Сушка и защита древесины

Раздел: Учебники

Исходные предпосылки. Целью этих расчетов является выбор характеристики теплового и вентиляторного оборудования сушильной камеры, выявление ее технологических показателей. Исходной величиной расчетов принимается скорость воздуха в штабеле пиломатериалов, которая предопределяет технологический уровень проектируемой установки. От нее зависят качество сушки пиломатериалов и удельная производительность установки.

В проектах современных сушильных агрегатов скорость воздуха устанавливают 3... 5 м/с. Уже освоены агрегаты со скоростью воздуха до 5 м/с (УЛ-1 и УЛ-2 и их аналоги по вентиляторному оборудованию МТИ-1—МТИ-4).

Известна обратная зависимость величины скорости воздуха в сушильных туннелях от толщины материала (см.  80). Следует и в проектах сушильных камер принять в основу расчета сушку тонких сортиментов (Г=25 мм) как наиболее интенсивную по теплоте и воздуху.

Расчет количества воздуха. При открытой боковой поверхности штабеля обычных размеров 6,6-2,6 м = 17,2 м2 и живом сечении для потока воздуха 17,2:2 = 8,6 м2 (щелевые зазоры между досками 25 мм равны толщине досок также по 25 мм) объем воздуха, проходящего через штабель со скоростью 4 м/с, составит 4-8,6 = 34,4 м3/с= 124000 м3/ч.

Воздухообмен металлических камер и туннелей принимается удвоенный (с учетом прерывистой циркуляции воздуха), а в малых камерах воздухообмен не проектируется.

Для последующих расчетов принимают камеры УЛ-1, МТИ-1, МТИ-3 и др. с одним штабелем обычных размеров 6,6-1,8-2,6 м на рельсовом пути. Скорость воздуха в штабеле 4... 5 м/с. Расчеты приведены в краткой форме, с опущенными деталями, не оказывающими существенного влияния на результаты. При проектировании одноштабельной камеры с такими же штабелями, но с одним вентилятором скорость воздуха в штабеле больше 4 м/с может быть создана вентилятором У12 № 18 с частотой вращения 700 мин-1. При сушке хвойных пиломатериалов толщиной более 25 мм достаточен вентилятор № 16 с частотой вращения 850 мин-1.

При настенном монтаже ребристых труб их устанавливают п,о высоте от 6 до 10 (для тонких досок) рядов на каждой продольной стене камеры, т. е. площадь поверхности нагрева на длине 6 м будет 192—240 м2. Схема монтажа калорифера показана на  81. Верхний ряд труб должен быть установлен на отметке 0,65 м ниже верхней границы штабеля.

Внутренний диаметр труб, мм, определяют по формуле d = 18,8 л/mDJip„v„)

где т — количество одновременно работающих камер; D2 — часовое количество пара, протекающего по трубе в камеру, кг/ч; рп — плотность насыщенного пара, принимают при давлении 3...4 бара (см. табл. 1); v„ — скорость пара в парома- гистрали 70 м/с, к двухштабельным камерам 60 м/с, к одно- штабельным 50 м/с. Скорость конденсата 1,5 м/с в магистрали и 1 м/с в отводных трубах.

По полученному расчетом диаметру подбирают трубу ближайшего большего размера. Базовые размеры труб нормализуются по внутреннему их диаметру, считаемому условным dy. Одновременно назначается наружный диаметр трубы dn, необходимый для учета соединительной резьбы. Приводим размерный ряд «обыкновенных» водогазопроводных труб.

Отдельный аэродинамический расчет камеры. Вследствие небольшой длины прямых каналов по пути движения воздуха в сушильных камерах можно не учитывать аэродинамическое сопротивление этих каналов. Рассматривается лишь сопротивление штабеля (или последовательно двух штабелей по  34, д, е, з) материала и местные сопротивления замкнутого циркуляционного потока: вентилятор — каналы — материал — каналы — вентилятор. Эти аэродинамические сопротивления можно обозначить на схеме поперечного разреза сушильной камеры, например типа МТИ-3. Численные значения сопротивлений учитываются от величины динамического давления по формуле по скорости воздуха v=V/F из формулы в меньшем сечении. Сопротивления будут следующими: 1) расширение воздушного потока, выходящего из вентилятора (с коллектором), £i=0,6; 2) сужение потока, выходящего из вентиляторного пространства к калориферному каналу, |г=0,2; 3) поворот этого потока у верхнего (левого) угла штабеля 1з=0,4; 4) поворот этого потока при входе воздуха в штабель материала ^4= 1,0; 5) сопротивление штабеля с толщиной материала 25 мм §5=2,8. На второй стороне штабеля сопротивления принимаются такими же, онн суммируются с рассмотренными на первой стороне. Затем определяется площадь поперечного сечения воздушного потока в каждом участке, исходя из длины камеры 7 м, ширины штабеля 1,8 м, числа двухметровых ребристых труб в их ряду по длине камеры 6 шт., площади проекции одной трубы 0,18 м2, числа вентиляторов 3, их номера 12,5.

Расчет  выполняется по следующей схеме, в которой 0,75 — ометаемая площадь F вентилятора серии У с диаметром ступицы rf=0,5 диаметра D колеса, F= (D2—d2)/£>2=0,75; 0,785=я/4; затем 0,6 и 0,5 —ширина прохода сбоку штабеля без учета и с учетом диаметра трубы калорифера; толщина досок и прокладок принята по 25 мм; динамическое давление риг/2.

При пересчете скорости воздуха с 3 до 4 м/с сопротивление циркуляционного кольца камеры возрастет до 200 Па, а именно 113 • 42 : 32 = 200 Па, а объем воздуха — до 36 м3/с. Для ускорения расчетов используют микрокалькуляторы. Электродвигатель подбирается по мощности воздушного потока по формуле (44) с учетом КПД вентиляторов, потерь на трение клиноременной передачи (3... 5 %) и запаса мощности, с учетом перегрузки вентилятора при пуске камеры в работу, в обычных камерах в среднем: для центробежных вентиляторов 10 %, для осевых 5 %.

Диаметр трубы, подводящей пар к камере, определяют по формуле  при т— 1. По этой же формуле рассчитывают диаметр конденсатных труб. Плотность воды рв с температурой 100 °С принимают 960 кг/м3, скорость воды в магистрали 1 ... 2 м/с, а в отводных трубах 0,5... 1 м/с. Монтаж калориферов выполняют с соблюдением непрерывного уклона труб 0,5... 1 % по ходу пара и конденсата. Обводную трубу у кон- денсатоотводчика не ставят, но обязательно применяют контрольную трубку

Аэродинамические расчеты очень сложны. Они частично выполняются по методическим указаниям к курсовому и дипломному проектированию лесосушильных камер. Конструкция камеры должна характеризоваться минимальными сопротивлениями (кроме полезного сопротивления штабеля — 20... ...50 Па, т. е. 2... 5 мм вод. ст.). Общее сопротивление камер обычно соответствует 8... 10-кратному сопротивлению штабеля, в удачных конструктивных решениях оно может быть значительно меньше.

Во всех сушильных камерах должны проектироваться прижимные механизмы для предотвращения порчи материала из-за большого его коробления в верхних рядах штабеля.

Такие механизмы окупаются в первые 3 мес их эксплуатации; отмечается простота их конструкции, надежность в работе и высокая эффективность действия. В тех же целях к проекту сушильных камер должны комплектоваться составные трековые тележки.