1. Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала

Для учёта производительности лесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учётная 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%

Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами β_Ф и условным материалом β_У.

Таблица 1

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм	βВ	βШ	βД	К0	Wном, %	Wк, %	У0, %	βу, βФ	КЕ= βу = βФ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Осина, строительный материал, 25не обрезнаяx6500	0,5	0,6	1	0,41	20	12	3,28	0,290	1,565
Лиственница, для мебели, 3240x 3250	0,561	0,9	1	0,52	20	8	6,24	0,473	0,96
Сосна, заготовки для мебели, 4060x 3250	0,615	0,9	1	0,44	20	8	5,28	0,524	0,866
Сосна, обрез. пиломат. 40150 5500 (усл. матер.)	0,615	0,9	0,85	0,44	20	12	3,52	0,454	---

1.2. Определение производительности камер в условном материале

Годовая производительность камеры в условном материале, м³ усл./год, определяется по формуле:

П_У=Е_Уn_У,

где Е_У – вместимость камеры в плотных кубометрах условного материала, м³/усл.;

n_У – число оборотов камеры в год при сушке условного материала.

Вместимость камеры в условном материале, м³/усл., находится по формуле:

Е_У=Гβ_У, Е_У=70,2*0,454=32 м³/усл

где Г – габаритный объём всех штабелей в камере, м³; β_У – коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом (определяется так же, как и β_Ф по формулам или таблицам).

Габаритный объём штабелей Г, м³, вычисляется по выражению:

Г=nlbh. Г=2*6,5*1,8*3,0=70,2 м³

где n – число штабелей в камере; l, b, h, - соответственно габаритная длина, ширина, и высота штабеля, м.

Число оборотов камеры в год (число загрузок), об/год, определяется по выражению:

335

n_У= ────

τ_ОБ.У

где 335 – время работы камеры в году, суток; τ_ОБ.У – продолжительность оборота камеры для условного материала, суток.

В конечном виде формулу для определения П_У, м³усл./год, можно записать:

335 335

П_У=Гβ_У ──── П_У=70,2*0,454 ────=3140 м³усл./год

τ_ОБ.У 3,4

1.3. Определение необходимого количества камер

ΣУ 7455

n_КАМ= ─── = ──── = 3 шт

П_У 3140

где ΣУ – общий объём условного материала; П_У – годовая производительность одной камеры в условном материале.

1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка)

Производственная мощность лесосушильного цеха П_ЦЕХА, м³усл./год, определяется суммой произведений числа камер соответствующего типа П_Уl, м³усл./год,

П_ЦЕХА=Σn_lП_Уl.

П_ЦЕХА=3*3140=9420 м³усл./год

2.1. Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки из заданной спецификации.

В данном случае Осина, толщина 25 мм, длина 6,5мм, не обрезная, строительный материал. Начальная влажность 60% конечная 12%.

2.2. Определение массы испаряемой влаги

2.2.1. Масса влаги, испаряемой из 1м³ пиломатериалов, кг/м³

W_Н-W_К 60-12

m_1м3=ρδ ────── = 400───── =192 кг/м³

100 100

где ρδ – базисная плотность расчётного материала, кг/м³; W_Н, W_К - соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала, %.

2.2.2. Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, кг/оборот

m _ОБ.КАМ= m _1м3Е=192*20,3=3898 кг/оборот Е=Г β_Ф=70,2*0,290=20,3 м³

где Е – вместимость камеры, м³; Г – габаритный объём всех штабелей в камере, м³; β_Ф – коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.

2.2.3. Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг/с

m _ОБ.КАМ 3898

m _С= ──────── = ───────── =0,021кг/с

3600τ_{соб.суш} 3600*51,3

τ_{соб.суш}= τ_суш-( τ_пр+ τ_{кон.ВТО})=58-(4,7+2)=51,3ч

τ_пр=2,5*1,5*1,25=4,7 ч

где τ_суш – продолжительность сушки расчётного материала, ч, τ_пр – продолжительность начального прогрева материала, ч; τ_{кон.ВТО} – продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО), ч.

Продолжительность начального прогрева можно ориентировочно принимать для мягких хвойных пород 1,5 ч на каждый см толщины расчётного материала; для берёзы, осины, ольхи и др. мягких лиственных пород время прогрева увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твёрдых пород (дуб, бук, лиственница и др) – на 50%.

2.2.4. Расчётная масса испаряемой влаги, кг/с

m _Р= m _Сk=0,021*1,2=0,025 кг/с

где k – коэффициент неравномерности скорости сушки (рекомендуется принимать k=1,2 для камер периодического действия при сушке воздухом до W_К=12-15%; k=1,3 при W_К<12%; при сушке в среде перегретого пара соответственно k=1,3 и k=1,4).

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

1. Диаметр главной паровой магистрали d_МАГ, м, в сушильном цехе (от теплового ввода до крайней камеры в блоке):

Р_ЦЕХА 1023

d_МАГ=√1,27─────── = √1,27──────── =0,066 м

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*50

принимаем 65 мм

где ρ_П – плотность пара, кг/м³; υ_П – скорость движения пара, принимается для магистралей 50-80 м/с.

2. Диаметр паропровода (отвода) к коллектору камеры, м,

Р_КАМ.ПР 730

d_КАМ=√1,27─────── =√1,27───────── =0,063 м

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*40

принимаем 65 мм

где Р_КАМ.ПР – расход пара на камеру периодического действия для зимних условий в период прогрева, кг/ч; υ_П – принимается 40-50 м/с.

3. Диаметр паропровода к калориферу камеры, м,

Р_{КАМ.СУШ} 146,46

d_К=√1,27─────── =√1,27───────── =0,035 м

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*25

принимаем 32 мм

где Р_{КАМ.СУШ} – расход пара на сушку для зимних условий, кг/ч; υ_П – принимается 25-40 м/с.

4. Диаметр паропровода к увлажнительным трубам, м,

Р_КАМ.ПР-Р_{КАМ.СУШ} 730 -146,46

d_УВЛ=√1,27──────────── =√1,27─────────── =0,05 м

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*50

принимаем 50 мм

При расчёте d_УВЛ скорость движения пара υ_П принимается 50 м/с и более. Диаметр самих увлажнительных труб в камере может быть d_УВЛ=40-50 мм.

5. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры, м,

Р_{КАМ.СУШ} 146,46

d_{КОНД.КАМ}=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

3600ρ_Кυ_К 3600*934*0,5

принимаем 10 мм

где ρ_К – плотность конденсата, кг/м³ (выбирается в зависимости от давления в трубопроводе); υ_К – скорость конденсата, м/с (принимается от 0,5 до 1м/с).

6. Диаметр конденсационной магистрали, м,

Р_{КАМ.СУШ}n_КАМ 146,46 *2

d_{КОНД.МАГ}=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

3600ρ_Кυ_К 3600*934*1

принимаем 10 мм

где n_КАМ – количество камер в цехе; υ_К – принимается 1-1,5 м/с

Рассчитанные значения диаметров труб сравниваются со стандартными диаметрами (условным проходом) и принимаются ближайшие большие значения по ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водо-газопроводные» (условный проход, мм: 6,8,10,15,20,25,32,40,50,65,80,90,100,125,150).

Пример условного обозначения: труба 202,8 ГОСТ 3262-75 (так обозначается труба обыкновенная, не оцинкованная, с условным проходом 20 мм, толщиной стенки 2,8 мм, без резьбы и муфты).

2.11. Выбор конденсатоотводчиков

Выбор их производится по коэффициенту пропускной способности k_υ кг/ч,

20Р_{КАМ.СУШ} 20*146,46

k_υ= ──────── = ────────── =1126,6 кг/ч

с_Г√∆_Рρ_К 0,29√0,085*934

где Р_{КАМ.СУШ} – расход пара на сушку в зимних условиях, равный расходу горячего конденсата, кг/ч; ∆_Р – перепад давления в конденсатоотводчике, МПа; ρ_К – плотность конденсата, кг/м³; с_Г – коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при удалении горячего конденсата по сравнению с холодным; при ∆_Р≤0,2 МПа с_Г=0,29; ∆_Р>0,2 МПа с_Г=0,25.

Перепад давления в конденсатоотводчике

∆_Р=р₁-р₂=0,95*0,30-0,2=0,085 МПа

где р₁ – абсолютное давление пароводяной смеси перед конденсатоотводчиком, МПа (р₁=0,95р, где р – абсолютное давление пара перед калорифером, т.е. на коллекторе камеры, обычно задаётся); р₂ – абсолютное давление конденсата после конденсатоотводчика, МПа (давление в конденсационной магистрали, принимается от 0,1 до 0,2 МПа).

Если k_υ по расчёту получается больше 2500 кг/ч, то на камеру выбирается два конденсатоотводчика по суммарной пропускной способности, близкой к расчётной.

Принимаем конденсатоотводчик типа 45ч15нж с d_У=25 мм

Проход условн-ый dУ, мм	Коэффициент kυ, кг/ч	Размеры						Резьба трубная дюйм	Масса, кг
		L	L1	HМАКС	H1	D0	S
25	1250	120	18	250	28	100	46	1	6,55

2.3. Выбор режима сушки

Режим сушки выбирается в зависимости от породы и толщины расчётного материала, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины.

В настоящее время установлены четыре категории качества сушки пиломатериалов.

Мы выбираем II категорию:

II – сушка пиломатериалов до W_СР.К=7…15% (мебельное производство, столярно-строительные изделия и др.).

2.3.1. Режимы сушки в камерах периодического действия (ГОСТ 19773-84)

В этих камерах применяются режимы низкотемпературного и высокотемпературного процесса.

Порода	Толщина п/м мм	Номер и индекс режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на каждой ступени %	Параметры режима
					t0, С	∆ t0, С	φ
Осина	25