Тепловой расчёт (стр. 1 )

4.Тепловой расчёт

4.1. Определение массы испаряемой влаги

Для выполнения теплового расчёта выбираем расчётный материал. За него принимаем самый быстросохнущие доски из заданной спецификации. На основании результатов расчёта продолжительности сушки, выполненного в разделе 3.1 (табл. 3.1), выбираем в качестве расчётного материала - пиломатериалы из древесины ели толщиной S1=22 мм.

Рассчитываем массу влаги, испаряемой из 1 м3 расчётного материала:

, кг/м3, (4. 1)

где ρБ – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3; WН,WК – начальная и конечная влажность древесины, %.

Базисную плотность расчётного материала принимаем по табл. 4 [2], с. 214:

ρБ= 360 кг/м3.

Тогда масса влаги, испаряемой 1 м3 расчётного материала:

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, определим по формуле:

, кг, (4. 2)

где Е – вместимость камеры, м3.

Рассчитываем вместимость камеры:

, м3, (4. 3)

где Eш – вместимость штабеля, которая была рассчитана в разделе 3. 3, м3; u – количество штабелей в камере.

Массу влаги, испаряемой в камере за 1 с, найдем по формуле:

, кг/с, (4. 4)

где τС – продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Продолжительность сушки расчётного материала вычисляем по формуле

(4. 5)

Тогда масса влаги, испаряемой в камере за 1 с:

Определяем расчётную массу испаряемой влаги по формуле:

, кг/с, (4. 6)

где kнс – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Принимаем данный коэффициент в зависимости от конечной влажности

древесины – Wк=14 % kнс=1,2.

4.2. Определение параметров агента сушки

Температуру и относительную влажность сушильного агента на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчётного материала (табл. 2.2):

t1=840C, φ1=0,59 %.

Парциальное давление водяного пара определим по формуле:

, Па, (4. 7)

где рн - давление насыщенного водяного пара при заданной температуре t1.

По таблице 1 приложения [2], с. 211 находим давление насыщенного водяного пара:

Pн1=55712 Па.

Парциальное давление:

Рассчитываем влагосодержание сушильного агента на входе в штабель:

(4. 8)

где pa – атмосферное давление, pa=100000 Па.

Энтальпия сушильного агента на входе в штабель:

(4. 9)

Плотность влажного воздуха находим по формуле:

где Т1 – температура влажного воздуха на входе в штабель, К.

T1=t1 + 273,15 = 80 + 273,15 = 353,15 K.

Приведенный удельный объем сушильного агента на входе в штабель рассчитываем следующим образом:

Влагосодержание сушильного агента на выходе из штабеля определяем по формуле:

где M – масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

Определяем температуру агента сушки на выходе из штабелей, при этом учитываем, что энтальпия воздуха во время сушки не изменяется, т. е. I1= I2.

Находим давление пара воздуха, выходящего из штабеля:

Па,

Остальные параметры агента сушки после штабелей рассчитываем, применяя ранее использованную методику:

T2= t2 + 273,15 = 81,8 + 273 = 354,95 0C.

Результаты расчёта параметров сушильного агента сводим в таблицу 4.1

ТаблицаПараметры сушильного агента

Наименование параметров	Значения параметров
на входе в штабель	на выходе из штабеля	среднее
Температура, 0C	84,0	81,8	82,9
Влагосодержание, г/кг	304,6	305,9	305,25
Энтальпия, кДж/кг	894,44	894,44	894,44
Плотность, кг/м3	0,854	0,859	0,8565
Приведенный удельный объём, м3/кг	1,53	1,521	1,5255

4. 3. Определение расхода теплоты на сушку.

4.Расход теплоты на начальный прогрев.

Для зимних условий удельный расход теплоты на начальный прогрев 1 м3 пиломатериалов складывается из её затрат на нагревание замороженной древесины от начальной отрицательной температуры до 00C, плавление содержащегося в древесине льда и нагревание древесины до температуры начального прогрева. Расход теплоты на начальный прогрев для среднегодовых условий учитывает только затраты теплоты на нагревание древесины от начальной положительной температуры до температуры прогрева. Расчёт расхода теплоты на начальный прогрев пиломатериалов будем выполнять :

а) для зимних условий:

кДж/м3;

б) для среднегодовых условий:

кДж/м3,

где ρД – плотность древесины расчётного материала, кг/м3; ρБ – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3; c(-), c(+) – удельная теплоёмкость

древесины при средней отрицательной и средней положительной температуре, кДж/кг·0C; cД – удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t0 до tНП, кДж/кг·0C; Wсж – содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %; γ – скрытая теплота плавления льда, γ = 335 кДж/кг; t0 – начальная температура древесины, 0C; tНП – температура начального прогрева, 0C.

Определяем плотность древесины при начальной влажности WН:

кг/м3, (4. 19)

Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчётов для зимних условий принимаем t0 =-200C. Значение начальной температуры для среднегодовых условий принимаем по приложению 7 [3], с. 94 в зависимости от региона, в котором планируется строительство цеха.

Данный цех планируется строить в Витебской области, поэтому начальную температуру для среднегодовых условий принимаем t0 =5,10C. Температура начального прогрева была определена в подразделе 2.2 (таблица 2.3) tнп =940C. Значения удельной теплоёмкости c(-), c(+) и cД определяем по диаграмме на рисунке 2.3 [2], с. 73. При этом среднее значение температуры древесины рассчитываем по формулам: при определении c(-) – t = t0 /2 = -20/2 = -10 0C; при определении c(+) – t = tНП /2 = 94/2 = 470C; при определении cД - t = (t0+ tНП) /2 = (5,1+94)/2 = 49,55 0C. Тогда из диаграммы получаем: