Тепловий розрахунок

В цьому розділі розрахункової роботи визначають об’єм циркулюючого і свіжого повітря, витрати тепла на сушіння, проводять вибір і розрахунок теплового обладнання, визначають витрати пари.

Послідовність теплового розрахунку наступна:

1.Вибір розрахункового матеріалу.

2.Визначення маси випаровуємої вологи.

3.Вибір режиму сушіння і визначення параметрів агента сушіння на вході в штабель.

4.Визначення об’єм а і маси циркулюючого агента сушіння.

5.Визначення параметрів агента сушіння на виході зі штабеля.

6.Визначення об’єм а свіжого і відпрацьованого повітря.

7.Визначення витрат тепла на сушіння.

8.Вибір типу і розрахунок поверхні нагріву калорифера.

9.Визначення витрат пари.

10.Визначення діаметрів трубопроводів.

11.Вибір конденсатовідвідника.

12.Опис проведення процесу сушіння.

3.1. Вибір розрахункового матеріалу.

За розрахунковий матеріал приймають самий швидкосохнучий матеріал з заданої специфікації, так як камери, розраховані на такий матеріал, будуть мати більш потужне теплове і вентиляційне обладнання і забезпечать сушіння матеріалів будь-яких порід і перетинів.

3.2. Визначення маси випаровуємо! вологи.

3.2.1. Маса вологи, випаровуємої з1 м³ пиломатеріалів,

де - базисна щільність, кг/м³.(Див, додатки).

3.2.2. Маса вологи, випаровуємої за час одного оберту камери, .

де Е - місткість камери в щільній масі деревини, м³.

де - габаритні розміри штабеля, м,

n - кількість штабелів в камері, шт,

- коефіцієнт об’ємного заповнення штабеля розрахунковим матеріалом. (Визначають по "Справочнику по сушке древесини"/ Под. ред. Е.С. Богданова).

3.2.3. Маса вологи, випаровуємо в камері за секунду, М_с.

де - загальна тривалість сушіння розрахункового матеріалу в годинах, приймається з технологічного розрахунку, год.

= 0,8 х

3.2.4. Розрахункова маса, випаровуємої вологи, М_р.

де - коефіцієнт нерівномірності швидкості сушіння;

рекомендується при W_К = 12 - 15%, = 1.2,

при W_к = 10- 11%, - 1-3,

при W_К = 6 - 7%, = 1.4, допускається збільшувати до 2.0.

3.3. Вибір режиму сушіння і визначення параметрів агента сушіння на вході в штабель.

3.3.1. Вибір режиму сушіння.

Режим сушіння вибирають в залежності від породи, перерізу і призначення матеріалу.

Рекомендації по вибору режимів сушіння і режими сушіння наведені в "Справочнике по сушке древесини" / Под. ред. Е.С. Богданова, стр. 113-118.

3.3.2. Визначення параметрів агента сушіння на вході в штабель.

Розрахункову температуру і t вологість агента сушіння на вході в штабель визначають по середньому (2-му) ступеню режиму сушіння, де . Вологомісткість d1, тепломісткість I₁, щільність повітря і приведений питомий об’єм V₁-, визначають по Id або tp - діаграмам. (Див. додатки).

Якщо точка, що характеризує на Іd - діаграмі стан сушильного агента, виходить за межі діаграми, параметри агента сушіння визначаються по tр - діаграмі. (Див. додатки).

3.4. Визначення об’єму і маси циркулюючого агента сушіння.

3.4.1. Визначення об’єму циркулюючого агента сушіння V_с в секунду.

де – розрахункова швидкість циркуляції агент а сушіння по штабелю, м/с, приймається по технічній характеристиці камери.

. –площа живого перерізу штабелю, м2 - площа в бічній поверхні штабеля, вільна для проходу повітря.

де - кількість штабелів в площині, перпендикулярній потоку агента сушіння, які стоять на одному шляху камери,

. - довжина штабеля, м,

- висота штабеля, м,

. - коефіцієнт заповнення штабелю по висоті, визначається за формулою:

де S - товщина розрахункового матеріалу, мм,

25 - товщина прокладок, мм.

У_о - 7%, об’ємне усихання.

3.4.2. Маса циркулюючого агента сушіння m_ц на 1 кг випаровуємої вологи.

де V₁-, - приведений об’єм агента сушіння, визначається по Id (tp) діаграмі, м³/кг.

3.5. Визначення параметрів агента сушіння на виході зі штабелю.

Для розрахунків процесу сушіння необхідно знати не тільки параметри входящого в штабель сушильного агента, але й параметри його на виході зі штабелю: І₂, d₂, ₂, ₂, V₂, t₂.

Вологомісткість повітря на виході зі штабеля d₂ визначають за формулою:

Параметри t₂, ₂ визначають після побудови процесу сушіння на Id - діаграмі.

Процес випаровування вологи відбувається при постійній теплового місткості, тому приймають І₂ = І₂.

Приведений питомий об’єм V2 ‘ щільність ₂ виходячого зі штабелю повітря в розрахунках приймають рівними об’єму V₁ і щільність ₁ входящого в штабель повітря, тобто V₂ = V₁, ₂ = ₁,.

Положення на Id - діаграмі точки 2, яка характеризує стан повітря, виходящого зі штабелю, знаходять наступним чином.

На Id - діаграмі знаходять точку 1. Потім на осі вологомісткостей знаходять величину d₂, отриману розрахунковим шляхом. Точку 2 отримують на перетині ліній І₂ і d₂ і визначають ₂ і t₂.

Якщо точка 2 виходить за межі Id - діаграми, то t₂ визначають розрахунковим шляхом, знайшовши значення - температурний перепад при проході повітря через штабель.

По tp - діаграмі за даними d₂ і t₂ знаходять точку 2 і для неї визначають 2.

3.6.Визначення об’єму свіжого і відпрацьованого повітря.

Маса свіжого і відпрацьованого повітря на 1 кг випаровуємої вологи.

де d₂- волого місткість свіжого приточного повітря, d₀ -10 -12 г/кг.

Об’єм свіжого, приточного повітря в секунду.

де V₀ - приведений питомий об’єм свіжого повітря, приймається рівним 0.87 м³/кг.

Об‘єм відпрацьованого повітря в секунду.

де V₂ - приведений - питомий об’єм відпрацьованого повітря, приймається рівним V₁, м³/кг.

3.7. Визначення витрат тепла на сушіння.

Витрати тепла на сушіння визначають окремо для зимових і середньорічних умов. По зимовим витратам тепла ведеться розрахунок теплової потужності камери, а витрати тепла в середньорічних умовах необхідні для розрахунку середніх витрат тепла, пари на 1 м³ висушених п/м.

При сушінні тепло здебільшого витрачається на початкове нагрівання матеріалу, випаровування вологи і втрати через огородження камери.

3.7.1. Витрати тепла на початкове нагрівання деревини.

Витрати тепла на нагрівання деревини залежать від зовнішньої температури для даного місця будівництва, від початкової вологості матеріалу, від температури нагріву і від породи деревини.

Температура зовнішня зимова і середньорічна для даного місця будівництва визначається за кліматологічною таблицею (Див. додатки).

Зимою, коли деревина мерзла тепло витрачається на відтаювання льоду, на нагрівання вологи та деревинної маси.

Витрати тепла на нагрівання 1 кг мерзлої деревини визначають по діаграмі. (Див. додатки)

де . - витрати тепла на відтаювання льоду,

. - витрати тепла на нагрівання 1 кг деревини до температури нагрівання.

для твердолистяних порід;

для м’яколистяних порід;

Для хвойних порід t_нагр. вибирається по довіднику (стор.124).

Витрати тепла на нагрівання 1кг. Деревини при середньорічній температурі:

де - тепломісткість 1 кг деревини при середньорічній температурі.

Витрати тепла на нагрівання 1 м³ деревини в зимових та середньорічних умовах визначають по формулі:

де - щільність розрахункового матеріалу при W_n визначається по діаграмі. (Див. додатки)

Витрати тепла в секунду на нагрівання деревини Q_нагр. в секунду підраховують по форму:

де Е - ємність камери,

- тривалість початкової тепловологообробки матеріалу, орієнтовано приймають для пиломатеріалів хвойних порід зимою 2 години на кожен сантиметр товщини. Для пиломатеріалів м’яких листяних порід, час прогріву, збільшується

на 25%, а для матеріалів твердих порід - на 50%.

Питомі витрати тепла на нагрівання деревини визначають для зимових та середньорічних умов за формулою:

3.7.2. Витрати тепла на випаровування вологи.

Питомі витрати тепла на випаровування вологи:

де: I₂ - тепломісткість повітря на виході зі штабелю, кДж/кг, І₂ = I₁,

I₀ - тепломісткість свіжого (приточного) повітря, приймають

46 кДж/кг,

Св - питома теплоємність води, Св = 4.19 кДж/кг °С,

tм - температура нагрітої вологи в деревині, приймають рівною температурі t_м першого ступеню режима. Витрати тепла на випаровування вологи Qвип. в секунду.