Модернизация конвективной сушилки установки сушки древесины (конструкторская часть дипломного проекта)

Содержание

3 Описание и обоснование выбранной конструкции сушильной камеры
3.1 Описание конструкции основных сборочных единиц и деталей аппарата
3.2 Выбор материалов
3.3 Сравнение основных показателей разработанной конструкции с аналогами
3.4 Патентное исследование

3 Описание и обоснование выбранной конструкции сушильной камеры


3.1 Описание конструкции основных сборочных единиц и деталей аппарата



Камера, что проектируется – это камера периодического действия с поперечно-горизонтальной циркуляцией агента сушки. Сушка пиломатериала в камерах выбранного типа происходит в паровоздушной среде с применением нормальных и форсированных режимов сушки. Выбранная конструкция и применяемые в ней режимы сушки обеспечивают исходный материал I и II категории качества.
Общий вид конструкции показано на рисунке 1.1.
Основные сборочные единицы конвективной сушильной камеры это – осевой вентилятор, калорифер, ограждения.
Для более равномерной сушки по всему объему сушилки, сушильный агент должен посменно направляться то в одну то в другую сторону сушильной камеры. Для этого необходимо использовать осевые вентиляторы с возможностью реверса.

Рисунок 3.1 – Осевой реверсивный вентилятор Hartzellfan SIRIES 02R

Выбранный вентилятор (рисунок 3.1) отвечает потребностям сушильной камеры. Парное и симметричное расположение лопастей с правильно подобранным центром масс уменьшает нежелательные колебания, что приводит к понижению уровня шума, а также обеспечивает равномерное распределение воздуха в камере.
В роли утеплителя выбран сэндвич-панели (рисунок 3.2) – современный и эффективный материал. Его преимущества это – небольшой коэффициент теплопроводности, простота монтажа и транспортировки, экологичность (возможность полной переработки).



Рисунок 3.2 – Утепляющая сэндвич-панель

Внешние и внутренние листы из гофрированного алюминия толщиной 0,6 мм, сплав с добавлением титана. Листы для исключения «мостика холода» соединены профилем из поливинилхлорида, с рабочей температурой от-40°С до +110 °С. Утеплитель - пеноплекс. Базовая толщина 120 мм. Удельный вес 30 кг/м3. Коэффициент теплопередачи утеплителя составляет теплопроводности 0,0285 Вт∙м∙К..
Между собой панели соединяются посредством специальных уплотнителей из силиконовой резины тип SILICOLESS (БЕЗ силикона), что обеспечивает высокое качество сборки и полный отказ от силикона как клеящего вещества. Можно собрать камеру на стройке даже при неблагоприятных климатических условиях.
Панели доставляют на строительство в разобранном виде.
Одним из важнейших элементов сушилки является калорифер.
Система нагрева состоит из модульных калориферов (рисунок 3.3) с трубами из меди внутри и алюминиевого оребрения снаружи.


Рисунок 3.3-многоходовой калорифер
Теплообменники снабжены трехходовым краном с электрическим приводом для автоматического поддержания температуры нагрева камеры.

3.2 Выбор материалов для изготовления

В лесосушильной промышленности условия работы аппаратов связаны с высокими показателями температуры и влажности:
− механическая надежность;
− долговечность;
− конструктивное совершенство;
− легкость изготовления;
− удобство транспортировки;
− легкость монтажа и эксплуатации.
Поэтому конструкционные материалы должны обеспечивать:
− высокую коррозионную стойкость при рабочих параметрах процесса;
− хорошую свариваемость материалов с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений;
− низкую стоимость и доступность материалов.
Кроме этого при выборе конструкционных материалов необходимо учитывать физические свойства материалов (температуропроводность, линейное расширение и др.).
Каркас сушилки изготавливается из стандартного металлопроката (швеллеров, уголков и квадратов), которые, в свою очередь, изготовлен из стали (Сталь 10 по ГОСТ 16523-70). Стали имеют наибольшее применение, так как они лучше других материалов удовлетворяют необходимым требованиям. По химическому составу и механическим свойствам стали марки Сталь 10 должны соответствовать требованиям ГОСТ 16523-70.
Теплообменные трубы изготовлены из Меди М1 согласно ГОСТ 617-90. По химическому составу и механическим свойствам Медь М1 должно отвечать требованиям ГОСТ 859.
Сталь углеродистая обычного качества применяется также при изготовлении трубных решеток.
Фланцы изготовлены из Бронзы марки БрА9Ж4 согласно ТУ 48-26-114-90.

3.3 Сравнение основных показателей разработанной конструкции с аналогами

Для сопоставления сушильных камер по энергопотреблению чаще всего используют два критерия оценки затрат тепла на сушку: удельные расходы тепловой энергии в пересчете на 1 м3 высушенных материалов и на единицу испаряющейся влаги с него. Оба показателя зависят от многих факторов, даже для одной и той же сушильной камеры.

Таблица 3.1 – Показатели удельного энергопотребления сушильных камер
Сушильная камера Удельные затраты энергии
 Тепловые, кДж / кг электрические, кВт час / кг
Малой производительности ВС, KWB, SR68, SHT, Zicnica 5690 0,25
Средней производительности Sateko, Vanicek 4480 0,2
Высокой производительности HD78K, KWD 5070 0,2
Выбранная конструкция относится к конвективных сушильных камер средней производительности, с показателями расхода тепловой энергии 4400 кДж/кг и 0,2 электрической. Поэтому выбранную конструкцию по этим параметрам можно считать конкурентоспособной.
Размеры сушильной камеры не являются параметрами для сопоставления, и приведены исключительно для ознакомления.

Таблица 3.2 – Технические характеристики камер периодического действия
Показатели УЛ-1 УЛ-2М СПМ-2К СПМ-1К ВК-4 Sateko
1 2 3 4 5 6 7
Число штабелей 1 2 4 2 4 2
Вместимость камеры, м3 условных пиломатериалов 15,35 30,7 61,4 30,7 54 32
Годовая производительность, тыс. м3 при:
Высокотемпературном 3,6 7,2 13,8 6,9 — —
форсированном 1,95 3,9 7,5 3,75 6,87 4
нормальном 1,5 3,0 5,7 2,85 5,08 3
      
Продолжение таблицы 3.2
1 2 3 4 5 6 7
Мягком— — — — — 2,5
Кол-во вентиляторов 3 6 4 2 6 3
Мощность, кВт 16 32 42 20 45 9
Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с 1,5-3 1,5-3,5 1,5-3 1,5-3 2,0 1,5-3
Удельный расход электроэнергии кВт∙ч/м3 30 27 28 28 20 23
Масса, т 10,73 18,5 56 26 — 7,2

Наиболее близкой по конструкции является камера типа Sateko.
Конструкция что выбранная в данном дипломном проекте, считается наиболее целесообразным вариантом для небольших производств. Меньшая продолжительность сушки, по сравнению с большими аналогами

3.4 Патентное исследование

Конвективная сушильная камера. Существенными признаками аппарата являются: наличие камеры с теплогенератором и вентиляторами для распределения тепла по камере.
В результате поиска отобраны для детального рассмотрения ряд конструкций, описания которых приведены ниже.
Авторами патента No2215251 (RU) [1] предложена сушильная камера, изображенная на рисунке 3.4, что может применяться для сушки древесины, а именно пиломатериалов. Сущность изобретения заключается в использовании розподілюючого устройства в виде пластины, которая изгибается по параболическому закону и имеет шарнирное соединение, что позволяет нижней части устройства подниматься до уровня фальш-потолка.

1 – распределительная пластина, 2 – фальш-потолок
Рисунок 3.4 – Сушильная камера с устройством розполілюючим

Преимуществами такой конструкции является улучшение качества сушки по высоте штабеля пиломатериалов.
Недостатком можно считать сложность использования данной конструкции в сушилках большого размера.

Авторами патента No 2327935 (RU) [2] предложена сушилка древесины, изображена на рисунке 3.5. Сущность изобретения заключается в использовании жалюзийных решеток, которые позволяют интенсифицировать процесс тепло - и массообмена и улучшить качество сушки пиломатериалов, за счет устранения застойных зон.
Преимуществами являются: равномерность обтекания теплоносителем всего штабеля пиломатериалов.
Как недостаток, можно выделить гидравлическое сопротивление, которое появляется при использовании жалюзийных решеток.




Рисунок 3.5 – Конвективная сушилка с жалюзийными решетками

Авторами патента No 2379603 (RU) [3] предложена сушилка древесины, изображена на рисунке 3.6. Сущность изобретения: снижение энергозатрат за счет возможности регулировки длины рабочего сушильного пространства и отключение от сети неработающих зон сушилки.
Преимуществами являются: возможность сокращения энергетических затрат при сушке штабелей пиломатериалов различной длины, за счет установления рациональной длины сушильной зоны, исключение застойных зон и обеспечения обтекания всего штабеля пиломатериалов.

Рисунок 3.6-сушильная камера, с возможностью регулировки длины сушильного пространства
Недостатками можно считать низкую вместимость камеры, что делает ее не рациональным выбором для крупных предприятий. Также за счет использования большого количества движущихся частей, которые позволяют регулировать размеры камеры, значительно возрастает стоимость обслуживания.

Авторами патента No 2022221 (RU) [5] предложена сушилка древесины, изображенная на рисунке 3.7. Сущность изобретения: снижение энергозатрат за счет возможности регулировки длины рабочего сушильного пространства и отключение от сети неработающих зон сушилки.


Рисунок 3.7 – Сушильная камера с перфорированной перегородкой

Сущность изобретения: увеличение КПД процесса сушки различных по длине штабелей за счет улучшения равномерности сушки, что достигается установкой перегородки, которая имеет возможность перекрывать поток воздуха.
Преимуществами являются: возможность использования штабелей разной длины без снижения КПД сушилки.
Недостатками можно считать низкую вместимость камеры, что делает ее не рациональным выбором для крупных предприятий.