Расчет расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение из него влаги и на теплопотери через ограждения камеры.

Расчеты ведутся для зимних условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу.

а) Расходы тепла на прогрев 1 м³ древесины для зимних условий оп­ределяются по формуле:

q_пр1м³_зим= q_{пр1кгзим}×ρ_wн, кДж/м³ (33),

q_{пр1кгзим} - затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/кг;

ρ_wн - плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности, кг/м³.

Значение q_{пр1кгзим} определяется по диаграмме рис. 3 приложения, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности при нагреве от температуры t_{pacч.зим.} до температуры t_пp. Левая часть диаграммы характеризует расход тепла на прогрев мерзлой древесины. Если температура t_{pacч.зим.} > 0 °С, то расход тепла определяется по правой части диаграммы. Температура t_{pacч.зим.} определяется по климатологической таблице 32 приложения как расчетная температура для отопления.

Температура t_пp определяется для камер периодического действия в соответствии с указаниями, представленными в разделе 2.4.2. Для камер непрерывного действия t_пp = t_м.

Значение плотности ρ_Wн определяют по диаграмме (рис. 4 приложения) в зависимости от породы и начальной влажности расчетного материала.

Пример пользования диаграммой (рис. 3 приложения) Определить расход тепла на прогрев 1 кг сосновой древесины влажностью 60 % от температуры - 30 °С до + 70 °С. По точкам пересечения горизонтальной прямой W = 60 % с кривой - 30 °С и с кривой + 70 ^оС находим значения теплосодержаний в левой и правой части диаграммы: -119 кДж/кг и 198кДж/кг.

q_{пр1кгзим} =119 + 198 = 317 кДж/кг

б) Расход тепла на прогрев 1 м³ древесины для средних условий q_пр1м³_ср определяется аналогично по формуле 33 при нагреве от температуры t_ср (см. приложения, табл. 32) до t_{пр .}

в) Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних условий:

, кВт (34),

где Г_пр - габаритный объем прогреваемых штабелей, м³.

В камерах периодического действия Г_пр - Г (см. формулу 12). а в камерах непрерывного действия Г_пр = Г_шт т. е. габаритному объему одного штабеля.

β_ф - объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчетным) материалом;

τ_пр - продолжительность начального прогрева древесины, ч. Ориентировочно τ_пр определяется из расчета 1 ч на каждый сантиметр толщины материала. Более точно τ_пр, можно определить расчетом по формуле, указанной в РТМ [6].

г) Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для среднегодовых условии определяется по аналогичной формуле:

,кВт (35),

д) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины (на 1 кг подлежащий испарению влаги) в зимних условиях:

, кДж./кг (36),

е) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины в сред-негодовых условиях:

, кДж/кг (37),

ж) Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги определяется для зимних и среднегодовых условий:

- при низкотемпературном процессе сушки (режимы М, Н, Ф)

, кДж/кг (38),

где I₂, d₂ - тепло- и влагосодержание отработанного воздуха, выбрасываемого из камеры;

I_o, d_o - тепло- и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру;

С_в - удельная теплоемкость воды, С_в = 4.19 кДж/(кг.град). При поступлении свежего воздуха из помещения цеха допустимо принять d₀, = 10r/кг. I_o = 46 кДж/кг.

При поступлении в камеру свежего наружного воздуха его параметры определяются по климатическим условиям. Ориентировочно можно принять

- для зимних условий:

d_0зим=0; I_0зим=t_{расч.зим};

- для среднегодовых условий при положительной температуре:, кДж/кг, а d_0ср=5г/кг; I_0ср=t_ср+0,001d_ср×(1,93t_ср+2490), кДж/кг; а при отрицательной:

d_0ср=0; I_0ср=t_ср

-при высокотемпературном процессе сушки:

Q_исп = i₂-C_в× 100, кДж (39),

где i₂ - теплосодержание (энтальпия) удаляемого пара. кДж/кг:

С_в - удельная теплоемкость воды, С_в = 4, 19 кДж/(кг град).

з) Расход тепла в камере на испарение влаги для зимних и среднегодовых условий:

Q_исп=q_исп×М_р, кВт (40),

где Q_исп - удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги; М_р - расчетное количество испаряемой влаги, кг/с.

и) Расчет потерь тепла через ограждения камеры (крайней в блоке) выполняется по формуле:

Q_{огр.зим}=S×К×(t_кам-t_расч) ×С×10^-3, кВт (41),

где S – площадь поверхности ограждения, м²;

К – коэффициент теплопередачи данного ограждения, Вт/(м²град).

Значения К принимаются из таблицы 33 приложения.

t_кам – температура агента сушки в камере. Определяется как среднее значение температуры на входе и выходе из штабелей, т.е.

, ⁰С (42),

t_расч – расчетная температура вне камеры для зимних и среднегодовых условий, °С;

С - коэффициент увеличения потерь, равный 1.5 при мягких режимах сушки и 2 при нормальных, форсированных и высокотемпературных режимах.

Если ограждения располагаются внутри здания сушильного цеха, то t_pacч, принимается 15...20 °С. Если же они соприкасаются с наружным воздухом, то t_{расч.зим} и t_ср определяются по климатологическим таблицам.

Расчет потерь тепла через ограждения камеры сводят в таблицу 7.

 

Таблица 7 Потери тепла через ограждения камеры

 

Наименование ограждения	Расчетная формула	Значение, м2	К, Вт/(м2, град)	tкам, 0С	tрасч, 0С	tкам-tрасч	Коэффициент, С	Qогр, кВт
зимняя	средняя	зимняя	средняя	зимняя	средняя
∑Qогр.зим= ∑Qогр.ср=

Примечание. Таблица составлена применительно к рис. 1

 

 

Рис. 1 Схема камеры к расчету потерь тепла через ее ограждения.

Потери тепла через смежные (междукамерные) стены в расчет не принимаются. Чтобы правильно определить расчетную температуру для всех ограждающих поверхностей, необходимо выбрать возможный вариант планировки камер в цexe.

Для определения коэффициента теплопередачи ограждений необходимо знать их конструкцию, т. е. толщину и материал. Рекомендуемая толщина наружных стен стационарных лесосушильных камер в два (510 мм) или в два с половиной (640 мм) кирпича, а внутренних, между смежными камерами, - полтора кирпича (380 мм). Ограждения сборно-металлических камер изготовляются в виде щитов толщиной 120 - 150 мм с каркасом из профильной стали, с двусторонней обшивкой их листовым металлом толщиной 2 мм и заполнением теплоизоляцией (шлаковата, стекловата, асбест и т. п.). Значение коэффициента теплопередачи кирпичных стен, потолка (из железобетонных плит с утеплителем), ограждений сборных камер указаны в таблице 33 приложения.

Для камер любых конструкций в настоящее время рекомендуются каркасные (из профильной стали) двери_; покрытые листами нержавеющего металла с теплоизоляцией между ними. С целью облегчения конструкции дверей их толщина может быть 80 - 100 мм с дополнительной теплоизоляцией (например, слой листового асбеста толщиной 4-5 мм). Для таких дверей следует принимать К = 0,6 Вт/(м² град).

Коэффициент теплопередачи пода принимается равным половине значения коэффициента теплопередачи наружной стены. При расчете площади пола ширина внешней зоны теплопотерь через фундаменты принимается равной 1.5 м.

Общие теплопотери через ограждения камеры для зимних ∑Q_{огр.зим} среднегодовых условий ∑Q_огр.ср.находятся путем суммирования потерь тепла через все ограждающие конструкции.

к) Удельный расход тепла на потери через ограждения (на 1 кг испаряемой влаги) для зимних условий:

, кДж/кг (43).

л) Удельный расход тепла на потери через ограждения для среднегодовых условий;

, кДж/кг (44),

м) Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий:

 

q_зим=(q_пр.зим + q_{исп.зим} + q_{огр.зим})×С, кДж/кг (45),

 

н) Суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий:

q_ср = q_пр.ср + q_{исп.зим} +q_огр.ср, кДж/кг (46),

С₁ - коэффициент неучтенных теплопотерь, принимается равным С₁ = 1,2.