(完整版)木材干燥室的設計

1、周期式頂風機型空氣干燥室設計說明書學 院：材料科學與藝術(shù)設計學院班 級：2009 級木材科學與工程一班學 號： 090811415 設計者：邊皓臣日 期： 2011 年 12 月 31 日周期式頂風機型空氣干燥室的設計、設計條件3設南寧某一木材廠全年要干燥 9000m3 鋸材，被干木料的樹種，規(guī)格和用途如表所示：樹種木材名稱厚度 mm長度 mm初含水率W1（%）終含水率W2（%）數(shù)量 m3用途楓香402000東北榆木302000水曲柳整邊材3046015.52000家具材銀杏401000白樺301000柞木301000南寧地區(qū)年平均氣溫 21.6，全年最冷月份平均氣溫 12.8，最低氣溫 2.

2、1 工廠有電力蒸汽供應。供氣表壓力為0.3-0.4MPa 。二、干燥室數(shù)量的計算1、規(guī)定材堆和干燥室的尺寸材堆外形尺寸為：長度（ l ） 4m，寬度（ b）1.8m，高度（ h）2.6m，堆（ m）2。干燥室的內(nèi)部尺寸：長度 8.4m（l ），寬度 2.6m（b），高度 4.1m（h）（其中風機間高 1m）2、計算一間干燥室的容量按 30mm 厚的木料計算，堆垛采用 25mm 厚的隔條，則（40 30 30） 2000 （40 30 30） 1000S= mm=33mm9000查表 15-1，在“快速可循環(huán)”中的“整邊板”一列中，對應 3035mm 的行中，查得 v=0.510 根據(jù)公式得Va

3、=V· v=m·l ·b·h·v=（2×4×1.8×2.6×0.510）m3=19.1 m33、確定干燥室全年周轉(zhuǎn)次數(shù) f樹種厚度干燥時間mmh楓香40202東北榆木30142水曲柳30168銀杏40202白樺30142柞木3033514平均干燥周期 ttkVk = 202 142 168 2000 (202 142 335) 1000 =189.2hVk9000干燥室年周轉(zhuǎn)次數(shù) f= d = 24 28035.1 次 /年t e tr 189.2 2.44、確定需要的干燥室數(shù)Vk9000N= =Va f

4、 19.1 35.114間三、熱力計算一些基本的條件依據(jù)采用厚度為 30mm、基本密度為 400 /m3 , 初含水率 W1為 60%，終 含 水 率 W2 為 15.5% ， 干 燥 周 期 Tt 為 84h 。 計 算 的 介 質(zhì) 參 數(shù) ： 3d0 13g/ kg，I0 54kJ/ kg，v0 0.87m / kg ； t1 85， 1 62%，d1 356g / kg ，I1 1025.8kJ / kgv1 1.60m 3 /kg， 1 0.83kg /m3;33 t2 76， 2 90%， d2 363g/ kg，I2 1025.8kJ /kg，v2 1.60m 3 /kg， 2 0

5、.85kg /m3 用于干燥室熱力計算的室容量Vt =V· v =m·l ·b·h·v=2×4×1.8×2.6×0.496=18.57 m31、 水分蒸發(fā)量的計算干燥室在一次周轉(zhuǎn)期間從室內(nèi)材堆蒸發(fā)出來的全部水分量：Wv= M1 -M 2 Vt =400× 60-12 18.57 3565.49 /次100 t 100清軍每小時從干燥室內(nèi)蒸發(fā)出來的水分量Wv 3565.49Wh=tt84每小時水分蒸發(fā)量42.45 /hWv=Wh x = 42.45 1.2 50.94 /h2、新鮮空氣量與循環(huán)空氣

6、量的確定蒸發(fā) 1kg 水分所需要的新鮮空氣的量10001000g0=d2 d 02.86 /kg363 13每小時輸入干燥室的新鮮空氣量V 0=Wa g0· v0=50.94 2.86 0.87 126.61m3/h每小時輸出干燥室的廢氣的體積V 2=Wa g0· v2=50.94 2.86 1.6 232.85 m3 /h材堆高度密度系數(shù) b=b bhb =303025 0.545材堆迎風面空氣通道的有效斷面面積Ac=m·l ·h·(1- h)=2×4×2.6 × (1-0.545)=9.45每小時在干燥室內(nèi)的循

7、環(huán)空氣的體積VC=3600·Ac ·vc·k=3600×2×9.45 ×1.2=81687.27 m3/h 式中： vc取 2.0m/s 。3、干燥過程中消耗熱量的確定tt室內(nèi)平均溫度 t t1 t2 80 2室外冬季溫度 twc=12.8由于不考慮統(tǒng)計干燥成本，各項熱消耗只按照冬季條件來計算：(1) 預熱的熱消耗量：預熱 1m3木材的熱消耗量M awM 1 M awQ0b(c0 cw 100 )(t twc)100 ( citwc ri cwt) 400× (1.591+4.1868× 0.15) ×(

8、80-12.8)+0.45×(-2.09×12.8+334.9+4.1868×80)=1.75×105kJ/m3 預熱期平均每小時的熱消耗量Q0 = Q0 Vt =1.75×105×18.57/(3×1.5)=7.22×105 kJ/h t0以 1 被蒸發(fā)水分為基準，用于預熱的單位熱消耗量q0=Q0 V tWv1.75×105×18.57/3565.49=0.91×103kJ/kg(2) 由木材每蒸發(fā) 1 水分所消耗的熱量-4.1868× 80=2.44×103 k

9、J/kgq1=1000 I2 -I0 cw t =1000× 1025.8 - 54d2 d0 w 363 13干燥室內(nèi)每小時蒸發(fā)水分所消耗的熱量Q1=q1Wa=2.44×50.94=1.24×105kJ/h(3) 透過干燥室殼體的熱損失干燥室的殼體結(jié)構(gòu)金額傳熱系數(shù)2 值干燥室殼體為內(nèi)外 0.0015m 的鋁合金，中間添加 0.045m 的硬質(zhì)聚氨酯泡沫板結(jié)構(gòu)，鋁合金 的導熱系數(shù)為 162W/(m 2·), 硬質(zhì)聚氨酯泡沫板的導熱系數(shù)為 0.027W/(m 2·)，干燥室內(nèi) 表面的換熱系數(shù)為 1=11.63 W/(m2·)，外表面的換

10、熱系數(shù)為 2=23.26 W/(m 2· )。殼體的傳熱系數(shù) 2=111 0.003 0.045 111.63 162 0.027 23.260.56 W/(m 2· )當 2=0.56 的情況下，干燥室內(nèi)外的溫度分別為80和 -2.1時，干燥室內(nèi)壁是否會出現(xiàn)凝結(jié)水，用以下方式檢驗干燥室的地面混凝土加水泥抹光層，其傳熱系數(shù)約為0.23W/(m 2· )。2 1 t1 - tct1 - tout11.63× 80 -73 0.99 W/(m 2· )80 2.1計算表明干燥室結(jié)構(gòu)在保溫性能方面的設計符合要求。透過殼體各部分外表面的散熱損失干燥室殼

11、體的熱損失主要包括室頂、 左右側(cè)墻、 前后端墻及地面的熱損失。 室頂及干燥室的 側(cè)墻和端墻的材料及厚度相同，所以傳熱系數(shù)相同，均為0.56W/(m 2·)。干燥室的前端設有大門， 大門的材料和厚度與側(cè)墻相同， 因金屬殼體的干燥室門的密封性好， 所以講門與前 端墻一起計算熱損失。根據(jù)干燥室的內(nèi)部尺寸，可以確定干燥使得外形尺寸為長8.4m、寬2.0m、高 4.4m。殼體的熱損失按式 Q2=·A··(t1-t 外) ··C (kJ/h)，其結(jié)果如下表：序號散熱部分 名稱散熱面積 m2值W/(m 2· )t1 t2 Q2(kJ/h)

12、1外側(cè)墻8.4*4.4=36.960.5685-1214455.202內(nèi)測墻36.960.56851510431.593后端墻2.0*4.4=8.800.5685-123441.714前端墻8.800.5685-123441.715頂棚8.4*2.0=16.800.5685-126570.546地面16.800.2385151947.45總計熱損失為 4.03×104kJ/h，附加 10%熱損，共計 Q2=4.43× 104kJ/h。以 1 被蒸發(fā)水分為基準，殼體的單位熱損失量為Q2q2= Wa4.43×104/50.94= 869.7 kJ/kg(4) 干燥過程

13、中總的熱消耗量：q=(q0+q1+q2)·=(0.91×103+2.44×103+869.7) ×1.2=5.06×103 kJ/kg4、加熱器散熱面積的確定(1)平均每小時應有加熱器供給的熱量：Q=(Q1+ Q2 )=1.2×(1.24×105+4.43×104)=2.01×105kJ/h( 2)干燥室內(nèi)應具有的加熱器散熱表面積為：A e=1eQ(tbht)(m2)本干燥室采用 IZGL 1 型盤管加熱器，該加熱器形體輕巧，安裝方便 ，散熱面積較大，傳 熱性能好，性能參數(shù)見表：管盤數(shù)傳熱系數(shù) W/(m

14、2· )空氣阻力 h(Pa)223.54vr0.30112.16vr1.43319.64vr0.40917.35vr1.55419.46vr0.4121.5127.73vr1.51采用 3排管 IZGL 1型盤管散熱器，根據(jù)上表計算其傳熱系數(shù)為： =19.64vr0.409=19.64×2.220.409=27.19 W/(m2·其中：vr=v2·1=2.67×0.83=2.22/ m2·s 式中 v2、1為經(jīng)過加熱器前空氣流速 m·s和密度 / m3v2=Vc3600 A281687.272.67 m· s360

15、0 8.5式中： A2 為風機間直線段與空氣流速方向垂直段面積m2因此： AeQ(t s t)52.01 105 1.227.19 (143 80) 3.639.11 m2根據(jù)所選 IZGL 1 型盤管散熱器的散熱面積，在干燥室風機前后對稱布置。5、消耗蒸汽量及蒸汽管道直徑的確定(1)預熱期間干燥室內(nèi)每小時的蒸汽消耗量為G0Q0Q2I1 -I11.2548.54 105 4.43 1042135504.90/h2)干燥期間內(nèi)每小時的蒸汽消耗量為：G178.83/hQ1Q2 1.2 1.24 105 4.43 104I1 -I12135(3)若干燥車間由 1/3的干燥室處于預熱階段， 2/3 處

16、于干燥階段，車間每小時的 蒸汽消耗量為G n0 G0 n1 G1 5 504.90 9 78.83 3233.97 /h(4)干燥 1m3 木料的平均蒸汽消耗量為：GWvq1.2 3233.97 5.06 103 412.74 /hVt(I1 -I1)18.57 2135（5）蒸汽主管與通向加熱器的蒸汽管的最小直徑為：d1.27 Gmaxds3600 n vs1.27 3233.97 0.15m3600 2.1 25式中： Gmax與 G相同，n為2.1/m3，vs取 25m/s。 任一間干燥室為蒸汽支管，其直徑為d 1.27 Gmax di3600 n vs316.2070 520.14.9

17、205 0.06m式中： Gmax的值與 G0 相同，這是由于干燥室在預熱是比正常干燥消耗的蒸汽量大。6）凝結(jié)水輸送管的最小直徑為di1.27 G1i 3600 co vco1.27 78.83 0.005m3600 960 1（ 7）當蒸汽壓為 0.3MPa 時，疏水器的入口壓 P1=0.3× 0.9=0.27MPa ，出口壓力 P2=0， P=0.27MPa 。每小時真氣消耗量為 78.83kg，疏水器每小時最大排水量為 78.83× 3=236.49kg 。 據(jù) S19H16熱動力式疏水器的性能曲線， 選用公稱直徑 Dg20的 S19H 16熱動力疏水器。四、空氣動力

18、計算干燥室空氣循環(huán)過程中的阻力圖如下12345678910111213141 h1= 121v10.50.83 11.29226.43Pa其中 取 0.5, v1Ve81687.27D23600 mf436003.14 0.82411.29m / s其中： 1 為軸流通風機， 直角彎道， 7 驟然縮小， 各段干燥阻力如下：2、 5、8、11、 14 為直線氣道， 3、13 為加熱器， 4、6、 10、12 為9驟然擴大1）1 段風機殼的阻力 段風機殼的阻力為：式中 D 暫時取 0.8; 風機的臺數(shù)暫時取 4。2）加熱器的阻力 3、13 段為加熱器，加熱器的阻力 h 根據(jù)加熱器性能指標確定。本設

19、計采用 IZGL 1 型盤管加熱器，其阻力為：h=17.35vr1.55因進入 3 段加熱器和 13 段加熱器的空氣的密度和速度都不同，因此阻力要分別計算。3 段的阻力為： h3=17.35vr1.55=17.35× 2.221.55=59.54Pa13 段的阻力為： h13=17.35vr1.55=17.35×2.271.55=61.78Pa（3）斷面固定的直線氣道的阻力 斷面固定的直線氣道包括 2、5、8、11、14 段。其中8 段按整體材堆阻力計算。其余因各段長度及斷面不同而需分別計算。公式為Pl2v Pa214h 2h14 2P2 l 2F22v22Pa0.02 1

20、7.6 0.88.4 10.83 2.67 0.08Pa式中摩擦系數(shù)取 的距離為 0.8m。0.02，根據(jù)風機和加熱器的安裝尺寸及干燥時內(nèi)部尺寸，風機至加熱期間11h5h11P5 l5F52Pa2v517.2 1.80.02 8.4 0.10.83 6.672.04Pa式中摩擦系數(shù)取 0.02，風機通道按材堆的高度一半加上材堆頂部距干燥間頂板的距離共計1.8m。（4）材堆的阻力h828v8214 0.83 2223.24MPa其中通過查表厚度為 40mm，柴堆寬為 1.8m 時， 8為 14 左右，空氣流速取 2.0m/s （5）其他局部阻力局部阻力包括 4、6、10、12四段指教拐彎處及 4、7 段驟然縮小和 9、12 段驟然擴大的阻力。 每部分均需計算，如下：4 段的拐彎阻力為：h421v44421.10.83 2.67 223.25Pa4 段的驟然縮小阻力為：h421v40.2220.83 6.67224.07Pa6 段的拐彎阻力為：0.83 6.67220.33Pa2 h7 7 1v 70.1820.83 2 20.3Pa9