Гидротермическая обработка древесины

МИНИСТЕРСТВО   ОБРАЗОВАНИЯ   РФ

 

КОСТРОМСКОЙ   ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ   УНИВЕРСИТЕТ

 

 

КАФЕДРА   МЕХАНИЧЕСКОЙ   ТЕХНОЛОГИИ   ДРЕВЕСИНЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ   ПРОЕКТ

по дисциплине:

 

Гидротермическая обработка  древесины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Лобанов М.Н

                                                                                           Гр. 01-ЗДК-416

                                                                                          Проверил: Доцент к.т.н.               

                                                                          Данилов Ю. П.

 

 

Кострома 2005

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

по дисциплине «Гидротермическая  обработка древесины»

на тему: «Проектирование  лесосушильной камеры»

Исходные данные:

1. Назначение пиломатериалов – паркет.
2. Спецификация пиломатериалов.

Порода	Сечение, мм		Длина, м	Начальная влажность,Wн%	Количество пиломатериалов,м3
	Толщина	Ширина
Дуб	25	необр	4,5	80	1500
Ясень	32	необр	4,5	90	1000
Бук	40	150	4,5	100	1000
Итого					Σ=3500

3. Наличие пара – имеется без ограничений, давление – ,15 бар.
4. Наличие электроэнергии – имеется без ограничений.
5. Район строительства – г. Воронеж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

Под гидротермической обработкой древесины понимают процессы воздействия  на неё тепла, влажного газа или  жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в неё веществ, улучшающих её технологические и эксплуатационные характеристики.

Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала сокружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:

1. Процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием её температуры в течении определённого времени на заданном уровне;
2. Процесс сушки, связанный со снижением влажности древесины;
3. Процессы пропитки, связанные с введением в древесину веществ, изменяющих её свойства.

Процессы гидротермической обработки древесины, особенно сушка и пропитка, имеют колоссальное значение для деревообрабатывающей промышленности для народного хозяйства в целом.

Лесопильная и деревообрабатывающая промышленность располагает значительным сушильным хозяйством, в состав которого входят сушильные камеры разнообразных конструкций, как отечественных, так и зарубежные, особенно с увеличенной высотой штабеля.

Развитие лесосушильной  техники базируется на интенсивном  росте научно-исследовательской  деятельности оказывающей существенное влияние на конструирование камер  новых типов. Проектными организациями разработаны типовые рабочие проекты более совершенных сушильных камер, что в значительной мере способствовало быстрому наращиванию мощностей лесосушильного хозяйства страны. В связи с разработкой новых типов и конструкций лесосушильных камер особенно актуален вопрос правильного выбора эффективных типов лесосушильных камер для широкого промышленного введения.

В настоящее время  появились новые тенденции в  технологии сушки, глубже изучается  опыт зарубежных стран.

На лесопильных предприятиях перспективна одноэтажная сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности. Однако она не всегда применима, поэтому рассматривают вопрос двухэтажной сушки. Она осуществляется в крупных лесосушильных камерах периодического действия. Преимущество этого способа - сравнительная простота его внедрения.

 

 

 

 

 

1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАСЧЁТ.

На этом этапе определяется количество сушильных камер, которые  необходимо для сушки заданного  объёма пиломатериалов. Кроме того определяется категория качества сушки, конечная влажность пиломатериалов, выбирается тип и марка сушильной камеры.

 

1.1. Исходные данные.

 

1. Назначение пиломатериалов – паркет.

2. Спецификация пиломатериалов.

Таблица 1

Порода	Сечение, мм		Длина, м	Начальная влажность,Wн%	Количество пиломатериалов,м3
	Толщина	Ширина
Дуб	25	необр	4,5	80	1500
Ясень	32	необр	4,5	90	1000
Бук	40	150	4,5	100	1000
Итого					Σ=3500

3. Наличие пара – имеется без ограничений, давление – ,15 бар.

4. Наличие электроэнергии – имеется без ограничений.

5. Район строительства – г. Воронеж.

 

1.2. Выбор категории  качества сушки.

 

Качество сушки пиломатериалов определяется категорией качества сушки. Категории качества сушки могут быть:

1. Сушка пиломатериалов до Wк=6…8%, предназначенных для изготовления деталей и узлов, в которых необходимо длительное соблюдение формоустойчивости клеёные деревянные несущие конструкции, производство музыкальных инструментов, мебельное производство, детали футляров точных инструментов, дверные полотна из ценных лиственных пород.
2. Сушка пиломатериалов до Wк=6…10% предназначенных для изготовления деталей и узлов, в которых требуется длительное сохранение формы, но которые в процессе эксплуатации находятся в зажатом состоянии ( детали оконных блоков, дверных коробок, паркет, евровагонка и др).
3. Сушка пиломатериалов до Wк=8…15%, предназначенных для менее ответственных составных частей изделий ( погонажные столярно – строительные изделия, товарное вагоностроение, сельхозмашиностроение, рядовая тара, и др).

0 Сушка до транспортной влажности Wк=19%, пиломатериалы      экспортного и внутрироссийского потребления.

Для данной курсовой работы выбрана II категория качества до Wк=8% . Для сушки пиломатериалов по II категории качества используются камеры периодического действия, т.к. необходима влаготеплообработка. Марка сушильной камеры выбирается в зависимости от требуемой производительности. В данной работе выбрана сушильная камера марки УЛ-2.

1.3. Выбор режима  сушки.

 

В зависимости от назначения пиломатериалы могут высушиваться режимами различной жёсткости. Существует два типа сушки пиломатериалов.

1.      Высокотемпературная t_м=100⁰С, агент сушки – перегретый пар.

2. Низкотемпературная tм<100⁰С, агент сушки – воздух. Низкотемпературные режимы сушки делятся на три группы: мягкие, нормальные, форсированные.

При сушке мягкими режимами полностью сохраняются цвет и физико – механические свойства древесины, рекомендуются для сушки экспортных пиломатериалов и высших сортов пиломатериалов внутрироссийского потребления.

При сушке нормальными  режимами полностью сохраняются  физико – механические свойства древесины, но возможно лёгкое потемнение древесины.

При сушке форсированными режимами снижается прочность древесины на скалывание, раскалывание, цвет древесины темнеет.

Так как назначение пиломатериалов – столярно – строительные изделия, то принимаем нормальный режим сушки пиломатериалов.

 

1.4. Перерасчёт  объёма фактического пиломатериала  в объём условного пиломатериала.

 

Объём высушенного или  подлежащего сушке пиломатериала  заданной спецификации Ф пересчитывается  в объём условного материала У по формуле:

У=Ф·(τ_об.ф/τ_об.усл)·(β_усл/β_ф);  м³усл.                           (1)

Где:

Ф – объём высушенного  или подлежащего сушке пиломатериалов заданного размера и породы, м³

  τ_об.ф – продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, ч

β_ф – коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим пиломатериалом.

τ_об.усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, ч.

β_усл – коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом, β_усл =0,474

В качестве условного пиломатериала  принимаются сосновые обрезные доски  сечением 40×150мм, длиной l > 1м, высушенные по II категории качества от начальной влажности W_нач=60% до конечной влажности W_к=12%

β_ф=β_д·β_ш·β_в·(100-У₀)/100;                                      (2)

где,

β_д – линейный коэффициент заполнения штабеля по длине;

β_ш – линейный коэффициент заполнения штабеля по ширине;

β_в – линейный коэффициент заполнения штабеля по высоте;

У₀ – объёмная усушка, %, У₀=8%

Коэффициент β_в зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок S_пр

β_в =S/(S+ S_пр),                                                        (3)

где, S_пр принимаем 25мм, тогда:

β_в =S/(S+25),                                                           (4)

Коэффициент β_ш зависит от способа укладки ( со шпациями или без шпаций ) и вида пиломатериалов ( обрезные или необрезные )

β_ш =0,9 для обрезных пиломатериалов [1, табл.1, стр. 6]

Коэффициент β_д =0,85, если в штабель укладываются доски и заготовки без сортировки по длине.

β_д =1, при укладке в штабель пиломатериалов одинаковой длины.

Принимаем β_д =0,85

τ_об.ф= τ_суш+τ_з ,                                                               (5)

где, τ_суш – продолжительность сушки фактического материала.

τ_з – продолжительность загрузки и выгрузки материала, принимается 2,4ч=0,1суток

Общая продолжительность  сушки, включая начальный прогрев  древесины и теплообработку находится:

τ_суш= τ_исх·А_п·А_у·А_к·А_в, ч                                            (6)

где, τ_исх – исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы, толщины, и ширины.[1,стр.9,табл.6]

А_р – коэффициент учитывающий категорию применяемого режима сушки, А_р=1 [1,стр.7,табл.2]

А_у – коэффициент учитывающий интенсивность циркуляции воздуха [1,стр.7,табл. 3].

А_к – коэффициент, учитывающий категорию качества сушки.

А_в- коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины [1,стр.8, табл.5];

Все расчёты сведём в таблицу.

Таблица 2.

Определение количества условного пиломатериала.

N	bф	tисх	Ау	Ак	Ав	tсуш	tоб.ф	У,м3
Дуб	0,23	140	0,89		1,43	204,9	206,6	8460
Ясень	0,26	122	0,84	1	1,51	117,9	120,3	2912
Бук	0,44	159	0,909		1,57	260,9	263,3	3780
Усл.п/м сосна	0,474	88	0,72		1	72,9	75,3