Гидротермическая обработка

 

 

 

 

 

       Таблица 2.2  -  Параметры сушильного агента                          

Режим сушки		Параметры
	Влажность древесины, %	температура, 0C	психрометрическая разность, 0C	Степень насыщенности
Б3-Н	>35	70	6	0, 76
	35-25	75	11	0,61
	<25	92	29	0,28
Б4-Н	>35	64	6	0,74
	35-25	68	10	0,61
	<25	84	26	0,29
О5-Н	>35	56	3	0,84
	35-25	59	6	0,73
	<25	77	22	0,34
О3-Н	>35	64	4	0,82
	35-25	68	8	0,68
	<25	88	26	0,31

2.2 Выбор режимов начального  прогрева и влаготеплообработки

Выбор режимов начального прогрева (НП), конечной (КВТО) и проме-жуточной (ПВТО) влаготеплообработки проводят в соответствии с рекомен-дациями, изложенными в [2] с. 109 – 111.

Начальный прогрев древесины является первой технологической операцией процесса сушки. Психрометрическую разность ∆tнп в период начального прогрева поддерживают в пределах 0,5 – 1,5 °С (при начальной влажности выше 25%).  При прогреве мягких лиственных пород температуру среды при прогреве назначают на 8°С выше температуры первой ступени сушки, но не выше 100°С. Температуры 1-х ступеней сушки пиломатериалов указаны в табл. 2.2 [ПЗ]

Для березовых пиломатериалов (НП):

 

 толщиной 40мм: tнп40=70+8=78°С;

толщиной 50мм: tнп50=64+8=72°С

 

Для липовых пиломатериалов (НП):

 

толщиной 60 мм: tнп60= 64+8=72°С;

 толщиной 40 мм: tнп40 = 56+8=64°С.

 

 

 

Продолжительность НП ориентировочно принимаем для мягких хвойных пород 1,5 часа на каждый сантиметр толщины пиломатериалов. Для мягких лиственных пород время прогрева увеличивают на 25%, для твердых лиственных на 50%.

Продолжительность прогрева определяем по формуле:

 

                                                            tпр=1,5×S                                                (2.1)

где S – толщина материала, см;

1,5 – продолжительность  прогрева одного сантиметра материала, ч.

Для березовых материалов продолжительность начального прогрева увеличи-вается на 25% и  составит:

   толщиной 40 мм: tпр = 1,5×4·1,25 = 7,5 ч;

    толщиной 50 мм: tпр = 1,5×5·1,25 = 9,375 ч;

 

Для липовых материалов продолжительность начального прогрева  увеличи-ваем на 25% и она составит:

                толщиной 60 мм: tпр = 1,5×6×1,25= 11,25 ч;

              толщиной 40 мм: tпр = 1,5×4×1,25= 7,5 ч.

Определяем суммарную продолжительность влаготеплообработок заданных пиломатериалов по табл.23[2]с.228:

tвто_береза_40= 6 ч;

tвто_береза_50 =12 ч;

tвто_липа_60= 9 ч;

tвто_липа_40= 3 ч.

Согласно рекомендациям, табл.23[2] с.228, промежуточная влаготеплообра-ботка не нужна для толщин заданных пиломатериалов, соответственно все время суммарной продолжительности влаготермообработки для данной толщины и породы древесины расходуется на конечную влаготеплообработку.

Температура конечной влаготеплообработки равна температуре на предшедст-вующей ей ступени сушки плюс 8°С, но не должна превышать 100°С.  Психромет-рическая разность Dt, во время КВТО, для всех пиломатериалов принимаем равной 0,5–1,0 °С. Температуры последних ступеней сушки выбранных режимов представ-лены в табл. 2.2[ПЗ]

Определяем температуру конечной влаготеплообработки пиломатериалов:

 

t_квто_береза_40=92+8=100 °С;	t_квто_береза_50=84+8=92 °С;
t_квто_липа_60=77+8=85 °С;	t_квто_липа_40=88+8=96 °С.

 

 

Результаты выбора режимов начального прогрева и конечной влаготеплообра-ботки обобщаем в табл. 2.3

Таблица 2.3 -  Режимы начального прогрева, промежуточной и конечной влаготеплообработок

Режим сушки	Наименование обработки	Влажность древесины,%	Параметры обработки
			t, 0C	∆  t, 0C	τ, ч
Б3-Н	НП	80	78	0,5-1,5	7,5
	КВТО	12	100	0,5-1,5	6
Б4-Н	НП	80	72	0,5-1,5	9,375
	КВТО	12	92	0,5-1,5	12
О5-Н	НП	60	72	0,5-1,5	11,25
	КВТО	10	85	0,5-1,5	9
О3-Н	НП	60	64	0,5-1,5	7,5
	КВТО	10	96	0,5-1,5	3

 

 

 

 

 

 

3 Технологический  расчет

Целью технологического расчёта является определения камер, необходимого для сушки заданного объёма пиломатериалов, и количества вспомогательного оборудования, достаточного для обеспечения бесперебойной работы камер. На основании выполненного расчёта разрабатывают план сушильного цеха.

3.1 Расчёт продолжительности  цикла сушки

 

Расчет продолжительности сушки выполняем для всех пиломатериалов спе-цификации, а также для условного материала. За условный принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высу-шиваемые по ІІ категории качества от начальной влажности 60% до конечной 12%.

Прежде чем приступить к расчёту продолжительности процесса сушки, определим скорость циркуляции сушильного агента (ω, м/с) в штабеле пилома-териалов по формуле 3.1 [3] с.17:

ω = V/fш ,                                              (3.1)

где V – объём циркулирующего агента сушки, м3/с;

fш – площади живого сечения штабелей, м2.

Площадь живого сечения штабелей для сушильных камер, в которых длина штабелей не соответствует длине сушильного пространства,  определяют по форму-ле 3.3 [3] с.17:

fш = Lк · H · (1 - βв · βд)                                         (3.2)

 где Lк – длина сушильного пространства, м;

 Н – высота штабеля,м;

 βв,·βд – коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине

Необходимые для расчёта размеры принимаем из технической характеристики камеры. Сушильная камера AS-1 имеет следующие размеры сушильного прост-ранства 4,4х2,64х2,52 м. Штабель сформирован цельным, принимая высоту тележ-ки 0,3 м, а  зазор между штабелем и верхним экраном 0,2 м определим высоту штабеля по формуле:

                                         Н = hс.ш. - (0,3 + 0,2)                                                    (3.3)

где hс.ш. – высота сушильного пространства, м. hn = 2,52 м;

Н = 2,52 - (0,3 + 0,2) = 2,02 м.

Принимаем штабели с размерами b×h×l = 1,5×2,0× 3,5 и 1,5×2,0×4,0 м

Коэффициент заполнения по высоте, для цельного штабеля, определяем по формуле 5.14 [2, с. 125]:

 

 

где S – толщина пиломатериалов, мм;

S1 – толщина межрядовых прокладок, мм. Принимаем S1 = 25 мм.

 

 

 

Коэффициент заполнения штабеля по длине определяем по формуле 5.12 [2] с.124:

 

где l – длина пиломатериалов, м;

L – длина штабеля, м.

 

Коэффициент заполнения штабеля по длине для условного материала согласно рекомендациям, [2] с. 124,принимаем βД у. = 0,85.

Рассчитываем площадь живого сечения штабелей:

fш.1 = 4,4·2,0·(1 – 0,615·0,795) = 4,4975 м2;

fш.2 = 4,4·2,0·(1 – 0,667·0,795) = 4,1337 м2;

fш.3 = 4,4·2,0·(1 – 0,706·0,91) = 3,15 м2;

fш.4 = 4,4·2,0·(1 – 0,615·0,91) = 3,88 м2;

                                   fш. у. = 4,4·2,0·(1 – 0,615·0,85) = 4,2 м2.

Объем циркулирующего агента сушки в м3/с будет равен:

V = 32000/3600 = 8,9 м3/с

Скорость сушильного агента в штабелях пиломатериалов будет равна:

ω1 = 8,9/4,4975= 1,98 м/с; ω2 = 8,9/4,1337 = 2,15 м/с; ω3 = 8,9/3,15 = 2,82 м/с;

ω4 = 8,9/3,88 = 2,29 м/с; ωу. = 8,9/4,2 = 2,11 м/с.

Режимы сушки мягких лиственных пород составлены для диапазона скорости агента сушки 1,0 – 2,5 м/с. При фактической скорости ниже 1,0 м/с психрометрическая разность на всех ступенях режима, кроме последнего, увеличивается по сравнению с табличной на 10C , а при фактической скорости выше 2,5 м/с уменьшается на 10C, на всех ступенях сушки кроме последней, в соответствии с рекомендациями, [2] с.99 – 105, заносим в таблицу 3.3.

 

 

 

 

Проводим корректировку табл. 2.2 [ПЗ] ( режим О5-Н и О3-Н). Значение на-сыщенности уточняем по табл. 6 [2] с. 215.

 Таблица 3.1  -  Скорректированные параметры сушильного агента                          

Режим сушки		Параметры
	Влажность древесины, %	температура, 0C	психрометрическая разность, 0C	Степень насыщенности
Б3-Н	>35	70	6	0, 76
	35-25	75	11	0,61
	<25	92	29	0,28
Б4-Н	>35	64	6	0,74
	35-25	68	10	0,61
	<25	84	26	0,29
О5-Н	>35	56	2	0,90
	35-25	59	5	0,77
	<25	77	22	0,34
О3-Н	>35	64	4	0,82
	35-25	68	8	0,68
	<25	88	26	0,31

 

 

Продолжительность цикла сушки пиломатериалов τц определяем по формуле 5.5 [2] с. 121:

                                       tц = tисх × Ар × Ац × Ав × Ад × Ак                                   (3.6)

 где tисх - исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданных размеров и породы при начальной влажности 60 и 12 % в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость воздуха по материалу 1 м/с);

Ар – коэффициент, учитывающий фактическую категорию режима сушки;

Ац – коэффициент, учитывающий фактическую интенсивность циркуляции;

Ав – коэффициент, учитывающий фактическую начальную и конечную влажность древесины;

Ад – коэффициент, учитывающий фактическую длину сортиментов;

Ак – коэффициент, учитывающий фактическую категорию качества сушки.

Значение исходной продолжительности сушки, исходя из толщины и ширины пиломатериалов, определяем по табл. 24 [2] с. 228, 229:

τисх.1 = 101ч., τисх.2 = 149ч., τисх.3 = 128ч., τисх.4 = 99ч., τисх.у. =88ч.

Для нормальных режимов сушки, по [2] c. 122, коэффициент Ар = 1.

Используя приложение 5, [3] с. 91, по величине произведения tисх × Ар находим коэффициент циркуляции сушильного аганта:

Ац1 = 0,8007, Ац2 = 0,909, Ац3 = 0,8474, Ац4 = 0,7819, Ац у. = 0,7672.

 

 

По табл. 26 [2] с. 230 определяем коэффициент, учитывающий конечную и начальную влажность древесины:

Ав1 = Ав2 = 1,18, Ав3 = Ав4 = 1,11, Ав у. = 1,00

Для досок и брусьев коэффициент, учитывающий длину сортиментов, согласно рекомендациям, [2] c. 122, принимаем  Ад = 1,00.

Древесина, используемая для производства мебели, должна быть высушена по ІІ категории качества. С учетом этого по рекомендациям [2] c. 122, принимаем Ак = 1,15.

Рассчитываем продолжительность сушки:

τц1 = 101·1·0,8007·1,18·1·1,15 = 109,7ч = 4,6 сут.;

τц2 = 149·1·0,909·1,18·1·1,15 = 183,8ч = 7,7 сут.;

   τц3 = 128·1·0,8474·1,11·1·1,15 = 138,5ч = 5,8 сут.;

                         τц4 = 99·1·0,7819·1,11·1·1,15 = 99,8ч = 4,2 сут.;

                         τц у. = 88·1·0,7672·1·1·1,15 = 77,6ч = 3,2 сут.

 

Результаты выбора исходной продолжительности сушки, поправочных коэффициентов и расчета по определению продолжительности сушки представлены в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 - Продолжительность цикла сушки пиломатериалов        

Материал		τисх, ч	Коэффициенты					Продолжительность цикла сушки, τц,
Порода древесины	Размеры поперечного сечения, S×b, мм
			Ар	Ац	Ав	Ад	Ак	часы	сутки
Береза	40×125	101	1	0,8007	1,18	1	1,15	109,7	4,6
	50×150	149	1	0,909	1,18	1	1,15	183,8	7,7
Липа	60×100	28	1	0,8474	1,11	1	1,15	138,5	5,8
	40×150	99	1	0,7819	1,11	1	1,15	99,8	4,2
Условный материал		88	1	0,7672	1	1	1,15	77,6	3,2