Определение объема свежего и отработанного воздуха

Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги

Массу свежего и отработанного воздуха можно найти по формуле, m0 , кг/кг

m0 =,(2.26)

где d0 – влагосодержание свежего воздуха, г/кг , (при поступление свежего воз где духа из коридора управления или цеха d0 = 10¼12 г/кг );

d2 − влагосодержание влажного воздуха, г/кг.

Примем влагосодержание свежего воздуха d0 = 10 г/кг, и найдем массу свежего и отработанного воздуха, m0 , кг/кг, (формула 2.26)

m0 = 1000 / (306,2-10)= 3,4 кг/кг.

Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру

Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру,

V0 , м³/кгможно найти по следующему уравнению

V0 = ,(2.27)

где VПР.0 – приведенный удельный объем свежего воздуха, м³/кг ;

mр– расчетная масса испаряемой влаги, кг/с;

m0− масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

При температуре t0 = 20 °C приведенный удельный объем равен

VПР.0 » 0,87 м³/кг.

Найдем объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, V0

Зима: V0 = 0,052 * 3,28 * 0,87 = 0,15 м³/кг .

Объем отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры)

Объем отработанного воздуха, V0ТР , м³/с , можно найти по следующему уравнению

V0ТР =,(2.28)

где VПР.2 – приведенный удельный объем, м³/кг ;

mр– расчетная масса испаряемой влаги, кг/с ;

m0− масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

Найдем объем отработанного воздуха, выбрасываемого из камеры, Vотр

V0ТР = 0,052*3,4*1,52 = 0,27 м³/с .

Расчет приточно-вытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала определяется по формуле, fкан , м 2

fкан = ,(2.29)

где V0− объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, м³/с .

− скорость движения свежего воздуха в каналах, м/с.

Площадь поперечного сечения вытяжного канала определяется по формуле,fкан , м 2

fкан = ,(2.30)

где V0ТР − объем отработавшего агента сушки, м³/с ;

− скорость движения свежего воздуха в каналах, м/с.

Скорость движения свежего воздуха или отработавшего агента сушки в каналах принимается ориентировочно 2¼5 м/с .

Приточно-вытяжные каналы и трубы могут быть круглой, квадратной, прямоугольной или треугольной формы. Зная площадь поперечного сечения канала fкан , легко установить размеры каналов (диаметр, стороны квадрата или прямоугольника).

В камерах периодического действия с реверсивной циркуляцией приточно-вытяжные каналы принимаются с одинаковыми размерами.

Примем скорость свежего воздуха в приточном канале равной = 4 м/с.

Поскольку исследуемая камера имеет реверсивную циркуляцию, приравняем формулы для определения площади поперечного сечения и найдем скорость движения отработавшего агента сушки в вытяжном канале

= , (2.31)

= ,(2.32)

= (4*0,27) / 0,15 = 7,2 м/с .

По формуле (2.29) определим площадь поперечного сечения приточного и вытяжного каналов, fкан

fкан = 0,27 / 7,2 = 0,0375 м 2 .

Зная площадь поперечного сечения канала, можно найти его диаметр трубы для этого канала по формуле d, м

d = , d = = 0,154 м .

Определение расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение влаги из него и на теплопотери через ограждения камеры. Затраты тепла на прогрев ограждений, технологического и транспортного оборудования учитываются введением поправочных коэффициентов. Расчет ведется для зимних и среднегодовых условий.

Расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины

1. Для зимних условий расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины, qпр.1м3 , кДж/м³ , можно найти по формуле

qПР.1м3 = ,(2.33)

где rw – плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности Wн , кг/ м³;

rб – базисная плотность древесины расчетного материала, кг/м³ ;

Wн – начальная влажность расчетного материала, %;

Wг.ж − содержание незамерзшей связанной (гигроскопической) влаги, %;

g − скрытая теплота плавления льда, кДж/кг;

с(-) − средняя удельная теплоемкость при отрицательной температуре, кДж/кг*⁰С;

с(+)− средняя удельная теплоемкость при положительной температуре, кДж/кг*⁰С;

t о – начальная расчетная температура для зимних условий, °C;

t пр – температура древесины при ее прогреве, °C.

Плотность древесины расчетного материала можно найти как графическим методом, так и аналитическим, использовав следующую формулу, rW , кг/м³

rw = rБ(1 + 0,01 Wн ) .(2.34)

По табл. 1.2,с. 9 /1/ определим базисную плотность древесины сосны (расчетного материала), rБ=400 кг/м³ ,тогда плотность древесины расчетного материала , rW при начальной влажности 97 % будет равна

rw = 400∙ (1 + 0,01*97 ) = 788 кг/м³.

Средняя удельная теплоемкость древесины определяется по диаграмме на рис.13, с. 34, /2/ .При этом средняя температура древесины, t ср , °C, принимается

для с(-)t ср=  ,(2.35)

для с(+)t ср = .(2.36)

По табл.2.5, с. 39, /1/выберем начальную расчетную температуру для зимних условий в г.Чита: t 0 = -41 °C . А по табл. 2.4, с. 38 /1/ определим температуру древесины при ее прогреве t пр, причем из табличного значения необходимо вычесть 3°C .

Если толщина пиломатериалов S1= 25 мм , а режим нормальный, то температура древесины при ее прогреве будет равна

t пр = 94 – 3 = 91 °C .

Зная все необходимые величины по формулам (2.35) и (2.36) найдем среднюю отрицательную и положительную температуры

для с(-)t ср=-41/2 = -20,5 °C,

для с(+)t ср = 91/2 = 45,5°C .

По диаграмме на рис.13, с. 34, /2/ определим среднюю удельную теплоемкость древесины

с(-) = 2,0 кДж/кг*⁰С,

с(+)= 3,2 кДж/кг*⁰С .

Содержание незамерзшей связанной (гигроскопической) влаги определим по рис. 2.3, с. 37, /1/,WГ. Ж. = 14 %

По формуле (2.33) найдем расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины для зимних условий, qПР.1м3

qпр.1м3 == 358021,6 кДж/м³.

2. Для среднегодовых условий расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины, qпр.1м3 , кДж/м³ , можно найти по формуле

qпр.1м3 = rW с(+)(t ПР - t 0 ) ,(2.37)

где t 0 – среднегодовая температура древесины, °C;

с(+)− средняя удельная теплоемкость при положительной температуре, кДж/кг*⁰С;

t пр − температура древесины при ее прогреве, °C;

rw – плотность древесины расчетного материала при заданной начальной

влажности Wн , кг/м³;

Удельная теплоемкость древесины в формуле (2.37) определяется по той же диаграмме, что и для зимних условий (рис.13) при t ср

t ср=-3+94 / 2= 45,5 °C,

тогда средняя удельная теплоемкость при положительной температуре равна

с(+)= 3,2 кДж/кг*⁰С.

По формуле (2.37) найдем расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины для среднегодовых условий, qпр.1м3

qпр.1м3 = 788*2,0*(91-(-3,0))=148144 кДж/м³.

Удельный расход тепла при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги

Удельный расход тепла, qпр , кДж/кг , при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для зимних условий определяется по формуле

qпр = ,(2.38)

где qпр.1м3 − расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины для зимних условий, кДж/кг;

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

Удельный расход тепла, qПР , кДж/кг, при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для среднегодовых условий определяется по формуле

qпр =,(2.39)

где qпр.1м3 − расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины для среднегодовых условий, кДж/кг;

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

Найдем по формуле (2.38) удельный расход тепла, qпр при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для зимних условий

qпр = = 1005,68 кДж/кг.

По формуле (2.39) найдем удельный расход тепла, qпр при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для среднегодовых условий

qпр= = 416,13 кДж/кг .

Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для камер периодического действия

Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве, Qпр, кВт определяется по формуле

Qпр= ,(2.40)

где tпр – продолжительность прогрева, ч;

Е – вместимость камеры, м3;

qпр.1м3 − расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины для зимних условий, кДж/кг.

По формуле (2.40) определим общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для зимних условий, Qпр, взяв расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины, qпр.1м3 , для зимних условий

Qпр= 435,59 кВт.

Взяв расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины, qПР.1м3 , для среднегодовых условий определим общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для зимних условий, Qпр

Qпр=240,32 кВт.

Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушки воздухом, qисп , кДж/кг , можно опреде-лить по следующему выражению

qисп= 1000 ,(2.41)

где I2− теплосодержание воздуха на выходе из штабеля, кДж/кг;

I0− теплосодержание свежего (приточного) воздуха, кДж/кг;

d2 – влагосодержание воздуха на выходе из штабеля, г/кг;

d0 – влагосодержание свежего (приточного) воздуха, г/кг;

сВ – удельная теплоемкость воды, кДж/кг*⁰С;

tпр– температура нагретой влаги в древесине, °C.

В формуле (2.41) при поступлении воздуха из коридора управления или наружного воздуха летом допустимо принять d0 = 10 г/кг, I0= 46 кДж/кг; при постулении наружного воздуха зимой d0 = 1…2 г/кг, I0= -36,18 кДж/кг.

Воспользовавшись формулой (2.41) найдем удельный расход тепла на испарение влаги qиспв зимних условиях

qисп= 1000 * (892- (-36,18)/ (306,2-2) - 4,19*91 = 2669,93 кДж/кг

Для летних условий удельный расход тепла на испарение влаги qисп будет равен

qисп= 1000 * (892-46)/ (306,2-10) - 4,19*91= 2474,88 кДж/кг

Общий расход тепла на испарение влаги можно найти из выражения, Qисп , кВт

Qисп = qисп mр .(2.42)

Для зимних условий общий расход тепла на испарение влаги составит,

Qисп = 2669.93 * 0.0321 = 85,71 кВт.

Для летних условий общий расход тепла на испарение влаги соответственно составит

Qисп = 2474.8*0.0321= 79,44 кВт.