顶风式木材干燥室的设计.doc
《顶风式木材干燥室的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《顶风式木材干燥室的设计.doc（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
目录
一、干燥条件 2
二、干燥时数量的计算 2
（一）规定材堆和干燥室的尺寸 2
（二）计算一件干燥室的容量V 2
（三）确定干燥室全年周转次数H 3
（四）确定需要的干燥室数 3
三、热力计算 4
（一）水分蒸发量的计算 4
（二）新鲜空气量与循环空气量的确定 4
（三）干燥过程中热消耗量的确定 5
1.预热的热消耗量 5
2.蒸发木材水分的热消耗量 5
3.透过干燥室的壳体的热损失 6
4.干燥过程中总的单位热消耗量 7
（四）加热器散热面积的确定 7
1.平均每小时应由加热器供给的热量 7
2.一间干燥室应配置加热器的散热表面积 7
（五）干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管道的确定 8
1.预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量 8
2.干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量 9
3.干燥车间每小时的蒸汽消耗量 9
4.干燥1木料的平均蒸汽消耗量 9
5.蒸汽主管直径 9
6.一间干燥室凝结水输送管直径 9
四、空气动力计算 9
（一）1段风机壳的阻力 9
（二）加热器处的阻力 10
（三）材堆的阻力 10
（四）其它局部阻力 10
（五）干燥室内气流循环的阻力 11
五、通风机的选择及其所需要的功率 11
六、进、排气道的计算 12
七、干燥车间布置及干燥室的技术经济指标
顶风式木材干燥室的设计
一、设计条件
某家具厂每年必须干燥8000m³成材，要求的最终含水率为8%，拟建木材干燥车间。
该厂有蒸汽设备，有电能供应；地下水位低于地面1.5m；厂内运输轨距1m。
建厂地点的气候条件：
冬季最冷月份平均温度4℃，冬季最低温度-10℃，年平均温度为18℃。
全年被干木材的明细表见表1。
表1被干木材的树种、规格、含水率与材积
树种
材种
厚度
mm
宽度
mm
长度
m
初含水率
（%）
终含水率
（%）
材积
松木
板材
30
110
4
80
8
2000
毛边材
50
150
4
80
8
700
落叶松
板材
40
150
4
70
8
500
板材
25
100
2
70
8
500
水曲柳
板材
30
110
4
100
8
1000
毛边材
60
150
4
100
8
1500
云杉
板材
50
110
4
90
8
800
毛边材
30
120
2
90
8
1000
二、干燥室数量的计算
（一）规定材堆和干燥室的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数：
长度（l） 6.8m
宽度（b） 2m
高度（h） 2.8m
堆数 2
干燥室的内部尺寸
长度（l） 12m
宽度（b） 3m
高度（h） 4m（风机间高1m）
（二）计算一件干燥室的容量V
按25mm厚的木料计算，堆垛用25mm厚的隔条。
按下列公式计算
V=×=m×l×b×h×=2×6.8×2×2.8×0.557=42.42㎡
式中:
的数值在计算干燥室的全年干燥室的全年干燥量时，应以全年被干木料的加权平均厚度的数值来确定，即
==39.68mm
根据整边材平均厚度40mm查表（参考《木材干燥学》教材，以下相同），确定边为0.557。
（三）确定干燥室全年周转次数f
参考表（参考《木材干燥学》教材）确定各树种木材的干燥时间定额。
树种厚度mm时间定额
松木30130h
松木50246h
落叶松40 202h
落叶松25117h
水曲柳30168h
水曲柳60698h
云杉50246h
云杉30130h
用=（昼夜）式计算上述材种的平均干燥周期为：
=
=
干燥室年周转次数按f=（次/年）室确定：
f==≌25（次/年）
（四）确定需要的干燥室数
按=（间）式为：
==≌7（间）
三、热力计算
被干木料中难干材较多，采用本章第三节提供的条件为依据，即被干木料厚度30mm，基本密度为400kg/m,,干燥周期84h，用于计算的介质参数：
用于干燥时热力计算的室容量E=2×6.8×2×2.8×0.496=37.76m
（一）水分蒸发量的计算
干燥时一次周转期间的水分蒸发量的计算：
=（）×V（kg）
=400（）×37.76
=6822.98（kg/一次周转）
平均每小时的水分蒸发量按=（kg/h）确定：
===81.23（kg/h）。
计算用的每小时的是水分蒸发量按=×X（kg/h）式确定：
=×X=81.23ｘ1.2=97.47（kg/h）。
（二）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量用=（kg/kg）计算：
==≈2.86（kg/kg）
每小时输入干燥室的新鲜空气量的体积用V=v（m/h）计算：
V=v=97.472.860.87≈242.52（m/h）
每小时由室内排出的废气的体积用=v（m/h）式计算：
=v=97.472.861.60=446.02（m/h）
每小时室内循环空气的体积用V=3600wF1.2（m/h）式计算：
V=3600wF1.2=36002.020.761.2≈179366.4m/h
式中：
取值为2.0m/s;
F=mLh（1-）=26.82.8（1-）=20.76㎡
（三）干燥过程中热消耗量的确定
干燥室内的平均温度t==≈80℃。
室外冬季温度t=-10℃。
由于不考虑统计干燥成本，各项热消耗量只按冬季计算。
1．预热的热消耗量：
预热1木材的热消耗量用=（1.591+4.1868×）（-）+（-++t）（kJ/）计算：
=400[（1.591+4.1868×）（80+10）+×（-2.09）×（-10）+334.9+401868×80]
=322×（kJ/）
预热期中平均每小时的热消耗量按=（kg/h）式计算：
===2701.93×（kg/h）
式中：
=31.5=4.5h
以1kg被蒸发水为准的,用于预热上的单位热消耗量按=（kg/h）计算
===1495312（kg/h）
2．蒸发木材水分的热消耗量：
蒸发1kg水分的热消耗量按=1000－4.186×（kJ/kg）式确定：
=1000－4.186×=1000-4.186×80=2.44×（kJ/kg）
干燥室内每小时用于蒸发水分的热消耗量按=（kJ/h）计算：
==2440×97.47=237.82×（kJ/h）
3．透过干燥室的壳体的热损失：
（1）干燥室的壳体结构和传热系数k值。
干燥室壳体为内外0.0015m铝合金，中间填加0.045m的硬质聚氨酯泡沫板结构。
铝合金的导热系数为162w/（m·℃），硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027w/（m·℃）,
干燥室内表面的受热系数=11.63W/（㎡·℃），室外表面的放热系数=23.26W/（㎡·℃）。
壳体的传热系数按=W/（㎡﹒℃）计算：
===0.56W/（㎡﹒℃）
当k=0.56的情况下，干燥室内外的温度分别为80和-10时，干燥室内壁是否会出现凝结水，用式计算
干燥室的地面为混凝土加水泥摸光层，其传热系数约为0.23W/（㎡﹒℃）
≤=11.63×1.47W/（㎡﹒℃）
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/（㎡﹒℃）。
干燥室的前端没有大门，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，所以将门与前端墙一起计算热损失。
根据干燥室的内部尺寸，可以确定干燥室的外形尺寸为长12m、宽2.8m、高4m。
壳体的热损失按式（kJ/h）计算，
——附加热损系数，取1.1——壳体的外表面积
——干燥室外温度——干燥室内外温差系数，取2.0
——单位换算系数，取3.6——壳体的传热系数
其结果如表所示：
表2壳体热损失计算表
序号
壳体名称
散热面积（㎡）
（℃）
（℃）
（kJ/h）
1
外侧墙
12×4＝48
0.56
85
-10
20224.51
2
内侧墙
48
0.56
85
15
14902.26
3
后端墙
4×2.8=11.2
0.56
85
-10
4718.84
4
前端墙
11.2
0.56
85
-10
4718.84
5
顶棚
12×2.8=33.6
0.56
85
-10
14156.92
6
地面
33.6
0.23
85
15
4284.4
总计热损失为63005.77kJ/h，附加10%热损，共计。
以1kg被蒸发水分为基准，壳体的地面热损失量按式
4．干燥过程中总的单位热消耗量：
按=（++）+（kJ/kg）式计算：
=（++）×=（1495312+2440+715.44）×1.2=1798160.93（kJ/kg）
（四）加热器散热面积的确定
1．平均每小时应由加热器供给的热量：
用=（+∑）·式计算：
=（+∑）·=（237820+69734.37）×1.2
=369065.244（KJ/h）
2．一间干燥室应配置加热器的散热表面积：
按=式计算：
式中：
——加热管后备系数，取数值1.2；
——加热器内饱和蒸汽温度，在0.3MPa表压力时≈143℃。
——单位换算系数，为3.6
本例采用天津暖风机厂产IZGL-1型盘管加热器，该加热器形体轻巧，安装方便，散热面积大，传热性能好，其性能参数建表3
表3IZGL-1型管盘性能参数
管排数
传热系数k（㎡﹒℃）
空气阻力
2
3
4
注：
为迎风面质量流速，kg/（）
如采用3排管IZGL-型管盘散热器，根据表3计算其传热系数k为：
其中：
式中：
式中：
为风机间直线段与空气流速方向垂直断面积。
因此：
根据所选IZGL-1型管盘散热器的散热面积，在干燥时风机前后对称布置。
常规干燥时选用光滑管或绕片式散热器，每立方米实际材积需要2—6散热面积；用串片式散热器要4—8；用铸铁散热器一般需要7—10.如采用高温干燥时，散热的面积增加一倍。
（五）干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管道的确定
1．预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量：
根据（7-32）式计算：
=
=1.2=152072.355（kg/h）
2．干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量：
用（7-33）式计算：
=
=×1.2=341.11（kg/h）
3．干燥车间每小时的蒸汽消耗量：
设1/3的干燥室数处于预热阶段，其余的处于干燥阶段，用（7-34）式计算：
+=3×119986.49+6×533.41=170431186.3255（kg/h）
4．干燥1木料的平均蒸汽消耗量：
用（7-35）式计算：
===153324.95（kg/）
5．蒸汽主管直径：
应不小于按（7-36）式确定的数值：
d===33.835m
一间干燥室的蒸汽支管直径为：
==0.074m
6．一间干燥室凝结水输送管直径：
按（7-37）式确定为：
===0.00125m
7．任一间干燥室用的疏水器：
根据干燥设备一章中疏水器选择方法确定。
当蒸汽压力为0.3Mpa（表压力）时，疏水器的入口压力，出口压力=0，。
每小时的蒸汽消耗量为147.14kg时应当选用疏水器的最大排水量为147.14×3=441.42kg。
根据热动力式疏水器的性能曲线，选用公称直径的热动力式疏水器。
四、空气动力计算
（一）1段风机壳的阻力
其中
式中初步选用6台NO.8轴流风机。
（二）加热器的阻力
3段、13段为加热器，加热器的阻力根据加热器产品性能指标确定或给定的公式计算。
本例采用天津暖风机厂3排管IZGL—1型盘管加热器，其空气阻力按下式计算：
因进入3段加热器金和13段加热器前的空气密度和速度都不同，因此阻力要分别计算。
3段的阻力为：
13段的阻力为：
（二）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需分别计算，具体计算按式
2段的阻力为：
14段的阻力为：
式中摩擦系数去0.02，根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸，风机至加热器之间的距离为1.05m。
5段的阻力为：
11段的阻力为：
式中摩擦系数去0.03，风道长度按材堆高度的一半加上材堆顶部距干燥间顶板的距离，共计1.45m。
（三）材堆的阻力
材堆阻力按式计算：
式中阻力系数根据材堆的阻力系数图查得，空气流速取2.0m/s。
（五）其他局部阻力
局部阻力包括4、6、10、12四段直角拐弯处及4、7段骤然缩小和9、12段骤然扩大处的阻力。
每部分均需按式计算。
4段的拐弯处阻力为：
4段的骤然缩小处阻力为：
6段的拐弯处阻力为：
7段的骤然缩小处阻力为：
9段的骤然扩大处阻力为：
10段的拐弯处阻力为：
12段的拐弯处阻力为：
12段的骤然扩大处阻力为：
（六）干燥室内气流循环的总压力
五、通风机的选择及其所需要的功率
一件干燥室内配置4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：
每一台风机需要的功率
每一台风机的安装功率：
式中：
——后备系数，取1.2；
——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34462，风压496Pa,转速1450r/min,安装功率7.5kW，共6台
六进、排气道的计算
进、排气道的断面积按式
V——每小时被干燥室吸入或排出的新鲜空气和废弃的气体。
ω——气道内介质的流速（m/s）.强制循环干燥室取值2—5。
进气道断面：
排气道断面：
由于进排气道混用，所以采用统一断面0.076。
七、干燥车间布置及干燥室的技术经济指标
各项经济指标
干燥室的内部尺寸长8.5m宽2.6m高4.1m;
材堆外形尺寸4m宽1.8m高2.6m;，材堆堆数2；
年生产量（注明树种）；
松木2700立方米落叶松1000立方米水曲柳2500立方米云杉1800立方米
干燥室的造价
干燥室的有效体积利用系数，即干燥室的装载量（装堆材积）与室内的空间体积之比值；
蒸汽加热器的总加热面积和单位加热面积
干燥室允许的操作的温度范围，室内温度分布的均匀性（指干燥室空间各点的温度差值）；
干燥室内的干球温度超过100℃时可能维持的最高湿球温度范围;
在环境不低于室温（20℃）条件下，赶在室内温度在100℃时，其壳体外表温度与环境温度之间的温度差值（不应大于20℃）；
通过材堆的工期循环风速分布均匀性（指材堆侧面各点之间的风速差值），并注明风向可逆循环或非可逆循环；
干燥室传动通风机的电动机安装功率（kW）；
以1m木材计的单位消失通风机运转耗电量（注明计算电耗或实测电耗，kWh/m木材）（注明木材树种）；
一间干燥室的最大蒸汽消耗量（kg/h）;
以1m木材计的蒸汽消耗量（kg/m）（注明树种）；
干燥成本（注明树种及初终含水率）
升级会员 