Реконструкция установки для сушки древесины (стр. 3 из 5)

тогда C₍₊₎=2,8кДж/кг^оС.

Расход тепла на нагревание древесины Q_нагрв секунду.

Секундный расход тепла подсчитывается для зимних и среднегодовых условий, кВт:

Q_нагр.=

, (2.32)

где ф_нагр- продолжительность нагревания древесины, ч; ориентировочно принимают для пиломатериалов мягких хвойных пород на каждый сантиметр толщины 1ч, а зимой 2ч.

Для зимних:

Q_нагр=

,

Для среднегодовых:

Q_нагр=

.

Удельный расход тепла q_нагр на нагревание древесины, приведенный к 1 кг. испаряемой влаги, кДж/кг.исп.влаги:

Для зимних условий:

q_нагр=

(2.33)

Для среднегодовых:

q_нагр=

Расход тепла на испарение влаги.

При сушке в паровоздушной среде удельный расход тепла на испарение влаги, кДж/кг

q_исп=1000

, (2.34)

гдеI₂– теплосодержание отработавшего агента сушки, выходящего из штабеля, кДж/кг, I₂=I₁;

I_о – теплосодержание свежего воздуха при t=20^oC;

С_в– удельная теплоемкость воды, С_в=4,19 кДж/кг;

t_м – температура нагретой влаги в древесине, принимают равной температуре t_м первой ступени режима.

Общий расход тепла на испарение влаги Q_исп в секунду, кВт

Q_исп.=q_исп.М_р=2892,6.0,0065=18,8 кВт (2.35)

2.2.8 Расчет теплопотерь через ограждения камеры

Потери тепла в секунду через ограждения камеры Q_огр. определяют по выражению:

Q_огр=F_огр .k (t₁-t_нар), (2.36)

где F_огр- площадь ограждения (подсчитывается отдельно для стен, перекрытия, дверей, пола), м²;

k- коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м² град.;

t_нар – температура вне сушильных камер.

Сушильные камеры будут находится в отапливаемом помещении, то t_нар=15^оС.

Коэффициент теплопередачи для многослойных ограждений необходимо рассчитать по формуле, Вт/м³град:

k=

(2.37)

где б_вн - коэффициент для внутренней поверхности ограждения, при сушке в паровоздушной среде б_вн=25Вт/м²град;

в₁, в₂,…. в_n– толщина слоев ограждения, м;

л₁, л₂ …. л_n - коэффициенты теплопроводности материалов, составляющие слои ограждений, Вт/м²град., (табл.12 [5]);

л_н – коэффициент теплопроводности для наружной поверхности ограждений, Вт/м²град., выходящих в отапливаемые помещения, л_н=9Вт/м²град.

Коэффициент теплопередачи пола k_пол принимают равным 0,5k наружной стены.

k_пол=0,5k_нар.ст (2.38)

За охлаждающую поверхность пола принимают полосу шириной 1 м вдоль наружной стены.

Для того чтобы исключить возможную конденсацию пара на внутренних поверхностях ограждений (пола, дверей, стен), к_огр должен удовлетворять условию:

к_огр£ 0.6 Вт/(м²хград).

Таблица 2.5 - Расчет площади поверхности ограждений сушильной камеры

Ограждения	Формула	Площадь, м2
Боковая наружняя стена	Fбок.ст=L.H	8,3.2,2 = 18,26
Торцовая задняя стена	Fт.ст = B.H	2,2.2,8 = 6,16
Торцовая передняя стена (без площади дверей)	Fт.ст = B.H – Fдв	2,2.2,8 – 4,4 = 1,76
Потолок	Fпот = L.B	8,3.2,8 = 23,24
Пол	Fпол=L+ 2(B-1)	8,3+ 2(2,8 – 1) = 11,9
Дверь	Fдв = b.h	2,2.2,0= 4,4

где L– длина боковой стены, м (8,3);

H, B – соответственно высота и ширина камеры, м(2,2; 2,8);

h, b – соответственно высота и ширина двери, м (2,2; 2,0).

Удельный расход тепла на потери через ограждения камеры, кДж/кг.исп.влаги:

g_огр= ∑Q_огр/М_с=3,22/0,004=805,0 кДж/кг.исп.влаги (2.39)

Суммарный удельный расход тепла на сушку древесины.

Подсчитывают для среднегодовых условий:

g_суш.=(g_нагр.+g_исп.+g_огр.)с_1, (2.40)

где с₁– коэффициент, учитывающий неизбежные потери на нагревание ограждений и конструкций камеры, транспортных средств; утечку через не плотности и вынос тепла штабелем после его сушки и др., с₁=1.3.

g_суш=(525,39+2892,6+805,0)1,3=5489,9кДж/кг.исп.влаги

2.2.9 Выбор типа и расчет теплоотдающей площади калорифера

Подбор типа калорифера.

В качестве источника тепла в лесосушильной камере ИУ-1гв использованы биметаллические водяные калориферы.

Тепловая мощность калорифера.

Тепловую мощность калорифера рассчитывают по максимальному расходу тепла в период сушки в зимних условиях по формуле:

Q_к=(Q_исп + åQ_огр)с₂, (2.41)

где Q_исп– расход тепла на испарение влаги, кВт;

åQ_огр – теплопотери через ограждения камеры в зимних условиях, кВт;

с₂ – коэффициент запаса на неучтенный расход, на возможное ухудшение теплоотдачи калорифера в процессе эксплуатации по причине, например, загрязнения, с₂=1.1 – 1.3

Q_к=(18,8 + 3,22)х1,2=26,4кВт

Расчет поверхности нагрева калорифера.

F_к=1000 Q_к с₃/кк(t_т – t_с) = 1000.26,4.1,2/21,35(84-61)=64,5 м² , (2.42)

где кк – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²х⁰С);

t_т – температура теплоносителя, (84 ⁰С);

t_с – температура нагреваемой среды в камере, (61⁰С);

с₃ – коэффициент запаса (с₃ = 1.2).

Живое сечение калорифера:

F_{ж.сеч.кал.} = f_{ж.сеч.кал}.n_к = 2,5х1 = 2,5 м², (2.43)

где f_{ж.сеч.кал}– живое сечение для прохода агента сушки одного калорифера, м²

n_к– количество калориферов в одном ряду, перпендикулярном потоку агента сушки.

Скорость агента сушки через калорифер:

v_к = V_ц/ F_{ж.сеч.кал}=11,7 /2,5 = 4,68 м/с. (2.44)

Коэффициент теплопередачи калорифера:

k = 10,2 .v_к ^0,48 = 21,39 Вт/(м²х⁰С). (2.45)

Количество калориферов из биметаллических труб на одну сушильную камеру:

n_k= F_k/¦_k, (2.46)

где ¦_k – площадь нагрева одного биметаллического водяного калорифера данной марки.

n_k=64,5/136,02=0,5

Принимаем 1 биметаллический водяной калорифер КСк3-12 .

2.2.10 Определение расхода воды

Расход воды на одну сушильную камеру

D_г.в = Q_k /c_вr_вDt = 26,4/4,19.945.15 = 0, 0004 м³/сек или 1,44 м³/час, (2.47)

где Q_k – тепловая мощность калорифера, кВт;

с_в – теплоемкость воды,

r_в – плотность воды, кг/м³;

Dt – разница между температурой воды на входе к калорифер и на выходе из калорифера.

Скорость воды:

V_в = D_г.в / f_ж.сеч = 0,0004 / 0,0022 =0,18 м/с (2.48)

где f_ж.сеч – площадь трубы калорифера.

Годовая потребность в горячей воде:

D_г = 335.24.n.D_г.в = 335.24.5.1,44 = 5,78.10⁴ м³(2.49)

где 24- число часов в сутках; 335 – число рабочих дней в году;

n– число камер, в которых идет сушка.

2.2.11 Определение диаметров трубопроводов

Рассчитанные значения диаметров труб сравниваются со стандартными диаметрами (условным проходом) и принимаются ближайшие большие значения по ГОСТ 3262 – 72 “Трубы стальные водопроводные” (условный проход 6. 8, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 90, 100, 125, 150 мм).

Диаметр магистрального трубопровода, м:

d_маг= Ö1,27Р_цех/3600r_вV_в, (2.50)

где r_в – плотность воды, кг/м³;

Р_цех – расход воды на сушильный цех, м³/час;

Vв -скорость движения воды, принимаем 0,001 м/с.

Р_цех =nкам.D_г.в , (2.51)

Р_цех = 20.1,44=28,8 м³/час;

d_маг= Ö1,27.28,8/3600.945.0,001 =0,098м

Принимаем трубу 100х2.8 ГОСТ 3262 – 75.

Диаметр трубы (отвода) к коллектору камеры, м:

d_к= Ö1,27 D_г.в/3600r_вV_в, (2.52)

Vв -скорость движения воды, принимаем 0,001 м/с.

d_к=Ö1,27.1,44/3600.945.0,001=0,022м

Принимаем трубу 25х2.8 ГОСТ 3262 – 75.

Диаметр трубы к калориферу камеры, м

d_к=Ö1,27Р_в/3600r_вV_в, (2.53)

где Р_в – расход воды на сушку, м³/ч;

d_к=Ö1,27.2.10^-4/3600.945.0,001 =0,00026м

Принимаем трубу 25х2.8 ГОСТ 3262 – 75