木材干燥设计.docx
- 文档编号:11918001
- 上传时间:2023-04-16
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:174.62KB
木材干燥设计.docx
《木材干燥设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《木材干燥设计.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
木材干燥设计
木材干燥学课程设计
设计名称:
顶风机直联型空气干燥室材艺院木材科学与工程专业10级木2班第2组指导老师:
设计人:
顶风机直联型空气干燥室
一、设计条件
设西安某一木材厂全年要干燥10000m3锯材,被干木料的树种,规格和用途如表所示:
表1:
被干木材的树种、规格以及用途
济南地区年平均气温14.5℃,全年最冷月份平均气温-0.33℃,最低气温-12.43℃工厂有电力蒸汽供应。
供气表压力为0.3-0.4MPa。
二、干燥室数量的计算
1、规定材堆和干燥室的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数:
长度(l)4.0m,宽度(b)1.8m,高度(h)2.6m,
堆数(m)4
干燥室的内部尺寸:
长度(l)8.6m,宽度(b)4.2m,高度(h)4.0m
其中风机间高1m,垫条厚度0.1m)
2、计算一间干燥室的容量
按40mm厚的木料计算,堆垛采用25mm厚的隔条,则全年被干燥木材的加权平均厚度S:
10000
S=(40404040)2000(4040)1000mm=40mm
查课本表15-1,在“快速可循环”中的“整边板”一列中,对应40mm的行中,
查得βv=0.557
根据公式计算干燥室实际容积为:
Va=V·βv=m·l·b·h·βv=(4×4×1.8×2.6×0.557)m3=41.7m3
3、确定干燥室全年周转次数f
参考课本表15.2,确定下列树种木材的干燥时间定额:
树种
厚度mm
干燥时间h
杨木
40
202
刺柏
40
172
栓皮栎
40
504
油松
40
172
樟子松
40
172
铁杉
40
202
平均干燥周期
tkVk
Vk
干燥室年周转次数f=24d=2428031.1次/年er2142.4
4、确定需要的干燥室数
Vk10000
N=k=8间
Vaf41.731.1
三、热力计算一些基本的条件依据采用厚度为40mm、基本密度ρ为400㎏/m3,初含水率W1为60%,终含水率W2为9%,干燥周期Tt为84h。
计算的干燥介质参数:
3
d013g/kg,I054kJ/kg,v00.87m3/kg;
t185℃,162%,d1356g/kg,I11025.8kJ/kg
V1=1.65m3/kg;ρ=0.83kg/m3;
t276℃,290%,d2363g/kg,I21025.8kJ/kg,v21.60m3/kg,20.85kg/m3
用于干燥室热力计算的室容量
Vt=V·βv=m·l·b·h·βv=4×4×1.8×2.6×0.557=41.71m
1、水分蒸发量的计算干燥室在一次周转期间从室内材堆蒸发出来的全部水分量:
M1-M260-9
Wv=12Vt=400×41.718508.84㎏/次
100100
平均每小时从干燥室内蒸发出来的水分量
Wh=WvhTt
=8508.84101.30㎏/h
84
每小时水分蒸发量
Wa=Whx=101.301.3131.69㎏/h2、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的量
每小时输入干燥室的新鲜空气量
3
V0=Wag0·v0=131.69×2.86×0.87=327.67m3/h
每小时输出干燥室的废气的体积
V2=Wag0·v2=131.692.861.6602.61m3/h
材堆高度密度系数βh=bb=400.615
bshb2540
材堆迎风面空气通道的有效断面面积Ac=m·l·h·(1-βh)=4×4×2.6×(1-0.615)=16.016㎡每小时在干燥室内的循环空气的体积
3VC=3600·Ac·vc·k=3600×2×16.016×1.2=138378.24m3/h式中:
vc取2.0m/s。
3、干燥过程中消耗热量的确定
tt室内平均温度tt1t280℃
2
室外冬季温度twc=0.4twc+0.6tch=-7.59℃由于不考虑统计干燥成本,各项热消耗只按照冬季条件来计算:
(1)预热的热消耗量:
预热1m3木材的热消耗量
Q10b[(c0cwMaw)(ttwc)M1Maw(citwcricwt)]400×{(1.591+4.1868
100100
53
×0.15)×(80+7.59)+0.45×[-2.09×(-7.59)+334.9+4.1868×80]}=2.01×105kJ/m3预热期平均每小时的热消耗量
Q0=Q0Vt=2.01×105×41.71/(4×1.5)=1.40×106kJ/h
t0
以1㎏被蒸发水分为基准,用于预热的单位热消耗量
(2)
由木材每蒸发1㎏水分所消耗的热量
干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量
Q1=q1Wa=2.44×103×131.69=3.21×105kJ/h
(3)透过干燥室壳体的热损失
①干燥室的壳体结构金额传热系数к2值干燥室壳体为内外0.0015m的铝合金,中间添加0.045m的硬质聚氨酯泡沫板结构,铝合金的导热系数为162W/(m2·℃),硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027W/(m2·℃),干燥室内表面的换热系数为α1=11.63W/(m2·℃),外表面的换热系数为α2=23.26W/(m2·℃)。
壳体的传热系数
当к2=0.56的情况下,干燥室内外的温度分别为80℃和-6℃时,干燥室内壁是否会出现凝结水,用以下方式检验
干燥室的地面混凝土加水泥抹光层,其传热系数约为0.23W/(m2·℃)。
t1-tc80-732
к2≤111.63×0.88W/(m·℃)
1t1-tout8012.43
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/(m2·℃)。
干燥室的前端设有大门,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,所以讲门与前端墙一起计算热损失。
根据干燥室的内部尺寸,可以确定干燥使得外形尺寸为长8.7m、宽4.3m、高4.1m。
壳体的热损失按式Q2=χ·A·к·(t1-t外)·Ψ·C(kJ/h),其结果如下表:
序号
散热部分名称
散热面积m2
к值
W/(m2·℃)
t1℃
t2℃
Q2(kJ/h)
1
外侧墙
9*4.1=36.9
0.56
85
-0.33
12695.47
2
内侧墙
36.9
0.56
85
15
10414.66
3
后端墙
4.3*4.1=17.63
0.56
85
-0.33
6065.61
4
前端墙
17.63
0.56
85
-0.33
6065.61
5
顶棚
9*4.3=38.7
0.56
85
-0.33
13314.76
6
地面
38.7
0.23
85
15
4486.10
总计热损失为5.30×104kJ/h,附加10%热损,共计ΣQ2=5.83×104kJ/h
以1㎏被蒸发水分为基准,壳体的单位热损失量为
4
5.6883×104/131.69=442.71kJ/kg
(4)干燥过程中总的热消耗量:
33q=(q0+q1+q2)·χ=(985.29+2.44×103+442.71)×1.2=4.64×103kJ/kg4、加热器散热面积的确定
(1)平均每小时应有加热器供给的热量:
545
Q=μ(Q1+Q2)=1.2×(3.21×105+5.83×104)=4.55×105kJ/h
2)干燥室内应具有的加热器散热表面积为:
本干燥室采用IZGL—1型盘管加热器,该加热器形体轻巧,安装方便,散热面积较大,传热性能好,性能参数见表:
管盘数
传热系数к[W/(m2·℃)]
空气阻力△h(Pa)
2
0.301
23.54vr
1.43
12.16vr
3
0.409
19.64vr
17.35vr1.55
4
0.412
19.46vr0.412
27.73vr1.51
采用3排管IZGL——1型盘管散热器,根据上表计算其传热系数к为:
к=19.64vr0.409=19.64×2.220.409=27.19W/(m2·℃其中:
vr=v2·ρ1=2.67×0.83=2.22㎏/m2·s
式中v2、ρ1为经过加热器前空气流速m·s和密度㎏/m3
式中:
A2为风机间直线段与空气流速方向垂直段面积m2
因此:
AeQ2.021051.239.31m2
e(tst)27.19(14380)3.6
根据所选IZGL——1型盘管散热器的散热面积,在干燥室风机前后对称布置
5、消耗蒸汽量及蒸汽管道直径的确定
(1)预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量为
2)干燥期间内每小时的蒸汽消耗量为:
(3)若干燥车间由1/3的干燥室处于预热阶段,2/3处于干燥阶段,车间每小时的蒸汽消耗量为
Gn0G0n1G13819.655213.153524.9㎏/h
(4)干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量为:
3
GWvq1.28508.844.6310530.88㎏/h
Vt(I1-I1)41.712135
(5)
1.27Gmax
蒸汽主管与通向加热器的蒸汽管的最小直径为:
max1.273524.9
dsmax0.15m
s3600nvs36002.125
式中:
Gmax与G相同,ρn为2.1㎏/m3,vs取25m/s。
任一间干燥室为蒸汽支管,其直径为
di1.27Gmax1.27530.880.06m
i3600nvs36002.125
式中:
Gmax的值与G0相同,这是由于干燥室在预热是比正常干燥消耗的蒸汽量大。
6)凝结水输送管的最小直径为
(7)当蒸汽压为0.3MPa时,疏水器的入口压P1=0.3×0.9=0.27MPa,出口压力P2=0,△P=0.27MPa。
每小时真气消耗量为212.35kg,疏水器每小时最大排水量为212.35×3=637.05kg。
据S19H—16热动力式疏水器的性能曲线,选用公称直径Dg32的S19H—16热动力疏水器。
(参考课本97页)
四、空气动力计算
干燥室空气循环过程中的阻力图如下1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→1其中:
1为轴流通风机,2、5、8、11、14为直线气道,3、13为加热器,4、6、10、12为直角弯道,7骤然缩小,9骤然扩大各段干燥阻力如下:
(1)1段风机壳的阻力一段风机壳的阻力为:
2
0.50.8312.75233.73Pa
式中D暂时取0.8;风机的台数暂时取
(2)加热器的阻力
3、13段为加热器,加热器的阻力△h根据加热器性能指标确定。
本设计采用IZGL—1型盘管加热器,其阻力为:
△h=17.35vr1.55
因进入3段加热器和13段加热器的空气的密度和速度都不同,因此阻力要分别计算。
1.551.55
3段的阻力为:
△h3=17.35vr1.55=17.35×2.221.55=59.54Pa
13段的阻力为:
△h13=17.35vr1.55=17.35×2.271.55=61.78Pa
(3)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。
Plv2其余因各段长度及断面不同而需分别计算。
公式为hPlvPa
F2
2、14段的阻力为:
22
2
F2
P2l2v2219.81.20.832.672
h2h142222Pa20.020.32Pa
21428.912
式中摩擦系数μ取0.02,根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸,风机至加热器的距离为1.2m。
P5l5v5211.61.50.836.672
h5
555Pa0.021.80Pa
F528.90.42
式中摩擦系数μ取0.02,风机通道按材堆的高度一半加上材堆顶部距干燥间顶板的距离共计1.5m。
2
P5l5v5211.61.50.856.672
h11555Pa0.027.39Pa
11F528.90.12
4)材堆的阻力
其中通过查表厚度为40mm,柴堆宽为1.8m时,8为14左右,空气流速取2.0m/s
(5)其他局部阻力
局部阻力包括4、6、10、12四段指教拐弯处及4、7段骤然缩小和9、12段骤然扩大的阻力。
每部分均需计算,如下:
4段的拐弯阻力为:
4段的骤然缩小阻力为:
6段的拐弯阻力为:
7段的骤然缩小阻力为:
12段的拐弯阻力为:
12段的骤然扩大阻力为:
五、通风机型的选择
一间干燥室内配置四台轴流式风机,每一台风机的风量
Vc138378.2433
Vic()m3/h23063.04m3/hn6
选用风机时所需的规格风压
s1.2
HsHs273.95396.07Pa
sa0.83
每一台风级需要的功率
每一台风机的安装功率
式中:
为后备系数,取1.2,1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34462m3/h,风压469Pa,转速1450r/min,安装功率6.77kW,共6台。
六、进、排气道的计算
进气道断面AinV0327.670.03m
in3600vt36003.0
排气道断面AoutV2602.610.06m
out3600vt36003.0
由于进排气道混用,所以采用同一断面0.06m2
附:
设计的三视图效果参考下图:
主视图
左视图
俯视图:
- 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:
- 木材 干燥 设计