fпот = BL) и пола (Fпол = BL) камеры. Это вызвано тем, что материал и толщина ограждений различны, а температура наружной среды неодинакова.Температура наружной среды для стационарных камер, если они находятся внутри здания сушильного цеха и не соприкасаются с наружным воздухом, берётся одинаковой для всех ограждений (15…20 °C). Для пола можно брать 8…12 °C. Расчёт ведётся, как правило, для крайней камеры блока без учёта потерь через междукамерную боковую стенку.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общеизвестной формуле, k , Вт/(м2 ˚С)

k = ,(2.44)

где aвн−коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м2 ˚С)

aн−коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м2 ˚С)

d1 , d2 , ¼dn− толщина слоев ограждений, м;

l1 , l2 , ¼ln – коэффициент теплопроводности материалов соответствующих слоев ограждений, Вт/(м2 ˚С)

Коэффициент теплопередачи пола kпол , Вт/(м2 ˚С), принимается равным половине коэффициента теплопередачи наружной стены

kпол = 0.5 kст ,(2.45)

При проектировании современных лесосушильных камер коэффициент теплопередачи ограждений не должен превышать k £ 0.7 во избежание конденсации водяных паров сушильного агента на внутренних поверхностях ограждений.

Температура среды для камер периодического действия принимается равной средней температуре агента сушки на входе и выходе из штабеля, то есть tс, °C

tс = (t1+t2) / 2; (2.46)

где t1 – температура воздуха в сухом конце камеры, (берется по режиму), °C;

t2 – температура в сыром конце камеры (см. п. 2.5.3.), °C.

tс = (84+81,8) / 2 =82,9 °C.

Расчет поверхности ограждений камеры целесообразно выполнять по форме таблицы 6.

Таблица 6

Расчет поверхности ограждений камеры

Наименование ограждений

Формула

Площадь, м2

1.Наружная боковая стена

Fбок = L∙H

14*4,45 = 62,3

2.Торцовая стена со стороны коридора управления

F'торц = B∙H

3,12*4,45 = 13,884

3.Торцовая стена со стороны траверсного коридора без учета площади дверей

F"торц =F'торц- Fдв

13,884-6 = 7,884

4.Перекрытие

Fпот = B∙L

3,12*14=43,68

5.Пол

Fпол = B∙L

3,12*14=43,68

6.Дверь

Fдв =2∙b∙h

2*3=6

Схемы многослойных ограждений для камеры типа КБ ММСК-1

Рис. 2

Рассчитаем коэффициент теплопередачи для наружной боковой стены, Вт/(м2*0С) ;kст , по формуле (2.44), если используемые материалы

– кирпич lк=0,8 Вт/(м2*0С) ; lв=0,07 Вт/(м2*0С) ; dв=60мм; штукатурная цементная, lш=0,9 Вт/(м2*0С) ;

kст = 1 / ( 1/25 + 0,380/0,8 + 0,06/0,07 + 0,003/09 + 1/9 ) = 0,67 Вт/(м2 ˚С)

Коэффициент теплопередачи полаkпол , Вт/(м2*0С) , в таком случае будет равен

kпол = 0,5*0,67= 0,34 Вт/(м2*0С) .

Рассчитаем коэффициент теплопередачи для перекрытия, kпот , Вт/(м2*0С), если используемые материалы

– бетон, lбет=1,45 Вт/(м2*0С) , dб=300 мм; вата минеральная, lв=0,07 Вт/(м2*0С) ,

dв=70мм; рубероид, lруб=0,17 Вт/(м2*0С) ,

dп=300мм; штукатурка цементная, lв=0,9 Вт/(м2*0С) , dруб=2 мм (по формуле 2.44)

Kпот= 0,47 Вт/(м2 ˚С)

Для изготовления двери применяются следующие материалы: сталь строительная, lст=58 Вт/(м2 ˚С) , dст=5мм; асбоцементная плита,

lасб=0,13 Вт/(м2*0С) , dасб=7мм; вата минеральная, lв=0,07 Вт/(м2*0С) , dв=85мм; алюминий,

lал=240 Вт/(м2*0С) , dал=5мм.

В соответсвии с этим по формуле 2.44 коэффициент теплопередачи двери kдв Вт/(м2*0С) , равен

Kдв = 0,7 Вт/(м2 ˚С)

Примем расчетную температуру наружного воздуха to =15 °C . Для расчета потерь тепла через пол to =10 °C . Расчет тепла через ограждения удобно вести по форме таблице 7.

Таблица 7

Расчет потерь через ограждения

Наименованиеограждений

Fог, м2

kогр, Вт/(м2*0С)

tс, °C

to , °C

tс - to , °C

Qог , кВт

1.Наружная боковая стена

62,3

0,67

74,62

15

59,62

2,489

2.Торцовая стена со стороны коридора управления

13,884

0,67

74,62

15

59,62

0,55

3.Торцовая стена со стороны траверсного коридора без учета площади дверей

7,884

0,67

74,62

15

59,62

0,315

4.Перекрытие

43,68

0,47

74,62

15

59,62

1,226

5.Пол

43,68

0,34

74,62

10

64,62

0,961

6.Дверь

6

0,7

74,62

15

59,62

0,25

Общие потери теплаSQог = 5,791кВт

По примечанию с.44 /1/ суммарные теплопотери через ограждения Qог увеличивают в 1,5 раза, следовательно суммарные теплопотери через ограждения будут равны SQо

SQог=5,791·1,5=8,687 кВт

Удельный расход тепла на потери через ограждения высчитывается по формуле, qогр , кДж/кг

qогр = ;(2.47)

Подставим данные и найдем удельный расход тепла, qогр

qогр = 8,687 / 0,0247 = 351,700 кДж/кг .

Определение удельного расхода тепла на сушку

Удельный расход тепла на сушку можно вычислить по следующему выражению, qсуш , кДж/кг

qсуш = (qпр +qисп + qогр) с1 ,(2.48)

где с1− коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.;

qпр − удельный расход тепла при начальном прогреве на 1кг испаряемой влаги, кДж/кг;

qисп −удельный расход тепла на испарение влаги, кДж/кг;

qогр −удельный расход тепла на потери через ограждения кДж/кг.

Найдем удельный расход тепла на сушку в зимние время года, qсуш

qсуш = ( 1005,68 +2669,93 +351,700)∙1,2 =4832,77 кДж/кг .

Найдем удельный расход тепла на сушку в летнее время года, qсуш

qсуш = (416,13 + 2474,8+351,700)∙1,2 =3891,156 кДж/кг.

Определение расхода тепла на 1 м3 расчетного материала

Вычисление удельного расхода тепла на 1 м3 расчетного материала производится для среднегодовых условий по формуле, qсуш 1м3 , кДж/кг

qсуш 1м3 =qсуш m 1м3 , (2.49)

где m1 м3 − масса влаги, испаряемая из 1 м3 пиломатериалов, кг/м3.

qсуш− удельный расход тепла на сушку можно вычислить по следующемувыражению, кДж/кг.

Подставим известные величины и определим удельный расход тепла на 1 м3 расчетного материала, qсуш 1м3

qсуш 1м3 = 3891,156∙356=1385251,536 кДж/кг

Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

Выбор типа калорифера

Из всего многообразия серийно выпускаемых калориферов для лесосушильных камер КБ ММСК-1 до настоящего времени используются чугунные ребристые трубы, калориферы из которых размещаются на продольных стенках камеры.

Тепловая мощность калорифера

Тепловая мощность калорифера, то есть количество передаваемой им в единицу времени тепловой энергии в кВт, определяется расходом тепла на сушку в единицу времени для зимних условий. Для камер периодического действия тепловую мощность калорифера определяют по формуле, Qк , кВт

Qк = (Qисп + SQогр )с2 ,(2.50)

где Qисп − общий расход тепла на испарение влаги, кВт;

Qог− теплопотери через ограждения камеры, кВт;

с2– коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку, с2 = 1,3 .

Подставим все данные и найдем тепловую мощность калорифера, Qк

Qк = (85,71 + 8,742)∙1,2 =113,34 кВт.

Расчет поверхности нагрева калорифера

Поверхность нагрева калорифера вычисляется по формуле, Fк, м2

Fк = ;(2.51)

где k– коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2*0С) ;

Qк − тепловая мощность калорифера, кВт;

tТ – температура теплоносителя (пар), °C ;

tс – температура нагреваемой среды в камере (воздух, перегретый пар), °C ;

с3 – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера.

Температура и плотность теплоносителя зависят от его давления и принимаются по табл. 2.9, с 41,/1/. Известно что давление пара в калорифере равно 0,32 МПа, тогда методом интерполирования найдём температуру теплоносителя tТ,°C

.

Сперва установим условную поверхность нагрева калорифера Fк.у., м2по следующей формуле

Fк.у.= 18 ∙ Eусл .,(2.52)

где Eусл − вместимость камеры в условном материале, м3

Вместимость камеры можно рассчитать по формуле

Еусл=Г ∙ bу(2,53)

Где Г − габаритный объём всех штабелей в камере, м3

bу − коэффициент объёмного заполнения штабеляусловным материалом, bу = 0,454

Габаритный объём всех штабелей в камере мы определим по формуле (2.23)Г=60,84м3

Подставим значения в формулу (2.53)

Еусл = 60,84 ∙ 0,454 = 27,621 , м3

Имея все необходимые данные, найдём условную поверхность нагрева калорифера, Fпр. , м2

Fпр.тр.= 18 ∙ 27,621 = 497,18 м2

Зная условную поверхность нагрева калорифераи поверхность нагрева одной трубки этого калорифера fк = 4м2 можем найти предполагаемое число трубок по формуле, nk

nk= , (2.54)

подставим данные и вычислим nk

nk= 497,18 / 4 = 124

Калориферы в камере расположены на продольных стенах камеры. При 124 трубах в камере количество ниток будет равно 20,поскольку в одной нитке содержится 6 двухметровых труб. Размещаем с каждой стороны 10 ниток.

Определим площадь живого сечения калорифера, Fж.с.ч , м2

Fж.сеч.к = Fкан − Fпр.тр., (2.55)

где Fкан− площадь сечения канала, перпендикулярная потоку движения воздуха,в котором расположены трубы, м2;

Fпр.тр.− площадь проекции одной трубы, м2;

Площадь сечения канала можно найти по формуле

Fкан = B ∙ L

где В − ширина канала в плоскости, перпендикулярной потоку, м,

L − длина канала, м

Площадь проекции трубы в плоскости, перпендикулярной потоку можно найти по формуле Fкал. = m ∙ n ∙ f

гдеm − количество ниток калорифера в данном сечении,

n − количество трубок в нитке,

f − площадь проекции одной трубы, м2 (для труб длиной 2 м равна 0,185 м2 )

Подставим значения в формулы (2.44), (2.45) и (2.46) для коридорного расположения труб

Fпр.тр. = 1 ∙ 6 ∙ 0,185 = 1,11 , м2

Fкан = 0,6 ∙ 14 = 8,4 , м2

F ж.сеч.к = 8,4 − 1,11 = 7,29 , м2

Зная площадь живого сечения можно определить скорость циркуляции агента сушки через калорифер, vк , м/с , по формуле

vк = ,(2.56)

где – объём циркулирующего агента сушки, м3/с,

– живое сечение калорифера,м2

Подставим все значения и найдём скорость циркуляции агента сушки через калорифер, vк , м/с

vк =45,63/7,29=6,26 м/с .

Коэффициент теплопередачи калорифера k определяется по приведенной скорости, то есть k = f (v0).

Приведенная скорость определятся по формуле, v0, м/с

v0 = ,(2.57 )

где r0 – плотность воздуха, равная при t = 0 °C и Р = 101325 Па.

v0=0,86*6,26/1,3 = 4,14 м/с .

Зная приведенную скорость определим коэффициент теплопередачи калорифера по следующей формуле,k, Вт/(м2*0С)

k = А v0Х, (2.58 )

где А,х – коэффициенты, зависящие от способа размещения труб по ходу движения агента сушки.

В соответствии с этими коэффициентами найдем коэффициент теплопередачи калорифера, k , Вт/(м2*0С)

k =10,2*4,140,4 =17,96 Вт/(м2*0С).

Теперь определим коэффициент теплопередачи для однорядного расположения калорифера. Для этого сначала определим площадь живого сеченияF ж.сеч.к , м2 по формулам (2.44 ), (2.45), (2.46)

Fкал. = 10∙ 6 ∙ 0,185 = 11,1, м2

F кан = 2,6 ∙14 = 36,4, м2

F ж.сеч.к = 36,4 – 11,1=25,3, м2

Зная площадь живого сечения калорифера, по формуле (2.56)определим скорость агента сушки через калорифер vк , м/с

Vк= 45,63 / 25,3 = 1,8 м/с

Теперь по формуле ( 2.57) определим приведённую скорость агента сушки

v02 , м/с

v02= 0,86*1,8 / 1,3 = 1,19 м/с

Определим коэффициент теплопередачи k2 Вт/(м2*0С), по формуле (2.58)

k2 = 8,4 *1,190,36=8,94 Вт/ (м2*0С)

Общий коэффициент теплопередачи калорифера k, Вт/(м2*0С), определяется как среднее арифметическое

k= (k1 + k2) /2

Подставим найденные значения коэффициентов и найдём среднее k, Вт/(м2*0С)

k= (17.96+8.94) / 2 =13.45 м/с

Зная значение коэффициента теплопередачи k по формуле ( 2.51) можем определить действительную площадь нагрева калорифера Fк, м2

Fк =(1000*113,31*1,1) / (13,45 8 (135,3-82,9) = 176,89 , м2

Теперь найдём количество трубок калорифера по формуле

n= ,

n= 176.89/4=44