完整版木材干燥室的设计.docx

1、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402000东北榆木302000水曲柳整边材3046015.52000家具材银杏401000白桦301000柞木3010000.3-0.4 MPa。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 一2.1 C工

2、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-(40 30 30) 2000 (40 30 30) 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 P v=0.510根据公式得S = mm=33mmVa=V-3 v=m- l

3、b - v=(2 x 4X 1.8 x 2.6 x 0.510)m3=19.1 m33、确定干燥室全年周转次数 f树 种厚 度干燥时间mmh枫香40202东北榆木30142水曲柳30168银杏40202白桦30142柞木30335平均干燥周期t巴=202 142 168 2000 (202 142 335) 1000 =189.2hVk9000干燥室年周转次数f= 一 = 24 280 35.1次/年te tr 189.2 2.44、确定需要的干燥室数Vk9000N= = 14间Va f 19.1 35.1三、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400 kg /m3 ,

4、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,3I0 54kJ / kg, v0 0.87m /kgt185C, 162%, d1 356g/kg, I1 1025.8kJ/kgV11.60m3/kg , 1 0.83kg /m3；t23 376C, 2 90%, d2 363g / kg, I2 1025.8kJ/kg, V2 1.60m /kg, 2 0.85kg / m用于干燥室热力计算的室容量V=Vp v=m- l - v=2X 4X 1.8 x 2.6 x 0.496=18.57 m31、水分蒸发量的计算干燥室在一次周转期间

5、从室内材堆蒸发出来的全部水分量:Wv=业斗=400X 60主 18.57100 1003565.49 kg/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=Wh x = 42.45 1.2 50.94 kg/h2、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/h232.85m3/h材堆高度密度系数卩.=汽3030 25 O.545g0=輕2.86 k /kgd2 d0 363 13每小时输入干燥室的新鲜空气量V0=Wa go v0= 50.94 2.86 0.87每小时输出干燥室的废气的体积V2

6、= Wa go v2= 50.94 2.86 1.6材堆迎风面空气通道的有效断面面积 Ac=m-l -h -(1- p h)=2 X 4x 2.6 x (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=3600x 2x 9.45 x 1.2=81687.27 m3/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t Jt2 80 C2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Q0 b(c0 Cw 需)(t twc) (Citwc ri Cw

7、i) 400x (1.591+4.1868X 0.15) X (80-12.8)+0.45x (-2.09x 12.8+334.9+4.1868X 80)=1.75x 105kJ/m3 预热期平均每小时的热消耗量Q0 = Q0 Vt =1.75x 105x 18.57/(3x 1.5)=7.22x 105 kJ/ht0Q。Vtq0= Wv以1 kg被蒸发水分为基准，用于预热的单位热消耗量1.75x 105x 18.57/3565.49=0.91x 103kJ/kg(2)由木材每蒸发1 kk水分所消耗的热量-4.1868X 80=2.44X 103 kJ/kgq1=1000 l2l0 cwt=1

8、000x 1025.8-54d2 d。 363 13干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量Q1=q1We=2.44x 50.94=1.24x 105kJ/h(3)透过干燥室壳体的热损失干燥室的壳体结构金额传热系数k 2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/(m 2 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 a 1=11.63 W/(m2 C),外表面的换热系数为 a 2=23.26 W/(m 2 C )。壳体的传热系数K 2=11 0.003 0.045 111.6

9、3 162 0.027 23.260.56 W/(m 2 -C )当k 2=0.56的情况下，干燥室内外的温度分别为 80 C和-2.1 C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/(m 2 -C )。K 2 1t1 tout11.63X 80 -73 0.99 W/(m2 -C )80 2.1计算表明干燥室结构在保温性能方面的设计符合要求。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m2K 值W/(m 2 -C )t1 Ct2 CQ2(kJ/h)1外侧墙8.4*4.4=36.960.5685-1214455.202内测

10、墙36.960.56851510431.593后端墙2.0*4.4=8.800.5685-123441.714前端墙8.800.5685-123441.715顶棚8.4*2.0=16.800.5685-126570.546地面16.800.2385151947.45总计热损失为4.03X 104kJ/h，附加10%热损，共计 2 Q2=4.43X 104kJ/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

11、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1 kg被蒸发水分为基准，壳体的单位热损失量为q2= Qi 4.43X 104/50.94= 869.7 kJ/kgWa干燥过程中总的热消耗量：q= (qo+qi+q2)Z =(0.91 X 103+2.44X 103+869.7) X 1.2=5.06X 103 kJ/kg4、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

12、(1.24X 105+4.43X 104)=2.01 X 105kJ/h(2)干燥室内应具有的加热器散热表面积为:aJ(m2)K (tbh t)管盘数传热系数k W/(m 2 C )空气阻力 h(Pa)223.54vr0.30112.16vr1.43319.64vr0.40917.35vr1.55419.46vr0.41227.73vr1.51，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=19.64X 2.220.409=27.19 W/

13、(m2C其中：Vr二V2 p 1=2.67X 0.83=2.22 kg/ m2 s式中V2、P 1为经过加热器前空气流速 m - s和密度kk / m3VcV2= 3600 A281687.27 2.67 m 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39.11 m23600 8.5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)GoQ0 Q2I1-I11 2 8.54 105 4.43 1042135504.90 kg /h干燥期间内每小时的蒸汽消耗量为:GiQ

14、1Q 1.2 佃 105 4.43 104 I1 -I1 213578.83 kk /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G n0 G0 rh G1 5 504.90 9 78.83 3233.97 kg/h(4)干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量为:G W 1.2 323397 5.06 103 412.74 kk/hVt (I1-I1) 18.57 2135(5)ds 隠 GmaX蒸汽主管与通向加热器的蒸汽管的最小直径为:J1.27 3233-97 0.15mn Vs V 3600 2.1 25式中：Gmax与 G 相同，P n为 2.

15、1 kg/m3, Vs取 25m/s。 任一间干燥室为蒸汽支管，其直径为n Vs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1.27 Gdi V 3600 co VcoW 78-83 0.005mY3600 960 1(7)当蒸汽压为 0.3MPa时，疏水器的入口压 P 1=0.3 X 0.9=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 78.83X 3=236.49kg。 据S19H16热动力式疏水器的性能曲线， 选用公称直径 Dg20的

16、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 234567891011 121314 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= 1 1V10.50.83 11.29226.43 Pa其中取0.5,V13600 -7VD2mf360081687.273.14 0.82 411.29m/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

17、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=17.35X 2.221.55=59.54Pa13 段的阻力为： h13=17.35vr1.55=17.35X 2.271.55=61.78 Pa(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Pa214h 2 h14 2P2 I22V22 Pa式中摩擦系数卩取 的距离为0.8m。0

18、.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11h5 h11P5 I5F517.2 1.8O.。2 8.4 0.10.83 6.672.04Pa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h828V8821420.83 2 23.24 MPa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：21V4h4 4 1.12心6!

19、 3.25 Pa4段的骤然缩小阻力为:21V4h4 4 丄丄 0.2222迴込4.07Pa6段的拐弯阻力为:0.83 6.67220.33 Pa2h 1V7h7 r0.180.83 220.3 Pa9段的拐弯阻力为:2 h9 9*0.2520.83 20.43 Pa10段的骤然缩小阻力为:2u 2 v10h10 10 -21.10.83 6.67220.82 Pa12段的拐弯阻力为:2u 2V10h12 1021.10.83 6.67220.82 Pa12段的骤然缩小阻力为:2u 2V101112 1220.3620.83 6.676.81 Pa(6)干燥室内气流循环的总压力H=h 251.7

20、8Pa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/h 20421.82m3/hn 4选用风机时所需的规格风压Hs H 251.78丄2 364.02 Pa0.83每一台风级需要的功率P Hs Vi 364.0236003600 0.52h 1V6 1 1h 6 6 1 . 127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Ain3600 vt126.613600 2.00.02m2排气道断面AoutV23600 vt232.853600 2.020.03m由于进排气道混用，所以采用同一断面0.03m2