木材干燥設計

木材干燥學課程設計設計名稱：頂風機直聯(lián)型空氣干燥室材藝院木材科學與工程專業(yè)10級木2班第2組指導老師：設計人：頂風機直聯(lián)型空氣干燥室一、設計條件設西安某一木材廠全年要干燥10表1：被干木材的樹種、規(guī)格以及用途樹種木材名稱厚度mm長度m初含水率W1(%)終含水率W2（%）數(shù)量m3用途楊木整邊材4046092000家具及室內(nèi)裝飾材刺柏402000栓皮櫟401000油松402000樟子松402000鐵杉401000濟南地區(qū)年平均氣溫14.5℃，全年最冷月份平均氣溫-0.33℃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的外形尺寸和堆數(shù)：長度（l）4.0m，寬度（b）1.8m，高度（h）2.6m，堆數(shù)（m）干燥室的內(nèi)部尺寸：長度（l）8.6m，寬度（b）4.2m（其中風機間高1m，墊條厚度0.1m）2、計算一間干燥室的容量按40mm厚的木料計算，堆垛采用25全年被干燥木材的加權平均厚度：=mm=40mm查課本表15-1，在“快速可循環(huán)”中的“整邊板”一列中，對應40mm的行中，查得βv=根據(jù)公式計算干燥室實際容積為：Va=V·βv=m·l·b·h·βv=(4×4×1.8×2.6×0.557)m3=41.73、確定干燥室全年周轉(zhuǎn)次數(shù)f參考課本表15.2，確定下列樹種木材的干燥時間定額：q0=2.01×105×41.71/8508.84=985.29kJ/kg(2)由木材每蒸發(fā)1㎏水分所消耗的熱量q1==1000×-4.1868×80=2.44×103kJ/kg干燥室內(nèi)每小時蒸發(fā)水分所消耗的熱量Q1=q1Wa=2.44×103×131.69=3.21×105kJ/h(3)透過干燥室殼體的熱損失①干燥室的殼體結構金額傳熱系數(shù)к2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)聚氨酯泡沫板結構，鋁合金的導熱系數(shù)為162W/(m2·℃),硬質(zhì)聚氨酯泡沫板的導熱系數(shù)為0.027W/(m2·℃)，干燥室內(nèi)表面的換熱系數(shù)為α1=11.63W/(m2·℃)，外表面的換熱系數(shù)為α2=23.26W/(m2·℃)。殼體的傳熱系數(shù)к2=W/(m2·℃)當к2=0.56的情況下，干燥室內(nèi)外的溫度分別為80℃和-6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/(m2·℃)。к2≤11.63×W/(m2·℃)計算表明干燥室結構在保溫性能方面的設計符合要求。②透過殼體各部分外表面的散熱損失干燥室殼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/(m2·℃)。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8.7m、寬4.3m、高4.1m。殼體的熱損失按式Q2=χ·A·к·(t1-t外)·序號散熱部分名稱散熱面積m2к值W/(m2·℃)t1t2Q2(kJ/h)1外側(cè)墻9*4.1=36.90.5685-0.3312695.472內(nèi)側(cè)墻36.90.56851510414.663后端墻4.3*4.1=17.630.5685-0.336065.614前端墻17.630.5685-0.336065.615頂棚9*4.3=38.70.5685-0.3313314.766地面38.70.2385154486.10總計熱損失為5.30×104kJ/h，附加10%熱損，共計ΣQ2=5.83×104kJ/h。以1㎏被蒸發(fā)水分為基準，殼體的單位熱損失量為q2=5.6883×104/131.69=442.71kJ/kg(4)干燥過程中總的熱消耗量：q=（q0+q1+q2）·χ=(985.29+2.44×103+442.71)×1.2=4.64×103kJ/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=μ（Q1+）=1.2×(3.21×105+5.83×104)=4.55×105kJ/h（2）干燥室內(nèi)應具有的加熱器散熱表面積為：Ae=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)к[W/(m2·℃)]空氣阻力△h(Pa)223.54vr0.30112.16vr1.43319.64vr0.40917.35vr1.55419.46vr0.41227.73vr1.51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)к為：к=19.64vr0.409=19.64×2.220.409=27.19W/(m2·℃其中：vr=v2·ρ1=2.67×0.83=2.22㎏/m2·s式中v2、ρ1為經(jīng)過加熱器前空氣流速m·s和密度㎏/m3v2=m·s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：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㎏/h（2）干燥期間內(nèi)每小時的蒸汽消耗量為：㎏/h(3)若干燥車間由1/3的干燥室處于預熱階段，2/3處于干燥階段，車間每小時的蒸汽消耗量為㎏/h（4）干燥1m3㎏/h(5)蒸汽主管與通向加熱器的蒸汽管的最小直徑為：m式中：Gmax與G相同，ρn為2.1㎏/m3，vs取25m/s。任一間干燥室為蒸汽支管，其直徑為式中：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）凝結水輸送管的最小直徑為（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212.35kg，疏水器每小時最大排水量為212.35×3=637.05kg。據(jù)S19H—16熱動力式疏水器的性能曲線，選用公稱直徑Dg32的S19H—四、空氣動力計算干燥室空氣循環(huán)過程中的阻力圖如下1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→1其中：1為軸流通風機，2、5、8、11、14為直線氣道，3、13為加熱器，4、6、10、12為直角彎道，7驟然縮小，9驟然擴大各段干燥阻力如下：（1）1段風機殼的阻力一段風機殼的阻力為：△h1=其中取0.5,式中D暫時取0.8;風機的臺數(shù)暫時取6。（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2、14段的阻力為：式中摩擦系數(shù)μ取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，風機至加熱器的距離為1.2m式中摩擦系數(shù)μ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1.5m（4）材堆的阻力其中通過查表厚度為40mm，柴堆寬為1.8m時，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：4段的驟然縮小阻力為：6段的拐彎阻力為：7段的驟然縮小阻力為：9段的驟然擴大阻力為：10段的拐彎處阻力為：12段的拐彎阻力為：12段的驟然擴大阻力為：（6）干燥室內(nèi)氣流循環(huán)的總壓力H=273.95Pa五、通風機型的選擇一間干燥室內(nèi)配置四臺軸流式風機，每一臺風機的風量選用風機時所需的規(guī)格風壓每一臺風級需要的功率每一臺風機的安裝功率式中：為后