Технологический расчет сушильной камеры

Содержание

1. Введение
1. Описание конструкции и работы камер
2. Техническая характеристика камеры ЦНИИМОД-ГИПРОДРЕВ
2. Правило формирование штабелей
1. Требования к прокладкам
2. Механизация формирования штабелей
3. Технологический расчет сушильной камеры
1. Выбор режима сушки
2. Определение продолжительности камерной сушки П/М

Список литературы

               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Введение

Сушкой древесины называется процес удаления влаги из нее путем испарения. Промышленное применение древесины почти всегда требует снижения влажности до определенной величины, зависящей от назначения

Влажностью  дрвесины называется количество влаги в ней выраженное в процентахк весу самой древесины. Качество высушенной древесины значительно выше, чем сырой; сухая древесина может сотни лет служить еловеку; она легче и прочнее склеивать и красиво отделывать.

Основные  технологические цели сушки древесины  таковы: повышение прочности и  долговечности сооружений и изделий  из древесины; предохранение от порчи  и загнивания; уменьшение или уничтожение  формоизменяемости, размероизменяемости, коробения или растрескивания древесины; обеспичение возможности склеивания и отделки; уменьшения веса (в 1.5 – 2 раза).

При высыхании древесины сначала  из нее испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При  увлажнении древесины влага из воздуха  пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением  полостей клеток и межклеточных пространств  происходит только при непосредственном контакте древесины с водой (вымачивание, пропаривание). Из этого следует, что  однажды высушенная древесина, не находясь в непосредственном контакте с водой, не может иметь влажность выше предела гигроскопичности - состояния  древесины, при котором клеточные  оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух.

Удаление влаги из древесины  при сушке сопряжено со значительными  трудностями, которые объясняются  относительно большой толщиной пиломатериала  и изменением размеров древесины  при высыхании. При неправельном ведении процеса сушки может иметь место неравномерное просушивание материала, его растрескивание, коробление и другие дефекты. По этому основная задача сушки – равномерное высушивание всей партии древесины и каждой доски в отдельности по ее сечению и длине при отсутствии дефектов и сохранении требуемого качества материала.

Деревянные изделия или сооружения, изготовленые из непросушенной древесины, недолговечны; они преждевременно разрушаются илипортятся. Мебель, изготовленная из недостаточно просушенной древесины, разваливается в течении ескольких месяцев,  то время как такая же мебель, изготовленная из хорошо просушенной древесины, служит много лет.

Процес сушки – найболее длительный и один из самых дорогих процесах во всей технологии деревообработки, поэтому участок сушки древесины очень отвецтвенен, требует к себе большого внимания и квалифицированных специалистов - сушильщиков.

На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно-сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).

 

1. Описание конструкции и работы камер

Сушка древесины – сложный процесс, закономерности которого определяются явлениями: тепло и влагообмена; теплопроводностью и влагопереносом. Классификация способов сушки основана на особенностях передачи тепла высушиваемому материалу и по этому признаку можно выделить следующие виды сушильных камер: конвективные и диэлектрические. В конвективных сушильных камерах тепло к пиломатериалу подводится нагретым воздухом и с помощью его же уносится испаряющаяся влага из пиломатериала за пределы камеры сушки в атмосферу.

В конвективных сушильных  камерах агент сушки воздух (воздух в смеси с водяным паром) нагревается, циркулируя через теплообменник с нагретой внешней поверхностью (пароводяной, индукционный, жаротрубный нагрев) или смешиваясь с продуктами сгорания (топочные газы) газообразного, твердого, жидкого топлива (газовые камеры сушки).

В диэлектрических  сушильных камерах тепловая энергия возникает непосредственно в пиломатериалах преобразованием токов высокой частоты (ТВЧ) или сверхвысокой частоты (СВЧ) за счет диэлектрических потерь.

Как конвективные, так и  диэлектрические сушильные камеры могут работать при пониженном давлении (ниже атмосферного), т.е., в вакууме (вторые предпочтительнее).

В аэродинамических бескалориферных сушильных камерах воздух нагревается за счет аэродинамических потерь в роторе центробежного вентилятора и его кожухе. Разновидностью конвективных камер сушки, являются конденсационные сушильные камеры.

Вакуумные конвективные и вакуумно-диэлектрические сушильные  камеры в качестве источника тепла используют электроэнергию.

1. Вакуумные конвективные сушильные камеры. Камеры сушки производятся различными заводами в разных модификациях с осевыми или с центробежными вентиляторами. Нагрев воздуха осуществляется с помощью горячей воды, циркулирующей в радиаторах. Целесообразность применения вакуумных сушильных камер обусловлена спецификацией высушиваемого материала. Этот способ рентабелен при сушке до 500м³ в год для твердолиственных пород больших, свыше 60х60 мм. сечений, когда продолжительность процесса является существенным фактором. Вакуумно-конвективные сушильные камеры наиболее перспективны, с точки зрения ускорения процесса сушки. Рабочие температуры в вакуумных сушильных камерах составляют 140°С. Поэтому в период нагрева древесины, чтобы избежать вскипания влаги, давление в сушильных камерах выше атмосферного. После конденсации влаги, давление в сушильной камере падает до 0,5 атмосферы. Сушка древесины происходит за счет перепада давлений до и после конденсации сушильного агента в сушильной камере. Вакуумно-компрессионные сушильные камеры высокоскоростные и потребляют минимум энергии. 

2. Конденсационные сушильные камеры. Работают по принципу замкнутого цикла, т.е. сушильный агент совершает циркуляцию без выброса в атмосферу и, соответственно, без подпитки свежим воздухом. Воздух, насыщенный влагой отобранной из древесины, омывает холодную поверхность конденсатора и охлаждается до температуры ниже точки росы. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется. Конденсационные сушильные камеры с аэродинамическим принципом нагрева являются наиболее перспективными с точки зрения экономичности процесса сушки и стоимости самой сушильной камеры. При сушке свежеспиленной древесины 0,25кВт расходуется на испарение из древесины 1 литра воды, при сушке древесины с низкой влажностью 0,5кВтч – на 1 литр воды. Коэффициент полезного действия таких сушильных камер, из-за физических свойств хладагента (фреона), понижается при повышении температуры сушильного агента более 45°С. Отмечается высокое качество высушенного пиломатериала, следует учитывать также, что сроки сушки в конденсационных камерах сушки в 2 раза больше (при использовании фреона), чем при применении традиционных способов.
3. Вакуумные кондуктивные сушильные камеры. Отличаются от диэлектрических сушильных камер тем, что рабочие электроды выполнены в виде пластин, которыми переложен каждый ряд штабеля. При этом способе сушки продолжительность процесса по сравнению с обычными сушильными камерами сокращается в 3-5 раз. Кондуктивная или контактная сушка применяется для тонких древесных материалов – шпона, щепы, фанеры и т.п. Древесина при контактной сушке может темнеть снаружи из-за высокой температуры порядка 150°С и получать значительные внутренние напряжения, для снятия которых необходимы специальные пропарочные камеры. Внутренние напряжения из-за неравномерности конечной влажности по толщине материала, обусловленные неравномерностью электромагнитного поля, малая вместимость автоклавов ограничивают распространение сушильных камер такого типа.
4. Вакуумно-диэлектрические сушилки СПВД. Камеры сушки СПВД представляют собой автоклав диаметром 2,6м. с размещенными внутри рабочими электродами, между которыми на тележке помещается высушиваемый материал. Испаренная из древесины влага удаляется из камеры в виде конденсата. Циркуляция воздуха в сушильной камере отсутствует, поэтому штабель формируется пакетом без прокладок. Продолжительность сушки в таких сушильных камерах в 10-12 раз ниже, чем конвективным способом. Недостатком таких камер сушки являются: небольшие объемы загрузки; высокая стоимость сушильной камеры; неравномерность конечной влажности древесины, энергоемкость процесса. Расход электроэнергии на процесс диэлектрической сушки достигает 900-1000 кВтч на 1 кубический метр высушенного материала или 3-3,5 кВтч на 1 литр испаренной влаги.
5. СВЧ - камеры сушки. Сушка древесины в этих сушильных камерах происходит за счет электрических потерь токов высоких частот. Несмотря на значительное сокращение продолжительности сушки пиломатериалов в СВЧ – сушильных камерах, например: дуб – толщиной 35мм. высыхает за 2,5 суток, перспективы их распространения невелики, из-за больших энергетических затрат (600-900кВтч/м³), малого ресурса работы магнетронов (около 600 часов), трудностей контроля процесса, отсутствии технологии, высокой стоимости сушильной камеры.

6. Аэродинамические сушильные камеры. Получили широкое распространение из-за относительно невысокой стоимости, простоты конструкции, надежности в эксплуатации, не требуют специфических знаний обслуживающего персонала, рентабельны в малых предприятиях при сушке до 2000м³ в год хвойных пород. Недостатками являются:

• высокая энергоемкость процесса сушки, при сушке свежеспиленной древесины на испарение 1 литра воды потребуется 1,15-1,3 кВтч. электроэнергии (240-290кВтч/м³).
• отсутствует регулировка температуры, можно только замедлять скорость ее повышения путем изменения проходного сечения всасывающего отверстия центробежного вентилятора.
• нельзя организовать технологический процесс согласно расписания режимов "Руководящих технических материалов по технологии камерной сушки древесины".

 

Конвективные  сушильные камеры на отходах деревообрабатывающего  производства. Наиболее распространенный способ сушки в воздушной или газопаровой среде. Этот вид сушки основан на передаче теплоты древесине путем конвекции от газообразной или жидкой среды. В настоящее время, конвективные сушильные камеры остаются самыми востребованными из-за рентабельности, невысокой стоимости, малого потребления электроэнергии, изученности технологического процесса, высокого качества высушенных пиломатериалов, просты в обслуживании и надежны в работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2Техническая  характеристика камеры ЦИНИИМОД-ГИПРОДРЕВ

Камера ЦНИИМОД – 56 Гипродрев  относится к группе камер с поперечной закаткой, противоточной поперечной циркуляцией воздуха через штабеля пиломатериалов. К этой же группе относятся камера ЦНИИМОД- 49, НБ – 1 и НБ – 2  (на 18 штабелей) Гипролеспрома и камера ЦНИИМОД – 26. Камеры ЦНИИМОД – 56 Гипродрев  предназначены для массовай сушки хвойных пиломатериалов при нормальных и повышеных температурах. В камере помещается 10 нормальных штабелей, расположеных поперек камеры. Длина камеры 24 м, включая траверсные коридоры; ширина 7 м; высота около 5 м (с вентеляторно калориферным отделением)

Особенности камер ЦНИИМОД  – 56 Гипродрев следующие:

Три мощных осевых вентилятора  серии В № 14, мощность электродвигателя каждого вентилятора 14 квт; вентиляторы обеспечивают скорость циркуляции в штабеле 4 – 5 м/сек;

Наличие 16 компактных пластичных калориферов типа КФБ – 9, обеспечивающих подьем температуры до 120 градусов в сухом конце камеры;

Наличие роликовых шин  в камере, ана траверсных тележках, на погрузочно – разгрузочных площадках и в помещении для остывания материала, позволяющих отказаться от треков под штабеля, заменив их четырьмя швеллерами по 2 м длинной (швеллеры котятся по роликам);

Хорошая механизация транспортных работ

Пиломатериалы, уложеные в пакеты (каждый пакет составляет половину штабеля), при помощи тельфера ставятся на электрифицированную траверсную тележку. Управление траверсной тележки – дистанционное с автоматическим остановом напротив соответствующей камеры. С траверсной тележки штабеля сбвигоются в камеру толкателями с телескопическим устройством. Роли установлены в камере с уклоном 0,005 для перемещения штабелей; всухом конце, запоследним штабелем, уклон роликов значительнобольший, чтобы последний штабель от толчка сам мог передвинутся на роликовые шины траверсной тележки. С траверсной тележки пакеты высушенных материалов тельфером переносятся в остывочное помещение или под разгрузку. Годовая производительность одной камеры равна примерно 15 000 – 20 000 условного пиломатериала.

 

Таблица 1 Тех. характеристика камеры ЦНИИМОД – 56 ГИПРОДРЕВ

Показатели

ЦНИИМОД – 56 ГИПРОДРЕВ

Внутренние размеры камеры (длина Х ширина Х высота) с учетом вентиляторного помещения, м…  Число штабелей в камере при длине досок 6,5 м… Высота и ширина штабеля, м… Емкость камеры в условном материале, … Расчетная годовая производительность в камеры в условном материале... Тип и номер вентилятора… Количество вентиляторов, шт… Установленная мощность электродвигателей  вентиляторов на камеру, кВт… Тип калорифера Поверхность нагрева калорифера, ... Расчетная скорость циркуляции по штабелю, м/сек

10   146                  15 000 – 20 000   Осевой серии В № 14 3 42   КФБ - 9 850   5

 

 

 

 

 

2. Правило формирование штабелей

Штабель формируется из одной  породы и толщины.

Под штабельное основание должно быть прочным, жёстким, а верх его - горизонтальным. Длина основания должна равняться длине штабеля. В качестве под штабельного основания рекомендуется использовать под штабельные тележки.

Не допускается работа камеры при неполном количестве штабелей.