Тепловий розрахунок. 3.1. Вибір розрахункового матеріалу

3.1. Вибір розрахункового матеріалу.

За розрахунковий матеріал приймаємо вільхові заготовки товщиною 32 мм з початковою вологістю Wn. =70%, а кінцевою вологістю W_к. =7%,

τ_суш. =113 годин.

3.2. Визначення маси випаровуємої вологи.

3.2.1. Маса вологи, випаровуємої з 1 м ³ пиломатеріалів, m1м³.

m1м³=p₆ х {W_n-W_K)/100, кг/м³

де р_б.- базисна щільність, кг/м³..

m1м³=430х(70-7)/100 = 271кг/м³,

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

m_об = m_1м³ х Е, кг/об;

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

Е = 6,5 х 1,8 х 2,6 х1х 0,399= 12,1 м³.

m_об = 271 х 12,1 = 3289 кг/об.

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

М_с = m_об./3600.т_суш., кг/с,

τ_суш. = 0,8 х τ_{суш.табл.} = 0,8х113=90,4 годин.

М_с = 3289/3600 х 90,4 = 0,01 кг/с

3.2.4. Розрахункова маса випаровуємої вологи, Мр.

де: - коефіцієнт нерівномірності швидкості сушіння, рекомендується при

W_K = 12 - 15%, = 1,2; при W_K = 10- 11%, - 1,3; при

W_K = 6 - 7%, = 1,4, допускається збільшувати до 2,0.

Мр. = 0,01х2 = 0,02 кг/с.

3.3. Вибір режиму сушіння і визначення параметрів агента сушіння на входів штабель.

3.3.1. Вибір режиму сушіння.

Для розрахункового матеріалу приймаємо режим сушіння Н4-Г.

W,% t,°С Δt,С φ

I 70...30 69 6 0.76

II 30-20 73 10 0,63

III 20-7 91 28 0,3

3.3.2. Визначення параметрів агента сушіння на вході в штабель.

Розрахунковим є II ступінь режиму сушіння.

t₁ = 73 ⁰С;

φ₁ = 0,63;

t_м = t₁ – Δt = 73 – 10 = 63 ⁰С;

I₁ = 560 кДж/кг;

d₁ = 183 г/кг;

ρ₁ = 0,91 кг/м³;

V₁ = 1,3 м³/кг.

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

3.4.1. Визначення об'єму циркулюючого агента сушіння Vc в секунду.

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

. –площа живого перерізу штабелю, м²,тобто - 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.

Β_вис. = 32/(32 + 25) х (100 - 7)/100 = 0.522.

F_{жив.пер.шт} = 6,5 х 2,6 х (1 – 0,522) х 1 =8,1 м².

Vc = 2,0 х 8,1 = 16,2 м³/с.

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

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

m_ц = 16,2/0,02 х 1,3 = 623 кг/кг вип. вологи.

3.5. Визначення параметрів агента сушіння на виході з штабелю.

t₂ = 70 °С;

φ₂ = 0,7;

l₁ = l₂ = 560 кДж/кг;

d₂ = 185 г/кг;

ρ₂ = 0,91 кг/м³;

V₂ = 1,3 м³/кг .

3.6. Визначення об'єму свіжого і відпрацьованого повітря.

Маса свіжого і відпрацьованого повітря на 1 кг випаровуємої вологи.

де d₂- вологомісткість 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.

m₀ = 1000/(185 -12) =5,78 кг /кг вип. вол.

V_o = 0,02 х 5,78 х 0,87 = 0,1 м³/с

У_від = 0,02 х 5,78 х 1,3 = 0,15 м³/с.

3.7. Визначення витрат тепла на сушіння.

3.7.1. Витрати тепла на початкове нагрівання деревини.

Для міста Івано- Франківськ: t_3UM. = -21 ⁰C; tcp.piч.=6,9 ^0C.

де . - витрати тепла на відтаювання льоду,

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

(для м’яколистяних пород);

тобто, температура в камері при нагріванні деревини приймається на 8 ⁰ С вище температури t_c no першому ступеню режиму сушіння.

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%. (3,2 х 2 х 1,25 = 8 годин).

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

Q_відт. = 27 кКал/кг; q_нагр.= 53 кКал/кг; q ^/_нагр. = 5 Ккал/кг.

q_{нагр.1кгдер.зим.} = (27 + 53) х 4,19 = 335 кДж/кг

q_{нагр.1кгдер. сер.річ.} = (53-5) х 4,19 = 201 кДж/кг

Q_нагр.1м³ _зим. = 335 х 750=251250 кДж/м ³

Q_{нагр. 1м3 сер. річ.} = 201 х 750= 150750 кДж/м ³

Q_нагр. = 211250 х 12,1/3600 х 8 =104 кВт

q _{нагр. зим.} = 251250/271=927 кДж/кг вип. вологи

q_{нагр.сер.річ.} = 150750/271 = 556 кДж/кг вun. вологи.