干燥窑设计任务书课程设计

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木材干燥课程设计

计算说明书

设计题目:

窑的设

院:

专业年级:

木材加工班

学生姓名:

班级学号:

指导教师:

二0一0年X月X日

第三组

50立方米顶峰即时强制循环干燥窑设计

1)

设计条件

(1)

干燥树种:柞木。

(2)

初含水率为90%,终含水率为8%,厚度为30mm,长度为4m的整边板。

(3)

建窑地点年最低气温为10℃,最冷月份平均气温为15℃,相对湿度φ为60%。

(4)

保温材料采用聚氯乙烯泡沫塑料。

2)

设计要求

(1)

规范的实际说明书。

(2)

手绘图纸一张比例(1:50)。

(3)

计算机一张A4图。

(4)

图上要把设计的内容及相关尺寸(位置尺寸、注尺寸)表达清楚。

蒸汽管路图(阀门、疏水器、旁通管和分水器的安装图)。

一、设计任务和依据

1木材干燥室的设计任务

(1)干燥方式和室型的选择;

(2)热力计算;

(3)气体动力计算;

(4)进气道和排气道的计算;

(5)解决装堆、卸堆和运输机械化问题;

2木材干燥室的设计依据

(1)被干锯材的树种、规格、材积、初含水率以及所要求的终含水率;

(2)关于能源(蒸汽、电力等)的资料;

(3)建室地区一年中最冷月份及年平均气象资料;

二、干燥方式、室型的选择和有关尺寸的计算

干燥方式的选择:干燥整边板采用强制循环周期式顶风机干燥窑。

有关尺寸的计算:

(1)规定干燥室的容量

E=V外×β容m3

50=

V外×0.496

V外=100.8

m3

(2)干燥窑基本尺寸:

单元材堆:长

4000mm

2800mm

1500mm

室内总尺寸:长

8600mm

4800mm

5750mm

(3)确定干燥室年周转次数

柞木干燥时间

Z=130/24=5.42昼夜,Z1=0.1昼夜

墙壁厚240(一砖)+100(聚氯乙烯泡沫)+100(钢筋混凝土)=440mm

顶棚厚100(钢混)+140(聚氯乙烯泡沫)+(空心楼板)=340mm

门(吊挂式、内外覆铝板、中间聚氯乙烯泡沫夹层)

320

mm

风机型号

No.10

Y型12叶片

转速

1500

r/min

圆翼型肋型管散热器

长度2米120个

加热面积150

m3

三、热力计算

量的计

新鲜空气量与循

环空气量的确定

干燥室一次周转期间的水分蒸发量:

M室=

=

=24723kg/周期

平均每小时水分蒸发量:

M平=

计算每小时的水分蒸放量:

M计=M平×X=73.8×1.3=96kg/h

蒸发1kg水分所需要的新鲜空气量:

g0=kg/kg

柞木的干燥基准如下表

干燥阶段

干球温度(℃)

相对温度(℃)

相对湿度(%)

干燥时间系数(%)

60.5

64.5

62.5

t1=82℃

φ1=36%

d1=140g/kg

I1=446

t2=65℃

φ2=90%

d2=150g/kg

I2=460

t0=20℃

φ0=78%

d0=13g/kg

I0=41

每小时输入干燥室的新鲜空气量的体积:

V进=M计×g0×v0=96×4.3×0.72=297.2

m3/h

每小时由室内排除的废气体积:

V废=M计×g0×v2=96×4.3×1.22=503.6m3/h

每小时室内循环空气的体积:

F堆=m×L×h×(1-β)=6×4×1.5×(1-0.04)=14.72m2

V循=3600×ω循×F堆×1.2=3600×16.364×2×1.2=141384.96

m3/h

干燥过程中热消耗量的确定

干燥室内平均温度

t平=

t冬计=0.4t冷平+0.6t最低=0.4×(15)+0.6×(10)=-12℃

预热的热量消耗

预热1m3木材的热量消耗:

Q预=1000(1.591+4.1868×W初/100)(t平-

t冬计)

=1000×0.36(1.591+4.186×0.9)

(73.5-12)=198740(kj/h)

预热期平均每小时热耗量:

Q预室=

Q预×E/Z预=198740×50/4.5=2.2082ⅹ106

kJ/h

Z预=3×1.5=4.5h

以1kg被蒸发水为准的,用于预热上的单位热量消耗量:

q预=

=395.33kJ/kg

蒸发1kg水分的热消耗量:

q蒸=

干燥室内每小时用于蒸发水分的热量消耗量为:

Q蒸=q蒸×M计=2567×96=246432kJ/h

透过干燥室壳体的热损失:

墙:外墙为一砖(250mm)厚,λ砖=0.814W/(m2

℃)

内墙为100mm厚钢筋混凝土结构。内外墙夹层100mm厚聚氯乙烯泡沫保温层,λ层=0.058

W/(m2

℃)。λ钢

=1.546

W/(m2

℃)。室内受热系数α内=11.63

W/(m2

℃),室外的表面放热系数α外=23.26W/(m2

℃)。

墙的传热系数

k=1/(1/α内+∑δ/λ+1/α外)=0.45W/(m2

℃)。

门:用角钢或槽钢做骨架,内外表面覆盖铝板,中间为120mm厚的聚氯乙烯泡沫做保温层,门的传热系数

K门=1/(1/11.63+0.12/0.058+1/23.26)=0.45W/(m2

℃)。

顶棚:主要结构为100mm现绕钢筋混凝土内层,中间为140

mm膨胀聚氯乙烯泡沫做保温层,100mm厚空心楼板表面层。

λ空=0.698

W/(m2·

℃)],顶棚传热系数:

k顶=1/(1/11.63+0.1/1.546+0.14/0.058+0.1/0.698+1/23.26)=0.36

W/(m2

℃)

验证最大导热系数壳体面能否出现结露,检验:

K顶=0.36≤α内×(t室-t露)/(t室-t最低)=11.63×(78-67)/(78-10)=1.88

说明侧墙结构设计保温性合理,壳体其他部分k≤1.2,所以壳体的保温性是很好的。

1kg被蒸发水分为准的壳体的单位热消耗量:

墙壁:

Q壳1=1.1×F壳×k墙(t1-t外)×C×3.6=13584

kJ/h

顶棚:

Q壳2=1.1×F壳×k顶(t1-t外)×C×3.6=9323

kJ/h

地面:

K地=0.5

k墙

Q壳3=1.1×F壳×k地(t1-t外)×C×3.6=5827

kJ/h

门:

Q壳4=1.1×F壳×k门(t1-t外)×C×3.6=5.511×103

kJ/h

∑Q壳=

Q壳1+Q壳2+

Q壳3+

Q壳4=28734

kJ/h

q壳=∑Q壳/M=563.4

kJ/kg

④干燥过程中总的单位散热消耗量:

q干=(q预+q干+q蒸)×C1=4239

kJ/kg(C1=1.2)

加热器散热面积的确定

①平均每小时应由加热器供给的热量:Q加=(Q蒸+∑Q壳)×C1=330199.2

kJ/kg)(C1=1.2)。

②一间干燥室应配置加热器的散热表面积:

选用圆翼管加热器:

F气道=8.2×1.0=8.2m2

f管=0.07

m2

F管=

f管×n管=0.7×8×3=1.68

m2

F有效=8.2-1.68=6.52

m2

实际循环速度

ω实=V循环/3600F有效=14138.96/(3600×6.52)=6.0m/s

将ω实换算成标准空气循环速度

ω0=ω实ρ1/1.25=6.0×0.91/1.25=2.9m/s

管子作一列式排列

k=8.4ω00.36=12.3W/m2k

F散=Q加×C2/k(t气-t平)=480m2

加热管数目:查表知,每立方米木材需陪3m2放热面积,50m3的木材需配150m3加热管。每根2m长的加热管放热面积为4m2,则需约120根左右加热管。

排列方式:每个起到截面上有5列管,每列10根管

5干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管径确定

1、预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量

D预室=

=1254.4kg/h2、干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量

D干室=

=154.3kg/h3、蒸汽主管直径的数值不小于

d蒸=mm

取d=310

mm4、干燥室凝结水输送管直径

d凝=mm

取d=170

mm

疏水器的选用

当蒸汽压力为0.3MPa表压力时,P1=0.3×0.9=0.27MPa,P2=0,每小时的蒸汽消耗量为92kg时,应当选用疏水器的最大排水量为92×3=276

kg/h,△P=0.27-0=0.27

MPa

选用公称直径Dg20的S19H-16热动力式疏水器

四、空气动力计算

(一)1段

风机壳的阻力:

△h1=ξ10.5

(二)4,12段

加热器处的阻力

(三)8段

材堆的阻力

ξ堆为按板厚30mm,材堆宽2.8m,查表得到阻力系数为20,取材堆内流速ω循=5.08m/s

(四)其它局部阻力

按局部阻力计算式确定1、7段

气流断面骤然缩小出的局部阻力

式中:ξ局根据2、9段:气流骤然扩大出的局部阻力

式中:ξ局根据3、3,6,10,13段

:室内直角转弯处4、5,11段:侧气道5、2,14段:水平气道

(五)干燥室内气流循环总的阻力

H=

=720.04

五、通风机的选择及其所需要的功率

干燥窑内配置6太直连式轴流风机,每台风机的风量:

选用风机时所需要的规格风压

根据H规和V机的数值查Y组12叶片,叶片安装角θ=20°的轴流式风机特性曲线图,确定选用No.10风机,即H规=23600m3/h,风机转数n=1500r/min

每一台风机需要的功率:

每一台风机的安装功率:

六、进、排气道的设计

进、排气道的断面积按下公式计算:

进气道断面

f进=

排气道断面

f排=

为了统一规格,进、排气道断面尺寸均取300mmx400mm。

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