完整版木材干燥室的设计.docx
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完整版木材干燥室的设计
周期式顶风机型空气干燥室
院：
材料科学与艺术设计学院
级：
2009级木材科学与工程一班
号:
090811415
设计者:
边皓臣
期:
2011年12月31日
周期式顶风机型空气干燥室的设计
一、设计条件
设南宁某一木材厂全年要干燥9000m锯材，被干木料的树种，规格和用途如表所示:
树种
木材名称
厚度mm
长度mm
初含水率
W（%）
终含水率
W（%
数量m
用途
枫香
40
2000
东北榆木
30
2000
水曲柳
整边材
30
4
60
15.5
2000
家具材
银杏
40
1000
白桦
30
1000
柞木
30
1000
0.3-0.4MPa。
南宁地区年平均气温21.6C，全年最冷月份平均气温12.8C，最低气温一2.1C
工厂有电力蒸汽供应。
供气表压力为
二、干燥室数量的计算
1、规定材堆和干燥室的尺寸
材堆外形尺寸为：
长度（I）4m，宽度（b）1.8m，高度（h）2.6m，堆（m）2。
干燥室的内部尺寸：
长度8.4m（I），宽度2.6m（b），高度4.1m（h）（其中风机间高1m）
2、计算一间干燥室的容量
按30mm厚的木料计算，堆垛采用25mm厚的隔条，则
-（403030）2000（403030）1000“
9000
查表15-1，在“快速可循环”中的“整边板”一列中，对应30—35mm的行中,
查得Pv=0.510
根据公式得
S=mm=33mm
Va=V-3v=m-l•b-v=（2x4X1.8x2.6x0.510）m3=19.1m3
3、确定干燥室全年周转次数f
树种
厚度
干燥时间
mm
h
枫香
40
202
东北榆木
30
142
水曲柳
30
168
银杏
40
202
白桦
30
142
柞木
30
335
平均干燥周期t
巴=2021421682000（202142335）1000=189.2h
Vk
9000
干燥室年周转次数f=一=2428035.1次/年
tetr189.22.4
4、确定需要的干燥室数
Vk
9000
N==————14间
Vaf19.135.1
三、热力计算
一些基本的条件依据采用厚度为30mm、基本密度p为400kg/m3,初含水率W为60%终
水率W
为15.5%，干燥周期Tt为84h。
计算的介质参数：
d。
13g/kg,
3
I054kJ/kg,v00.87m/kg
t1
85C,1
62%,d1356g/kg,I11025.8kJ/kg
V1
1.60m3/kg,10.83kg/m3；
t2
33
76C,290%,d2363g/kg,I21025.8kJ/kg,V21.60m/kg,20.85kg/m
用于干燥室热力计算的室容量
V=V・pv=m-l-v=2X4X1.8x2.6x0.496=18.57m3
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=
业斗=400X60主18.57
100100
3565.49kg/次
清军每小时从干燥室内蒸发出来的水分量
Wh=W.=3565^42.45血巾
tt_
84
每小时水分蒸发量
Wv=Whx=42.451.250.94kg/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
126.61m3/h
232.85m3/h
材堆高度密度系数卩.=汽
30
3025O.545
g0=輕2.86k/kg
d2d036313
每小时输入干燥室的新鲜空气量
V0=Wago•v0=50.942.860.87
每小时输出干燥室的废气的体积
V2=Wago•v2=50.942.861.6
材堆迎风面空气通道的有效断面面积Ac=m-l-h-（1-ph）=2X4x2.6x（1-0.545）=9.45
每小时在干燥室内的循环空气的体积
VC=3600•Ac•Vc•k=3600x2x9.45x1.2=81687.27m3/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tJt280C
2
室外冬季温度twc=12.&C
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
Q0b[（c0Cw需）（ttwc）^^（CitwcriCwi）]400x[（1.591+4.1868
X0.15）X（80-12.8）+0.45x（-2.09x12.8+334.9+4.1868X80）]=1.75x105kJ/m3预热期平均每小时的热消耗量
Q0=Q0Vt=1.75x105x18.57/（3x1.5）=7.22x105kJ/h
t0
Q。
Vt
q0=
Wv
以1kg被蒸发水分为基准，用于预热的单位热消耗量
1.75x105x18.57/3565.49=0.91x103kJ/kg
（2）由木材每蒸发1kk水分所消耗的热量
-4.1868X80=2.44X103kJ/kg
q1=1000l2~l0cwt=1000x1025.8-54
d2d。
36313
干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量
Q1=q1We=2.44x50.94=1.24x105kJ/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k2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•C）,硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027W/（m2•C）,干燥室内
表面的换热系数为a1=11.63W/（m2•C）,外表面的换热系数为a2=23.26W/（m2•C）。
壳体的传热系数
K2=—
1
10.0030.0451
11.631620.02723.26
0.56W/（m2-C）
当k2=0.56的情况下，干燥室内外的温度分别为80C和-2.1C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-C）。
K2<1^
t1"tout
11.63X80-730.99W/（m2-C）
802.1
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
序号
散热部分名称
散热面积m2
K值
W/（m2-C）
t1C
t2C
Q2（kJ/h）
1
外侧墙
8.4*4.4=36.96
0.56
85
-12
14455.20
2
内测墙
36.96
0.56
85
15
10431.59
3
后端墙
2.0*4.4=8.80
0.56
85
-12
3441.71
4
前端墙
8.80
0.56
85
-12
3441.71
5
顶棚
8.4*2.0=16.80
0.56
85
-12
6570.54
6
地面
16.80
0.23
85
15
1947.45
总计热损失为4.03X104kJ/h，附加10%热损，
共计2Q2=4.43X104kJ/h。
室顶及干燥室的干燥室的前端设所以讲门与前
8.4m、宽
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。
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-C）。
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，
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
2.0m、高4.4m。
壳体的热损失按式Q2=x-A（St外）-Y-C（kJ/h），其结果如下表:
以1kg被蒸发水分为基准，壳体的单位热损失量为
q2=—Qi4.43X104/50.94=869.7kJ/kg
Wa
⑷干燥过程中总的热消耗量：
q=（qo+qi+q2）•Z=（0.91X103+2.44X103+869.7）X1.2=5.06X103kJ/kg
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=u（Q1+Q2）=1.2X（1.24X105+4.43X104）=2.01X105kJ/h
（2）干燥室内应具有的加热器散热表面积为:
aJ（m2）
K（tbht）
管盘数
传热系数k[W/（m2•C）]
空气阻力^h（Pa）
2
23.54vr0.301
12.16vr1.43
3
19.64vr0.409
17.35vr1.55
4
19.46vr0.412
27.73vr1.51
，散热面积较大，传
本干燥室采用IZGL—1型盘管加热器，该加热器形体轻巧，安装方便热性能好，性能参数见表：
采用3排管IZGL――1型盘管散热器，根据上表计算其传热系数K为:
K=19.64vr0.409=19.64X2.220.409=27.19W/（m2「C
其中：
Vr二V2・p1=2.67X0.83=2.22kg/m2•s
式中V2、P1为经过加热器前空气流速m-s和密度kk/m3
Vc
V2=3600A2
81687.27
2.67m•s
式中：
A2为风机间直线段与空气流速方向垂直段面积
m2
因此Ae右27殺拱凭
39.11m2
36008.5
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。
预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量为
5、消耗蒸汽量及蒸汽管道直径的确定
（1）
Go
Q0Q2
I1-I1
128.541054.43104
2135
504.90kg/h
干燥期间内每小时的蒸汽消耗量为:
Gi
Q1~Q^1.2佃1054.43104I1-I12135
78.83kk/h
（3）若干燥车间由1/3的干燥室处于预热阶段,蒸汽消耗量为
2/3处于干燥阶段，车间每小时的
Gn0G0rhG15504.90978.833233.97kg/h
（4）干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量为:
GW1.23233975.06103412.74kk/h
Vt（I1-I1）18.572135
（5）
ds隠GmaX
蒸汽主管与通向加热器的蒸汽管的最小直径为:
J1.273233-970.15m
nVsV36002.125
式中：
Gmax与G相同，Pn为2.1kg/m3,Vs取25m/s。
任一间干燥室为蒸汽支管，其直径为
nVs
專霍0.06m
式中：
Gmax的值与G。
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
1.27G
di«
V3600coVco
W78-830.005m
Y36009601
（7）当蒸汽压为0.3MPa时，疏水器的入口压P1=0.3X0.9=0.27MPa，出口压力P2=0,^P=0.27MPa。
每小时真气消耗量为78.83kg,疏水器每小时最大排水量为78.83X3=236.49kg。
据S19H—16热动力式疏水器的性能曲线，选用公称直径Dg20的S19H—16热动力疏水器。
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其中：
1为轴流通风机，
直角弯道，7骤然缩小，
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：
2、5、8、11、
9骤然扩大
14为直线气道，3、13为加热器,
4、6、10、12为
2
△h1=11V1
0.5
0.8311.29
2
26.43Pa
其中取0.5,
V1
3600-7
V
D2
mf
3600
81687.27
3.140.824
11.29m/s
式中D暂时取
（2）加热器的阻力
0.8;风机的台数暂时取
4。
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=17.35X2.221.55=59.54Pa
13段的阻力为：
△h13=17.35vr1.55=17.35X2.271.55=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
丄Pa
2
14
h2h142
P2I2
2
V2
2Pa
式中摩擦系数卩取的距离为0.8m。
0.02,根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸,
风机至加热期间
11
h5h11
P5I5
F5
17.21.8
O.。
28.40.1
0.836.67
2.04Pa
式中摩擦系数卩取
1.8m。
（4）
材堆的阻力
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
h8
2
8V8
8
2
14
2
0.83223.24MPa
其中通过查表厚度为
40mm，柴堆宽为1.8m时，8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：
2
1V4
h44^^1.1
2
心6^!
3.25Pa
4段的骤然缩小阻力为:
2
1V4
h44丄丄0.22
2
2
迴込4.07Pa
6段的拐弯阻力为:
0.836.672
20.33Pa
2
h1V7
h7r
0.18
0.8322
0.3Pa
9段的拐弯阻力为:
2h99*
0.25
2
0.832
0.43Pa
10段的骤然缩小阻力为:
2
u2v10
h1010-
2
1.1
0.836.672
20.82Pa
12段的拐弯阻力为:
2
u2V10
h1210
2
1.1
0.836.672
20.82Pa
12段的骤然缩小阻力为:
2
u2V10
111212
2
0.36
2
0.836.67
6.81Pa
（6）干燥室内气流循环的总压力
H=
h251.78Pa
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
Vi
乞（8^）m3/h20421.82m3/h
n4
选用风机时所需的规格风压
HsH251.78
丄2364.02Pa
0.83
每一台风级需要的功率
PHsVi364.02
3600
36000.5
2
h1V611
h661.1
2
7段的骤然缩小阻力为:
每一台风机的安装功率
0.9
式中：
为后备系数，取1.2，1为传动系数，取0.9根据干燥室的特点及所需风量和压力，选择耐高温防潮的BYG型8号风机，14叶片，安装角度为25°，风量34462m3/h，风压469Pa,转速1450r/min，安装功率7.5kW，共四台。
六、进、排气道的计算
Vo
进气道断面Ain
3600vt
126.61
36002.0
0.02m2
排气道断面Aout
V2
3600vt
232.85
36002.0
2
0.03m
由于进排气道混用，所以采用同一断面
0.03m2
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