Сушка пиломатериалов в сушильной камере (Тепловой расчет)

3  Тепловой расчет

3.1 Расчет потребности тепла на сушку пиломатериалов

      Сушка пиломатериалов в сушильной камере сопровождается расходом тепла на нагрев пиломатериала и на испарение из него влаги.

      Потребное количество тепла определяется по удельным расходам тепла на нагрев пиломатериала, на испарение влаги и на возмещение потерь тепла через ограждение камеры.

      Удельный расход тепла определяется по формуле  

q_суш/м³ = ( q_нп/м³ + q_ис/м³  + q_пот/м³)с,          (15)

где   q_нп/м³ – удельный расход тепла на начальный 1 м³ древесины,    q_нп/м³ = 360 – 380 кДж/ м³;

        q_ис/м³ – удельный расход на испарение влаги из 1 м³  древесины, q_ис/м³ = 3200 – 3700  кДж/ м³;

        q_пот/м³ – удельный расход тепла на возмещение его потерь,       

q_пот/м³ = 160 – 180 кДж/ м³;

        с – коэффициент дополнительных затрат тепла, неучитываемых расчетом, с = 1,1 – 1,3.

q_суш/м³ = ( 370 + 3450 + 170 )  1,2 = 4788 кДж/ м³

      Годовая потребность тепла на сушку годового объема пиломатериала составит

Q_т.год = q_суш/м³Q_год.п/м,                (16)

где Q_год.п/м – годовой объем сушки пиломатериалов, м³/год.

Q_т.год = 4788  15500 = 7421400 кДж/год

3.2 Расчет потребности пара на нагрев калорифера

      Сушильный агент в камере нагревается калориферами, а калориферы нагреваются теплоносителем – паром с температурой 140 – 160 °С.

      Годовая потребность пара определяется по его удельному расходу на сушку 1 м³ древесины по формуле

q_п.суш/м³ = ,       (17)

где  Q_вл/м³ – масса влаги испаряемая из одного 1 м³ древесины, Q_вл/м³ = 210 – 230 кг/м³;

         I_п – энтальпия пара, I_п = 2734 – 2746 кДж/кг;

         I_к – энтальпия конденсатора, I_к = 1454 – 1461 кДж/кг.

q_п.суш/м³ =  = 821 кДж

      Годовая потребность пара на сушку годового объема пиломатериала

Q_п.год = q_п.суш/м³ Q_{год.п/м,}            (18)

Q_п.год = 821  15500 = 12725500 кДж/год

3.3 Выбор  калориферов и определение их потребного количества

      Калориферы выбираются по их тепловой мощности и поверхности нагрева. Принимаем пластинчатые калориферы марки КБФ – 10П.

      Тепловая мощность одного калорифера определяется по формуле

Q_к = ,        (19)

где F_к – поверхность нагрева калорифера, F_к = 39,6 м²;

       t_п – температура пара в калорифере, t_п = 150 °С;

       t – температура окружающей среды, t = 20 °С;

       k – коэффициент теплопередачи калорифера, k = 38,3 Вт*°С/м²;

       c – коэффициент запаса,  c = 1,2.

Q_к =  = 164 кВт

1 кВт = 419 кДж

Q_к = 419  164 = 68716 кДж

      Потребное количество калориферов в камере будет равно

n = ,                   (20)

где  Q_{суш.год} = Q_т.год +  Q_п.год

Q_{суш.год} = 7421400 + 12725500 = 86939500 кДж/год

n =  = 1,26 шт.

В четырехштабельной камере периодического действия устанавливается 8 калориферов марки КФБ – 10П.

3.4 Определение параметров сушильного агента на входе и выходе из штабеля

      Для контроля процесса сушки пиломатериалов в камере необходимо знать параметры агента сушки на входе и выходе из штабеля.

      Для определения этих параметров по Id – диаграмме нужно определить расчетный материал – это самая быстросохнущая порода – ольха.

      Параметры определяются по второй ступени сушки: t = 80 °С,         Dt = 11 °С, j = 0,7. Эти параметры являются параметрами входа.

      Все параметры агента сушки на входе и выходе сводятся                   в таблице 5.

Таблица 5 – Параметры агента сушки на входе и выходе из штабеля.

№ п/п	Наименования	Обозначения	Единицы измерения	На входе	На выходе
1	Температура	t1; t2	°С	80	75
2	Относительная влажность	j1; j2	-	0,7	0,9
3	Влагосодержание	d1; d2	г/кг	311	340
4	Теплосодержание	I1; I2	кДж/кг	1000	1000
5	Парциональное давление	p1; p2	кПа	34,5	36,5
6	Плотность	r1; r2	кг/м3	0,83	0,86
7	Удельный объем	u1; u2	м3/кг	1,53	1,57
8	Температура мокрого термометра	tм	°С	-	73

      Найденные параметры агента сушки на входе и выходе из штабеля изображаются на диаграмме. На диаграмме линия 1 – 2 является линией сушки. Сушка пиломатериалов происходит при постоянном теплосодержании I₁ = I₂.