Определение расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку определяют отдельно для зимних и среднего­довых условий. По зимнему расходу тепла ведется расчет тепловой мощно­сти камеры, а расход тепла в среднегодовых условиях необходим для расчета средних расходов тепла, пара, топлива на 1 м³ высушенных пиломатериалов.

При сушке тепло расходуется на начальный прогрев материала, испа­рение влаги и на потери через ограждения.

2.7.1 Начальный прогрев древесины

В камерах периодического действия первой технологической операцией после загрузки штабеля является начальная обработка материала (прогрев). Во время прогрева в камеру подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах.

Температуры среды при прогреве t_пр = 94 ᵒС, психометрическая разность Δt = 1 ᵒС.

Продолжительность прогрева (в часах) определяется по формуле:

где – исходная продолжительность начального прогрева, рассчитанная

для сосновых пиломатериалов при температуре среды ,

психрометрической разности , нагреве сортимента на оси до

температуры , влажности древесины 60%, ее начальной

температуре от 0 до , ширине штабеля 1,8 м.

– коэффициенты, учитывающие начальную температуру

древесины и температуру среды при прогреве влажность

древесины , ее породу и ширину штабеля .

Исходную продолжительность начального нагрева принимают в зависимости от толщины пиломатериалов, их ширины и скорости циркуляции агента обработки = 1,7 ч.

Для зимних условиях

Для среднегодовых условиях

2.7.2 Расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины

Зимой на плавление льда, когда древесина заморожена, тепло при прогреве пиломатериалов расходуется на нагревание древесной массы, не замерзшей влаги и оттаявшей влаги.

Для зимних условий:

где – расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины, ;

– плотность расчетного материала при заданной начальной

влаж­ности; при начальной влажности W_н> 30 % рассчитывается по

формуле:

где = 400 – базисная плотность расчетного материала, кг/м³;

γ – скрытая теплота плавления льда (335 кДж/кг);

– средняя удельная теплоемкость соответственно при отрица­-

тельной и положительной температурах, ) (рис.4[2]);

– температура древесины при ее прогреве, 94°С;

– начальная расчетная температура для зимних условий, -32 °С;

– начальная влажность расчетного материала 75 %;

– содержание не замерзшей связанной (гигроскопической, жидкой)

влаги, 14,8 %;

Удельная теплоёмкость древесины определяется по средней температуре нагревания для

Для среднегодовых условий:

где – среднегодовая температура древесины;

– удельная теплоёмкость древесины, кДж/кгᵒС;

Температуру для определения подсчитывают как:

2.7.3 Удельный расход тепла при начальном прогреве на 1 кг

испаряемой влаги

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.7.4 Общий расход тепла на начальный прогрев древесины

где – общий расход тепла на начальный прогрев древесины, ;

Е_пр – ёмкость штабелей одновременно загружаемых в камеру или в

отсек для начального прогрева материала;

– продолжительность прогрева, ч.

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.7.5 Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией:

где – расхода тепла на испарение влаги

I₂ и d₂ – теплосодержание и влагосодержание воздуха на выходе из

штабеля;

I₀ и d₀ – теплосодержание и влагосодержание свежего (приточного)

воздуха, кДж/кг;

– удельная теплоемкость воды, кДж/кг°С;

t_м – температура нагрева влаги в древесине, °С, принимается рав­ной

температуре смоченного термометра.

При поступлении воздуха из коридора управления или наружного воздуха летом допустимо принять d_o = 10-12 г/кг с.в., 1_о = 46 кДж/кг.

Общий расход тепла на испарение влаги в секунду:

где расчетная масса испаряемой влаги, кг/с.

2.7.6 Потери тепла через ограждения камеры

где суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м²;

К – коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения

ка­меры, Вт/м²·°С;

– температура среды в камере (расчетной ступени), °С;

расчетная температура наружного воздуха для зимних и

сред­негодовых условий, °С;

C = 2 – коэффициент, учитывающий высокую температуру в камере.

Расчет теплопотерь производится отдельно для наружной боковой стены, для торцовых стен, выходящих в траверсный коридор, без учета площади дверей, двери, перекрытия и пола. Потери тепла через междукамерные боковые стены в расчет не принимаются.

Размеры камеры СП-2КП:

В = 20,480 м, Н = 7,500 м, L = 20,320 м – ширина, высота и длина камеры;

b = 20,480 м, h = 3,550 м – ширина и высота двери камеры.

Так как тепловой расчет ведется для половины камеры, то ширина камеры и ширина дверей уменьшаются в два раза. Камера проходного типа, из чего следует, что тепловые потери для торцовых стен без учета дверей и самих дверей увеличиваются вдвое. Площади ограждений камеры приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Расчет поверхности ограждений камеры СП-2КП

№ п/п	Наименование ограждения	Формулы	Площадь, м2
	Наружная боковая стена		152,4
	Торцовая стена со стороны траверсного пути без учета площади дверей		40,448
	Перекрытие		208,0768
	Пол		73,6
	Двери		36,352

Коэффициент теплопередачи К многослойных ограждений подсчитывается по формуле:

где = 25 Вт/м².^оС – коэффициент теплопередачи внутренних

поверхностей ограж­дений;

= 9 Вт/м².^оС – коэффициент теплопередачи наружных поверхностей

ограж­дений для отапливаемых помещений;

– толщина слоев ограждений;

коээфициенты теплопроводности, соответствующих слоев ограждений, Вт/м².^оС.

Коэффициент теплопередачи пола К_пол принимается равным

Ограждения сборных (металлических) камер изготавливаются в ви­де щитов с каркасом из профилированного металла с двусторонней об­шивкой их листовым металлом (с внутренней стороны - нержавеющим) и заполняются теплоизоляцией (шлаковата, стекловата, асбест, минеральная вата).

Толщина металлических щитов составляет ~ 120-150 мм для всех ограждений, кроме дверей. Щиты дверей облегченной конструкции тол­щиной ~ 80-100 мм. На рис.2 Показана конструкция ограждений и дверей сборно-металлических камер.

Рисунок 1 – Конструкция дверей и ограждений сборно-металлических

камер

Определяем коэффициенты теплопередачи ограждений

1. Наружной боковой стены, торцовых стен и потолка

2. Двери

3. Пола

Расчет теплопотерь через ограждения приведен в таблице 5.

Таблица 5 — Расчет теплопотерь через ограждения камеры СП-2КП

№ п/п	Ограждение	Площадь ограждения	Коэффициент теплопередачи, кВт/м2 ᵒС	Температура t1в камере	Температура наружная t0, °С	tс- t0	Потери тепла,Qогр, кВт
зимой	среднегодовая	зимой	среднегодовая	зимой	среднегодовая
	Наружная боковая стена	152,4	0,536						12,09	11,27
	Торцовая стена со стороны траверсного пути без учета площади дверей	40,448	0,536						6,42	5,98
	Перекрытие	208,0768	0,536						16,51	15,39
	Пол	73,6	0,268						2,92	2,72
	Двери	36,352	0,756						8,13	5,30 7,59
Итог:	46,07	42,95

Удельный расход на потери через ограждения (для зимних и среднегодовых условий):

где ∑Q_огр – суммарные теплопередачи через ограждения камеры кВт.

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.7.7 Определение удельного расхода тепла на сушку для зимних и среднегодовых условий

где С₁ = 1,5 – коэффициент учитывающей дополнительный расход тела на

начальный прогрев камеры, транспортных средств, утечки тепла через

не плотности ограждений и др.

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.7.8 Удельный расход тепла на потери через ограждения

где = 260 кг/м³ – масса испаряемой влага на 1 м³древесины.

Для зимних условий:

Для среднегодовых условий:

2.7.9 Построение теоретического и действительного процесса сушки в

Id-диаграмме влажного воздуха

Построение действительного процесса сушки с учетом теплопотерь через ограждения камеры позволит определить рациональную скорость циркуляции агента сушки по материалу, которая обеспечит требуемое увлажнение воздуха при выходе его из штабеля.

Уменьшение теплосодержания агента сушки для камер периодического действия определяется по формуле:

где С_в = 4,19 кДж/(кг·ᵒС) – удельная теплоёмкость воды;

t_мат = t_м = 73ᵒС – температура материала в камере;

q_огр – принимается для зимних условий.

Рисунок 2 – Действительный треугольник сушки

По действительному треугольнику сушки видно, что 𝜑₂^’>0,9, а значит скорость циркуляции занижена, и есть опасность образования конденсата при выходе воздуха из штабеля. Скорость циркуляции агента сушки необходимо увеличить и уточнить объём циркулирующего агента сушки по формуле 30.

Принимаем ω_шт = 3 м/с, тогда