顶风式木材干燥室的设计.doc
- 文档编号:15490564
- 上传时间:2023-07-05
- 格式:DOC
- 页数:13
- 大小:625.50KB
顶风式木材干燥室的设计.doc
《顶风式木材干燥室的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《顶风式木材干燥室的设计.doc(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
目录
一、干燥条件 2
二、干燥时数量的计算 2
(一)规定材堆和干燥室的尺寸 2
(二)计算一件干燥室的容量V 2
(三)确定干燥室全年周转次数H 3
(四)确定需要的干燥室数 3
三、热力计算 4
(一)水分蒸发量的计算 4
(二)新鲜空气量与循环空气量的确定 4
(三)干燥过程中热消耗量的确定 5
1.预热的热消耗量 5
2.蒸发木材水分的热消耗量 5
3.透过干燥室的壳体的热损失 6
4.干燥过程中总的单位热消耗量 7
(四)加热器散热面积的确定 7
1.平均每小时应由加热器供给的热量 7
2.一间干燥室应配置加热器的散热表面积 7
(五)干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管道的确定 8
1.预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量 8
2.干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量 9
3.干燥车间每小时的蒸汽消耗量 9
4.干燥1木料的平均蒸汽消耗量 9
5.蒸汽主管直径 9
6.一间干燥室凝结水输送管直径 9
四、空气动力计算 9
(一)1段风机壳的阻力 9
(二)加热器处的阻力 10
(三)材堆的阻力 10
(四)其它局部阻力 10
(五)干燥室内气流循环的阻力 11
五、通风机的选择及其所需要的功率 11
六、进、排气道的计算 12
七、干燥车间布置及干燥室的技术经济指标
顶风式木材干燥室的设计
一、设计条件
某家具厂每年必须干燥8000m³成材,要求的最终含水率为8%,拟建木材干燥车间。
该厂有蒸汽设备,有电能供应;地下水位低于地面1.5m;厂内运输轨距1m。
建厂地点的气候条件:
冬季最冷月份平均温度4℃,冬季最低温度-10℃,年平均温度为18℃。
全年被干木材的明细表见表1。
表1被干木材的树种、规格、含水率与材积
树种
材种
厚度
mm
宽度
mm
长度
m
初含水率
(%)
终含水率
(%)
材积
松木
板材
30
110
4
80
8
2000
毛边材
50
150
4
80
8
700
落叶松
板材
40
150
4
70
8
500
板材
25
100
2
70
8
500
水曲柳
板材
30
110
4
100
8
1000
毛边材
60
150
4
100
8
1500
云杉
板材
50
110
4
90
8
800
毛边材
30
120
2
90
8
1000
二、干燥室数量的计算
(一)规定材堆和干燥室的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数:
长度(l) 6.8m
宽度(b) 2m
高度(h) 2.8m
堆数 2
干燥室的内部尺寸
长度(l) 12m
宽度(b) 3m
高度(h) 4m(风机间高1m)
(二)计算一件干燥室的容量V
按25mm厚的木料计算,堆垛用25mm厚的隔条。
按下列公式计算
V=×=m×l×b×h×=2×6.8×2×2.8×0.557=42.42㎡
式中:
的数值在计算干燥室的全年干燥室的全年干燥量时,应以全年被干木料的加权平均厚度的数值来确定,即
==39.68mm
根据整边材平均厚度40mm查表(参考《木材干燥学》教材,以下相同),确定边为0.557。
(三)确定干燥室全年周转次数f
参考表(参考《木材干燥学》教材)确定各树种木材的干燥时间定额。
树种厚度mm时间定额
松木30130h
松木50246h
落叶松40 202h
落叶松25117h
水曲柳30168h
水曲柳60698h
云杉50246h
云杉30130h
用=(昼夜)式计算上述材种的平均干燥周期为:
=
=
干燥室年周转次数按f=(次/年)室确定:
f==≌25(次/年)
(四)确定需要的干燥室数
按=(间)式为:
==≌7(间)
三、热力计算
被干木料中难干材较多,采用本章第三节提供的条件为依据,即被干木料厚度30mm,基本密度为400kg/m,,干燥周期84h,用于计算的介质参数:
用于干燥时热力计算的室容量E=2×6.8×2×2.8×0.496=37.76m
(一)水分蒸发量的计算
干燥时一次周转期间的水分蒸发量的计算:
=()×V(kg)
=400()×37.76
=6822.98(kg/一次周转)
平均每小时的水分蒸发量按=(kg/h)确定:
===81.23(kg/h)。
计算用的每小时的是水分蒸发量按=×X(kg/h)式确定:
=×X=81.23x1.2=97.47(kg/h)。
(二)新鲜空气量与循环空气量的确定
蒸发1kg水分所需要的新鲜空气量用=(kg/kg)计算:
==≈2.86(kg/kg)
每小时输入干燥室的新鲜空气量的体积用V=v(m/h)计算:
V=v=97.472.860.87≈242.52(m/h)
每小时由室内排出的废气的体积用=v(m/h)式计算:
=v=97.472.861.60=446.02(m/h)
每小时室内循环空气的体积用V=3600wF1.2(m/h)式计算:
V=3600wF1.2=36002.020.761.2≈179366.4m/h
式中:
取值为2.0m/s;
F=mLh(1-)=26.82.8(1-)=20.76㎡
(三)干燥过程中热消耗量的确定
干燥室内的平均温度t==≈80℃。
室外冬季温度t=-10℃。
由于不考虑统计干燥成本,各项热消耗量只按冬季计算。
1.预热的热消耗量:
预热1木材的热消耗量用=(1.591+4.1868×)(-)+(-++t)(kJ/)计算:
=400[(1.591+4.1868×)(80+10)+×(-2.09)×(-10)+334.9+401868×80]
=322×(kJ/)
预热期中平均每小时的热消耗量按=(kg/h)式计算:
===2701.93×(kg/h)
式中:
=31.5=4.5h
以1kg被蒸发水为准的,用于预热上的单位热消耗量按=(kg/h)计算
===1495312(kg/h)
2.蒸发木材水分的热消耗量:
蒸发1kg水分的热消耗量按=1000-4.186×(kJ/kg)式确定:
=1000-4.186×=1000-4.186×80=2.44×(kJ/kg)
干燥室内每小时用于蒸发水分的热消耗量按=(kJ/h)计算:
==2440×97.47=237.82×(kJ/h)
3.透过干燥室的壳体的热损失:
(1)干燥室的壳体结构和传热系数k值。
干燥室壳体为内外0.0015m铝合金,中间填加0.045m的硬质聚氨酯泡沫板结构。
铝合金的导热系数为162w/(m·℃),硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027w/(m·℃),
干燥室内表面的受热系数=11.63W/(㎡·℃),室外表面的放热系数=23.26W/(㎡·℃)。
壳体的传热系数按=W/(㎡﹒℃)计算:
===0.56W/(㎡﹒℃)
当k=0.56的情况下,干燥室内外的温度分别为80和-10时,干燥室内壁是否会出现凝结水,用式计算
干燥室的地面为混凝土加水泥摸光层,其传热系数约为0.23W/(㎡﹒℃)
≤=11.63×1.47W/(㎡﹒℃)
计算表明干燥室结构在保温性能方面的设计符合要求。
(2)透过壳体各部分外表面的散热损失:
干燥室壳体的热损失主要包括室顶、左右侧墙、前后端墙及地面的热损失。
室顶及干燥室的侧墙和端墙的材料及厚度相同,所以传热系数相同,均为0.56W/(㎡﹒℃)。
干燥室的前端没有大门,大门的材料和厚度与侧墙相同,因金属壳体的干燥室门的密封性好,所以将门与前端墙一起计算热损失。
根据干燥室的内部尺寸,可以确定干燥室的外形尺寸为长12m、宽2.8m、高4m。
壳体的热损失按式(kJ/h)计算,
——附加热损系数,取1.1——壳体的外表面积
——干燥室外温度——干燥室内外温差系数,取2.0
——单位换算系数,取3.6——壳体的传热系数
其结果如表所示:
表2壳体热损失计算表
序号
壳体名称
散热面积(㎡)
(℃)
(℃)
(kJ/h)
1
外侧墙
12×4=48
0.56
85
-10
20224.51
2
内侧墙
48
0.56
85
15
14902.26
3
后端墙
4×2.8=11.2
0.56
85
-10
4718.84
4
前端墙
11.2
0.56
85
-10
4718.84
5
顶棚
12×2.8=33.6
0.56
85
-10
14156.92
6
地面
33.6
0.23
85
15
4284.4
总计热损失为63005.77kJ/h,附加10%热损,共计。
以1kg被蒸发水分为基准,壳体的地面热损失量按式
4.干燥过程中总的单位热消耗量:
按=(++)+(kJ/kg)式计算:
=(++)×=(1495312+2440+715.44)×1.2=1798160.93(kJ/kg)
(四)加热器散热面积的确定
1.平均每小时应由加热器供给的热量:
用=(+∑)·式计算:
=(+∑)·=(237820+69734.37)×1.2
=369065.244(KJ/h)
2.一间干燥室应配置加热器的散热表面积:
按=式计算:
式中:
——加热管后备系数,取数值1.2;
——加热器内饱和蒸汽温度,在0.3MPa表压力时≈143℃。
——单位换算系数,为3.6
本例采用天津暖风机厂产IZGL-1型盘管加热器,该加热器形体轻巧,安装方便,散热面积大,传热性能好,其性能参数建表3
表3IZGL-1型管盘性能参数
管排数
传热系数k(㎡﹒℃)
空气阻力
2
3
4
注:
为迎风面质量流速,kg/()
如采用3排管IZGL-型管盘散热器,根据表3计算其传热系数k为:
其中:
式中:
式中:
为风机间直线段与空气流速方向垂直断面积。
因此:
根据所选IZGL-1型管盘散热器的散热面积,在干燥时风机前后对称布置。
常规干燥时选用光滑管或绕片式散热器,每立方米实际材积需要2—6散热面积;用串片式散热器要4—8;用铸铁散热器一般需要7—10.如采用高温干燥时,散热的面积增加一倍。
(五)干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管道的确定
1.预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量:
根据(7-32)式计算:
=
=1.2=152072.355(kg/h)
2.干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量:
用(7-33)式计算:
=
=×1.2=341.11(kg/h)
3.干燥车间每小时的蒸汽消耗量:
设1/3的干燥室数处于预热阶段,其余的处于干燥阶段,用(7-34)式计算:
+=3×119986.49+6×533.41=170431186.3255(kg/h)
4.干燥1木料的平均蒸汽消耗量:
用(7-35)式计算:
===153324.95(kg/)
5.蒸汽主管直径:
应不小于按(7-36)式确定的数值:
d===33.835m
一间干燥室的蒸汽支管直径为:
==0.074m
6.一间干燥室凝结水输送管直径:
按(7-37)式确定为:
===0.00125m
7.任一间干燥室用的疏水器:
根据干燥设备一章中疏水器选择方法确定。
当蒸汽压力为0.3Mpa(表压力)时,疏水器的入口压力,出口压力=0,。
每小时的蒸汽消耗量为147.14kg时应当选用疏水器的最大排水量为147.14×3=441.42kg。
根据热动力式疏水器的性能曲线,选用公称直径的热动力式疏水器。
四、空气动力计算
(一)1段风机壳的阻力
其中
式中初步选用6台NO.8轴流风机。
(二)加热器的阻力
3段、13段为加热器,加热器的阻力根据加热器产品性能指标确定或给定的公式计算。
本例采用天津暖风机厂3排管IZGL—1型盘管加热器,其空气阻力按下式计算:
因进入3段加热器金和13段加热器前的空气密度和速度都不同,因此阻力要分别计算。
3段的阻力为:
13段的阻力为:
(二)断面固定的直线气道的阻力
断面固定的直线气道包括2、5、8、11、14段。
其中8段按整体材堆阻力计算,其余因各段长度及断面不同需分别计算,具体计算按式
2段的阻力为:
14段的阻力为:
式中摩擦系数去0.02,根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸,风机至加热器之间的距离为1.05m。
5段的阻力为:
11段的阻力为:
式中摩擦系数去0.03,风道长度按材堆高度的一半加上材堆顶部距干燥间顶板的距离,共计1.45m。
(三)材堆的阻力
材堆阻力按式计算:
式中阻力系数根据材堆的阻力系数图查得,空气流速取2.0m/s。
(五)其他局部阻力
局部阻力包括4、6、10、12四段直角拐弯处及4、7段骤然缩小和9、12段骤然扩大处的阻力。
每部分均需按式计算。
4段的拐弯处阻力为:
4段的骤然缩小处阻力为:
6段的拐弯处阻力为:
7段的骤然缩小处阻力为:
9段的骤然扩大处阻力为:
10段的拐弯处阻力为:
12段的拐弯处阻力为:
12段的骤然扩大处阻力为:
(六)干燥室内气流循环的总压力
五、通风机的选择及其所需要的功率
一件干燥室内配置4台轴流式风机,每一台风机的风量:
选用风机时所需的规格风压:
每一台风机需要的功率
每一台风机的安装功率:
式中:
——后备系数,取1.2;
——为传动系数,取0.9。
根据干燥室的特点及所需风量和压力,选择耐高温防潮的BYG型8号风机,14叶片,安装角度为25°,风量34462,风压496Pa,转速1450r/min,安装功率7.5kW,共6台
六进、排气道的计算
进、排气道的断面积按式
V——每小时被干燥室吸入或排出的新鲜空气和废弃的气体。
ω——气道内介质的流速(m/s).强制循环干燥室取值2—5。
进气道断面:
排气道断面:
由于进排气道混用,所以采用统一断面0.076。
七、干燥车间布置及干燥室的技术经济指标
各项经济指标
干燥室的内部尺寸长8.5m宽2.6m高4.1m;
材堆外形尺寸4m宽1.8m高2.6m;,材堆堆数2;
年生产量(注明树种);
松木2700立方米落叶松1000立方米水曲柳2500立方米云杉1800立方米
干燥室的造价
干燥室的有效体积利用系数,即干燥室的装载量(装堆材积)与室内的空间体积之比值;
蒸汽加热器的总加热面积和单位加热面积
干燥室允许的操作的温度范围,室内温度分布的均匀性(指干燥室空间各点的温度差值);
干燥室内的干球温度超过100℃时可能维持的最高湿球温度范围;
在环境不低于室温(20℃)条件下,赶在室内温度在100℃时,其壳体外表温度与环境温度之间的温度差值(不应大于20℃);
通过材堆的工期循环风速分布均匀性(指材堆侧面各点之间的风速差值),并注明风向可逆循环或非可逆循环;
干燥室传动通风机的电动机安装功率(kW);
以1m木材计的单位消失通风机运转耗电量(注明计算电耗或实测电耗,kWh/m木材)(注明木材树种);
一间干燥室的最大蒸汽消耗量(kg/h);
以1m木材计的蒸汽消耗量(kg/m)(注明树种);
干燥成本(注明树种及初终含水率)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 顶风 木材 干燥 设计