Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

2.8.1 Выбор типа калорифера

Основным тепловым оборудованием сушильных камер являются калориферы. Конструктивные их типы: сборные из чугунных ребристых труб, компактные стальные, пластинчатые и биметаллические. Для расчетов принимаем пластинчатые калориферы и чугунные ребристые трубы. Схема расположения калориферов представлена на рис. 3.

1 – пластинчатые калориферы; 2 – чугунные ребристые трубы

Рисунок 3 – Схема расположения калориферов

2.8.2 Тепловая мощность калорифера

Тепловую мощность калорифера рассчитывают по максимальному расходу тепла в период сушки в зимних условиях.

В камере периодического действия расчет ведется по формуле

где С₂ – коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку (С2 ≈ 1,1−1,3).

2.8.3 Расчет поверхности нагрева калорифера

где К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м ²·ºC

t_n = 139 ºC – температура теплоносителя, ºC(табл.28 [1]);

t_с = 84 ºC – температура сушильного агента в камере на входе в

штабель, ºC;

C₃– коэффициент запаса, учитывающий загрязнение и коррозию

поверхности калорифера; – для чугунных ребристых труб;

Вверх устанавливаются пластинчатые калориферы с тепловой мощностью 0,8Q_кал, вниз в промежутках между штабелями чугунные ребристые трубы с тепловой мощностью 0,2Q_кал.

2.8.4 Расчет пластинчатых калориферов

Предварительно принимаем пластинчатые калориферы модели КФС-11.

Общая площадь живого сечения определяется по формуле

где ƒ_{ж.с.кал.} = 0,638 м² – живое сечение одного пластинчатого калорифера

(табл.29[1]);

n_кал = 9 шт. – количество калориферов в одном ряду, расположенных

перпендикулярно потоку агента сушки, принимается конструктивно по

1 калориферу на 1 вентилятор.

Скорость агента сушки через калорифер рассчитывается по формуле

Для определения коэффициента теплопередачи калориферов моделей КФС по таблице 31[1] определяется весовая скорость (ρ₁ω_кал).

ρ₁ω_кал = 0,848·13,448 = 11,404 кг/м²с

К = 31,3 Вт/м²·ᵒС

Определяем количество калориферов

где ƒ_кал = 54,6 м² – поверхность нагрева одного калорифера (табл. 31[1]).

Принимаем 9 пластинчатых калориферов модели КФС-11, что соответствует количеству калориферов принятому конструктивно.

2.8.5 Расчет калориферов из ребристых труб

Принимаем ребристые трубы длиной 2 м, расположение в один ряд.

Живое сечение ребристых труб рассчитывается по формуле

где F_кан. = (6,5+0,1)·3·2,7 = 53,46 м² – площадь сечения канала в плоскости

перпендикулярной потоку агента сушки, в котором расположены

трубы;

F_пр.тр. – площадь проекции ряда ребристых труб, расположенных в

плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, м².

где ƒ_пр.1тр. = 0,185 м² – площадь проекции одной трубы длиной 2 м;

n_тр. = 100 шт. – количество труб в плоскости, перпендикулярной

потоку агента сушки, принимается предварительно.

Определяем скорость агента сушки через калорифер по формуле 58

Коэффициент теплопередачи определяется по рисунку 12[1] по приведенной скорости

где 1,25 – плотность стандартного воздуха при t₀ = 0 ᵒС.

К = 8,25 Вт/м²·ᵒС

Определяем количество калориферов

где ƒ_кал = 4 м² – поверхность нагрева одной ребристой трубы длиной 2 м.

Приняв во внимание, что разница между расчетным и предварительно выбранным количеством калориферов может достигать 20% – принимаем 100 ребристых труб расположенных в один ряд.

Определение расхода пара

2.9.1 Расход пара на 1 м³ расчетного материала

где – расход пара на 1 м³ расчетного материала, кг/м³;

кДж/кг– удельный расхода тепла на сушку для

среднегодовых условий;

кДж/кг– энтальпия испарения или теплоотдача 1кг пара (при

p = 3– 4 бар).

2.9.2 Расход пара на камеру

Массу пара для камеры определяют для зимних и среднегодовых условий, в период прогрева и в период сушки пиломатериалов.

В период прогрева:

где Р_кам.пр – расход пара на камеру, кг/ч.

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

В период сушки:

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.9.3 Расход пара на сушильный цех

Максимальный расход пара в зимних условиях:

где Р_цех – расход пара на сушильный цех, кг/ч

= 1 шт.–число камер, в которых одновременно идет прогрев;

– остальные камеры цеха, в которых идет процесс

сушки,

2.9.4 Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема

пиломатериалов

Среднегодовой расход пара на сушку заданного количества пиломатериалов

где Р_год – среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема

пиломатериалов, т/год;

Ф = 65000 м³ – годовой объем фактических высушиваемых пиломате-

риалов,

С_длит – коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при

сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее, чем расчетный материал,

определяют по таблице в зависимости от величины отношения средне-

взвешенной продолжительности сушки фактического материала (τ_ср.ф) к

продолжительности сушки расчетного материала (τ_расч.).

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов:

где τ_ср.ф – средневзвешенная продолжительность сушки фактических

пиломатериалов,ч;

τ₁, τ_{2 ,}…,τ_n – продолжительность сушки фактических пиломатериалов

отдельно по породам и сечениям,ч.;

Ф₁, Ф₂,…,Ф_n – годовой объем этих же пиломатериалов отдельно по

породам и сечениям, м³;

Ф – годовой объем фактических пиломатериалов,