木材干燥设计Word格式.docx
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1000
油松
樟子松
铁杉
济南地区年平均气温14.5℃，全年最冷月份平均气温-0.33℃，最低气温-12.43℃
工厂有电力蒸汽供应。
供气表压力为0.3-0.4MPa。
二、干燥室数量的计算
1、规定材堆和干燥室的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数：
长度（l）4.0m，宽度（b）1.8m，高度（h）2.6m，堆数（m）4。
干燥室的内部尺寸：
长度（l）8.6m，宽度（b）4.2m，高度（h）4.0m
（其中风机间高1m，垫条厚度0.1m）
2、计算一间干燥室的容量
按40mm厚的木料计算，堆垛采用25mm厚的隔条，则
全年被干燥木材的加权平均厚度：
=mm=40mm
查课本表15-1，在“快速可循环”中的“整边板”一列中，对应40mm的行中，查得βv=0.557
根据公式计算干燥室实际容积为：
Va=V·
βv=m·
l·
b·
h·
βv=（4×
4×
1.8×
2.6×
0.557）m3=41.7m3
3、确定干燥室全年周转次数f
参考课本表15.2，确定下列树种木材的干燥时间定额：
树种
厚度
干燥时间
mm
h
202
172
504
平均干燥周期==214h
干燥室年周转次数f==31.1次/年
4、确定需要的干燥室数
N==间
三、热力计算
一些基本的条件依据采用厚度为40mm、基本密度ρ为400㎏/,初含水率W1为60%，终含水率W2为9%，干燥周期Tt为84h。
计算的干燥介质参数：
；
V1=1.65m³
/kg;
ρ=0.83kg/m³
;
用于干燥室热力计算的室容量
Vt=V·
βv=4×
0.557=41.71m3
1、水分蒸发量的计算
干燥室在一次周转期间从室内材堆蒸发出来的全部水分量：
Wv==400×
㎏/次
平均每小时从干燥室内蒸发出来的水分量
Wh==㎏/h
每小时水分蒸发量
Wa==㎏/h
2、新鲜空气量与循环空气量的确定
蒸发1kg水分所需要的新鲜空气的量
g0=㎏/kg
每小时输入干燥室的新鲜空气量
V0=g0·
v0=131.69×
2.86×
0.87=327.67m3/h
每小时输出干燥室的废气的体积
V2=g0·
v2=m3/h
材堆高度密度系数βh==
材堆迎风面空气通道的有效断面面积Ac=m·
（1-βh）=4×
（1-0.615）=16.016㎡
每小时在干燥室内的循环空气的体积
VC=3600·
Ac·
vc·
k=3600×
2×
16.016×
1.2=138378.24m3/h
式中：
vc取2.0m/s。
3、干燥过程中消耗热量的确定
室内平均温度℃
室外冬季温度twc=0.4twc+0.6tch=-7.59℃
由于不考虑统计干燥成本，各项热消耗只按照冬季条件来计算：
（1）预热的热消耗量：
预热1m3木材的热消耗量
Q¹
0400×
{（1.591+4.1868×
0.15）×
（80+7.59）+0.45×
[-2.09×
（-7.59）+334.9+4.1868×
80]}=2.01×
105kJ/m3
预热期平均每小时的热消耗量
==2.01×
105×
41.71/（4×
1.5）=1.40×
106kJ/h
以1㎏被蒸发水分为基准，用于预热的单位热消耗量
q0=2.01×
41.71/8508.84=985.29kJ/kg
（2）由木材每蒸发1㎏水分所消耗的热量
q1==1000×
-4.1868×
80=2.44×
103kJ/kg
干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量
Q1=q1Wa=2.44×
103×
131.69=3.21×
105kJ/h
（3）透过干燥室壳体的热损失
①干燥室的壳体结构金额传热系数к2值
干燥室壳体为内外0.0015m的铝合金，中间添加0.045m的硬质聚氨酯泡沫板结构，铝合金的导热系数为162W/（m2·
℃）,硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027W/（m2·
℃），干燥室内表面的换热系数为α1=11.63W/（m2·
℃），外表面的换热系数为α2=23.26W/（m2·
℃）。
壳体的传热系数
к2=W/（m2·
℃）
当к2=0.56的情况下，干燥室内外的温度分别为80℃和-6℃时，干燥室内壁是否会出现凝结水，用以下方式检验
干燥室的地面混凝土加水泥抹光层，其传热系数约为0.23W/（m2·
к2≤11.63×
W/（m2·
计算表明干燥室结构在保温性能方面的设计符合要求。
②透过壳体各部分外表面的散热损失
干燥室壳体的热损失主要包括室顶、左右侧墙、前后端墙及地面的热损失。
室顶及干燥室的侧墙和端墙的材料及厚度相同，所以传热系数相同，均为0.56W/（m2·
干燥室的前端设有大门，大门的材料和厚度与侧墙相同，因金属壳体的干燥室门的密封性好，所以讲门与前端墙一起计算热损失。
根据干燥室的内部尺寸，可以确定干燥使得外形尺寸为长8.7m、宽4.3m、高4.1m。
壳体的热损失按式Q2=χ·
A·
к·
（t1-t外）·
Ψ·
C（kJ/h），其结果如下表：
序号
散热部分名称
散热面积m2
к值W/（m2·
t1℃
t2℃
Q2（kJ/h）
1
外侧墙
9*4.1=36.9
0.56
85
-0.33
12695.47
2
内侧墙
36.9
15
10414.66
3
后端墙
4.3*4.1=17.63
6065.61
前端墙
17.63
5
顶棚
9*4.3=38.7
13314.76
6
地面
38.7
0.23
4486.10
总计热损失为5.30×
104kJ/h，附加10%热损，共计ΣQ2=5.83×
104kJ/h。
以1㎏被蒸发水分为基准，壳体的单位热损失量为
q2=5.6883×
104/131.69=442.71kJ/kg
（4）干燥过程中总的热消耗量：
q=（q0+q1+q2）·
χ=（985.29+2.44×
103+442.71）×
1.2=4.64×
4、加热器散热面积的确定
（1）平均每小时应有加热器供给的热量：
Q=μ（Q1+）=1.2×
（3.21×
105+5.83×
104）=4.55×
（2）干燥室内应具有的加热器散热表面积为：
Ae=
本干燥室采用IZGL—1型盘管加热器，该加热器形体轻巧，安装方便，散热面积较大，传热性能好，性能参数见表：
管盘数
传热系数к[W/（m2·
℃）]
空气阻力△h（Pa）
23.54vr0.301
12.16vr1.43
19.64vr0.409
17.35vr1.55
19.46vr0.412
27.73vr1.51
采用3排管IZGL——1型盘管散热器，根据上表计算其传热系数к为：
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为经过加热器前空气流速m·
s和密度㎏/m3
v2=m·
A2为风机间直线段与空气流速方向垂直段面积m2
因此：
m2
根据所选IZGL——1型盘管散热器的散热面积，在干燥室风机前后对称布置。
5、消耗蒸汽量及蒸汽管道直径的确定
（1）预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量为
㎏/h
（2）干燥期间内每小时的蒸汽消耗量为：
（3）若干燥车间由1/3的干燥室处于预热阶段，2/3处于干燥阶段，车间每小时的蒸汽消耗量为
（4）干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量为：
（5）蒸汽主管与通向加热器的蒸汽管的最小直径为：
m
Gmax与G相同，ρn为2.1㎏/m3，vs取25m/s。
任一间干燥室为蒸汽支管，其直径为
相同，这是由于干燥室在预热是比正常干燥消耗的蒸汽量大。
（6）凝结水输送管的最小直径为
（7）当蒸汽压为0.3MPa时，疏水器的入口压P1=0.3×
0.9=0.27MPa，出口压力P2=0，△P=0.27MPa。
每小时真气消耗量为212.35kg，疏水器每小时最大排水量为212.35×
3=637.05kg。
据S19H—16热动力式疏水器的性能曲线，选用公称直径Dg32的S19H—16热动力疏水器。
（参考课本97页）
四、空气动力计算
干燥室空气循环过程中的阻力图如下
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14→1
1为轴流通风机，2、5、8、11、14为直线气道，3、13为加热器，4、6、10、12为直角弯道，7骤然缩小，9骤然扩大
各段干燥阻力如下：
（1）1段风机壳的阻力
一段风机壳的阻力为：
△h1=
其中取0.5,
式中D暂时取0.8;
风机的台数暂时取6。
（2）加热器的阻力
3、13段为加热器，加热器的阻力△h根据加热器性能指标确定。
本设计采用IZGL—1型盘管加热器，其阻力为：
△h=17.35vr1.55
因进入3段加热器和13段加热器的空气的密度和速度都不同，因此阻力要分别计算。
3段的阻力为：
△h3=17.35vr1.55=17.35×
2.221.55=59.54Pa
13段的阻力为：
△h13=17.35vr1.55=17.35×
2.271.55=61.78Pa
（3）断面固定的直线气道的阻力
断面固定的直线气道包括2、5、8、11、14段。
其中8段按整体材堆阻力计算。
其余因各段长度及断面不同而需分别计算。
公式为
2、14段的阻力为：
式中摩擦系数μ取0.02，根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸，风机至加热器的距离为1.2m。
式中摩擦系数μ取0.02，风机通道按材堆的高度一半加上材堆顶部距干燥间顶板的距离共计1.5m。
（4）材堆的阻力
其中通过查表厚度为40mm，柴堆宽为1.8m时，为14左右，空气流速取2.0m/s
（5）其他局部阻力
局部阻力包括4、6、10、12四段指教拐弯处及4、7段骤然缩小和9、12段骤然扩大的阻力。
每部分均需计算，如下：
4段的拐弯阻力为：
4段的骤然缩小阻力为：
6段的拐弯阻力为：
7段的骤然缩小阻力为：
9段的骤然扩大阻力为：
10段的拐弯处阻力为：
12段的拐弯阻力为：
12段的骤然扩大阻力为：
（6）干燥室内气流循环的总压力
H=273.95Pa
五、通风机型的选择
一间干燥室内配置四台轴流式风机，每一台风机的风量
选用风机时所需的规格风压
每一台风级需要
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