Расчетно-технологическая часть

Содержание

 

 

Введение

 

Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на нее тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ, улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.

Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, и в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:

1) процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;

2) процессы сушки, связанные со снижением влажности древесины;

3) процессы пропитки, связанные с введением в древесину веществ, изменяющих ее свойства.

Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении ее влажности.

Влажность древесины, идущей на изделия и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

1) предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;

2) предохранение от загнивания;

3) уменьшение массы при одновременном повышении прочности;

4) улучшение качества склеивания и отделки.

Целью курсового работы является разработка проекта лесосушильного цеха (участка) на базе сушильных камер Valmet-3.

 

Описание сушильной камеры

Сушильные камеры «Valmet-3» предназначены для сушке экспортных пиломатериалов при мягких режимах до транспортной влажности 20%, агентом сушке является влажный воздух.

Это камера непрерывного действия, т.е. они представляют собой длинный туннель, при этом режим сушке меняется по длине камеры. В камерах периодического действия режим меняется по времени.

В камерах непрерывного действия режим задаётся в одном месте, в сухом конце камеры, около калориферов. Пиломатериалы, перемещаясь, попадают из зоны мягкого режима в зону жёсткого постепенно.

Принцип действия камеры заключается в следующем: сушка пиломатериалов производится при атмосферном давлении при помощи теплого воздуха, который нагревается от калориферов, в которых циркулирует горячая вода. В противоточных камерах воздух движется навстречу пиломатериалам. Движение воздуха осуществляется тремя циркуляционными вентиляторами. Циркуляция воздуха в камере горизонтальная, поперечная. Отработанный воздух выбрасывается наружу при помощи вытяжного вентилятора. Управление всеми процессами в камере осуществляется с помощью электроники (tс.ск., tм.ск., tс.мк., tгор.воды).

Эти камеры применяются в лесопильном производстве и входят в состав линий сушки, поставляемых комплектно.

Сборно-металические лесосушильные камеры поставляются блоками по пять, десять или пятнадцать штук. Все стены здания собираются на болтах из стальных элементов. Герметичность достигается с помощью специального уплотнителя. Каждая камера имеет с разгрузочного и загрузочного концов каркасные двери, которые снабжены подъёмно-передвижным устройством с электрогидравлическим приводом, которые перемещаются по швеллерам.

Техническая характеристика: поперечная загрузка штабеля с увеличиной высотой штабеля.

Внутренние размеры:

длина ─ 32 метра

ширина ─ 7 метров

высота ─ 8,1 метра

высота верхнего вентелиционного помещения ─ 2,2 метра.

объём камеры ─ 1814 кубм.

Размеры загрузочного штабеля:

длина ─ 6,8 метров

ширина ─ 2,05 метра

высота ─ 5,0 метра

число штабелей ─ 12 штук

объём всех штабелей ─ 836,4 кубм.

Калориферы ─ тип ребра, трубы.

Вентиляторы:

количество ─ 3 штуки

тип ─ осевой

частота вращения – 960 об./мин.

мощность электродвигателя –66 кВт

Расчетная производительность:

вентиляторы – 66000 кубм/ч

годовая производительность камеры – 15000 кубм

 

Технологический расчет

Выбор режима сушки

 

Конечная влажность для экспортных пиломатериалов Wконеч.=20%

В зависимости от назначения выбирается категория качества и вид режима, так предназначения и возможности сушильной камеры.

Категория-0

Режим-М

 

Таблица 1. Режимы сушки.

 

Порода	Вид материала	Размеры материала	Средняя влажность, %	Кол-во прод-ции в год, тыс. м3	Назначение
Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, м
Кедр	п/м			6,5		6,5	Мебельное пр-во
Сосна	п/м			6,5		12,5	Мебельное пр-во
Береза	п/м			5,0		1,5	Тарная дощечка

 

Тепловой расчёт.

Выбор расчётного материала.

Порциональное давление пара в воздухе по формуле [3. стр.9]

Pn1=Pм1 φ,Пa (9)

За расчётный материала принимается самый быстросохнущий материал из заданной спецификации (таблица 2) т.е тот у которого τоб. имеет наименьшее значение.

Агент сушке − влажный воздух

 

 

Определение расхода пара.

11. Максимальный расход пара в секунду: [3.стр.8]

 

 

Qпр.зим.+Qисп.зим.+ Qогр.зим

Д суш .зим.= r,кг/с (26)

 

где r-теплота преобразование пара=2108 кДж/кг [ 3. стр.51]

 

329,16+507+23,1

Д суш.зим.= r =0,41.кг/с

 

б) Максимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени: [ 3. с18]

 

 

Д цеха зим.= Д суш.зим. nк,кг/с (27)

 

 

где nк -принятое число сушильных камер, определённая в технологическом расчёте.

 

Д цеха зим.=0,41х3=1,2,кг/с

 

1,2х3600=4320,кг/ч (в часах)

 

в) Расход пара на годовую программу. [ 3.стр18]

 

Qср. М1кубм.

Д год= 1000 r =Σф Сдлит,т/год (28)

 

 

С длит=1,0 [3. стр.52]

 

где qср -суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж.

М1кубм.-количество влаги испаряемой из 1кубм. древесины, кг/кубм.

Σф -общий объём подлежащих сушке пиломатериалов, кубм.

Сдлит.-коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.

ч -теплота преобразования пара, кДж/кг.

 

3244х144

Д год= 1000х2108 х100000х1=22160,т/год

 

 

[ 3. стр.19]

τ1 Ф1+τ2 Ф2

τсуш.ср.= Σф,ч (29)

 

где τ1,τ2 –продолжительность сушки фактических пиломатериалов.

Ф1,Ф2 –годовой объём этих же пиломатериалов.

 

75х60000х83,4х40000

τ суш.ср. = 100000 =78,36,ч

 

Требование к качеству сушке.

 

Качество и долговечность изделий из древесины в значительной мере зависит от того, как соблюдена технология сушки пиломатериалов. Качество сушки пиломатериалов характеризуется несколькими показателями. К ним относятся: видимые дефекты сушки; неоднородность влажности высушенных пиломатериалов; остаточные сушильные напряжения в высушенных пиломатериалах.

К видимым дефектам камерной сушке относятся растрескивание, коробление, изменение цвета древесины, вплавление смолы и выпадение сучков, что приводит к снижению качества пиломатериалов и вызывает пересортицу, т.е снижение сорта части пиломатериалов.

Растрескивание происходит в результате значительных сушильных напряжений. Встречаются следующие виды растрескивания:

Наружное растрескивание возможно в начальный период сушки из-за несоблюдения или неправильно выбранного, слишком жёсткого режима сушки.

Внутренние растрескивание может появиться в конце процесса, когда растягивающие напряжения в центре сортимента достигают предела прочности на растяжение поперёк волокон. Меры борьбы с такими растрескиванием заключается в соблюдение режима сушке, проведение промежуточной и конечной влаготеплообработки.

Торцовое растрескивание является следствием интенсивной сушки торцов сортимента. Кардинальная мера борьбы с этим дефектом – замазывания торцов влагонепроницаемым составом. Однако это мероприятие трудоемко и при массовой сушке не применяется. Для уменьшения торцового растрескивания рекомендуется соблюдать правила укладки пиломатериалов в штабеле и использовать торцезащитные экраны.

Радиальное растрескивание возникает при сушке круглых лесоматериалов и у сердцевидных досок. Предупредить радиальное растрескивание при обычной камерной сушке невозможно. Поэтому при раскрое пиломатериалов нужно вырезать сердцевину или следить, чтобы она находилась на поверхности.

По положению в пильном сортименте различают трещины пластевые, кромчатые и торцовые.

Коробление – это изменение формы пиломатериалов при выпиловке, сушке и хранение, вызванное неодинаковой усушкой древесины в разных направлениях. Различают поперечную и продольную покоробленость.Спосб предупреждения коробления – правильная укладка пиломатериалов для сушки.

Выпадение и ослабление сучков выплавление смолы и изменение цвета можно предупредить применением мягких режимов сушки. Ослабление связи сучков происходит из-за того, что более плотная древесина сучка усыхает сильнее, чем окружающие её слои доски.

Неоднородность влажности высушенных пиломатериалов. В одной и той же партии высушенного пиломатериала встречаются доски с недопустимо большим перепадом влажности по толщине. Причинами такого дефекта сильно снижают качество будущих изделий

Поэтому рекомендуется сырые пиломатериалы подвергать предварительной атмосферной подсушке в штабелях, тщательно контролировать соблюдение технологии камерной сушки, следить за своевременным окончанием процесса.

Список литературы

1.

3. Учебно-методическое пособие. – Екатеринбург: УрФУ, 2014. – 58 с.

 

4. Андреев, Г.Н. Проектирование технологической оснастки машино-строительного производства/ Г.Н. Андреев, В.Ю. Новиков, А.Г. Схирладзе. - Москва: Высшая школа, 1999. – 415 с.

5. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков/ М.А. Ансеров. - Москва: Машиностроение, 1975. – 656 с.

6. Дащенко, А.И. Конструкция и наладка агрегатных станков/ А.И. Дащенко, А.И. Шмелев. - Москва: Высшая школа, 1977. - 350 с.

7.Антонюк, В.Е. Конструктору станочных приспособлений: Справочное пособие/ В.Е. Антонюк. – Минск: Беларусь, 1991. – 400 с.

8. Борушек, С. С. Единая система конструкторской документации: Справочное пособие /С. С. Борушек, А. А. Волков, М. М. Ефремов. Москва: Изд-во стандартов, 1989. - 352 с.

9. Станочные приспособления: Справочник в 2-х т. / под общ. ред. Б.Н. Вардашкина. – Москва: Машиностроение, 1984. - 1248 с.

10. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков:

Справочник/ А.К. Горошкин. – Москва: Машиностроение, 1979. – 303 с.

11. Справочник технолога – машиностроителя в 2-х т./ под общ. ред. А.М. Дальского. – Москва: Машиностроение, 2003. – 1856 с.

12. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ под общ. ред. А.А. Панова. – Москва: Машиностроение, 2004. – 784 с.

13. Сторожев, М. В. Справочник технолога-машиностроителя/ М. В. Сторожев. Москва: Машиностроение, 1986. - 656 с.

14. Учаев, П. Н. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие/ П. Н. Учаев, П. И. Орлов. Москва: Машиностроение, 1988. - 560 с.

 

 

Содержание

 

 

Введение

 

Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на нее тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ, улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.

Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, и в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:

1) процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;

2) процессы сушки, связанные со снижением влажности древесины;

3) процессы пропитки, связанные с введением в древесину веществ, изменяющих ее свойства.

Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении ее влажности.

Влажность древесины, идущей на изделия и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

1) предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;

2) предохранение от загнивания;

3) уменьшение массы при одновременном повышении прочности;

4) улучшение качества склеивания и отделки.

Целью курсового работы является разработка проекта лесосушильного цеха (участка) на базе сушильных камер Valmet-3.

 

Описание сушильной камеры

Сушильные камеры «Valmet-3» предназначены для сушке экспортных пиломатериалов при мягких режимах до транспортной влажности 20%, агентом сушке является влажный воздух.

Это камера непрерывного действия, т.е. они представляют собой длинный туннель, при этом режим сушке меняется по длине камеры. В камерах периодического действия режим меняется по времени.

В камерах непрерывного действия режим задаётся в одном месте, в сухом конце камеры, около калориферов. Пиломатериалы, перемещаясь, попадают из зоны мягкого режима в зону жёсткого постепенно.

Принцип действия камеры заключается в следующем: сушка пиломатериалов производится при атмосферном давлении при помощи теплого воздуха, который нагревается от калориферов, в которых циркулирует горячая вода. В противоточных камерах воздух движется навстречу пиломатериалам. Движение воздуха осуществляется тремя циркуляционными вентиляторами. Циркуляция воздуха в камере горизонтальная, поперечная. Отработанный воздух выбрасывается наружу при помощи вытяжного вентилятора. Управление всеми процессами в камере осуществляется с помощью электроники (tс.ск., tм.ск., tс.мк., tгор.воды).

Эти камеры применяются в лесопильном производстве и входят в состав линий сушки, поставляемых комплектно.

Сборно-металические лесосушильные камеры поставляются блоками по пять, десять или пятнадцать штук. Все стены здания собираются на болтах из стальных элементов. Герметичность достигается с помощью специального уплотнителя. Каждая камера имеет с разгрузочного и загрузочного концов каркасные двери, которые снабжены подъёмно-передвижным устройством с электрогидравлическим приводом, которые перемещаются по швеллерам.

Техническая характеристика: поперечная загрузка штабеля с увеличиной высотой штабеля.

Внутренние размеры:

длина ─ 32 метра

ширина ─ 7 метров

высота ─ 8,1 метра

высота верхнего вентелиционного помещения ─ 2,2 метра.

объём камеры ─ 1814 кубм.

Размеры загрузочного штабеля:

длина ─ 6,8 метров

ширина ─ 2,05 метра

высота ─ 5,0 метра

число штабелей ─ 12 штук

объём всех штабелей ─ 836,4 кубм.

Калориферы ─ тип ребра, трубы.

Вентиляторы:

количество ─ 3 штуки

тип ─ осевой

частота вращения – 960 об./мин.

мощность электродвигателя –66 кВт

Расчетная производительность:

вентиляторы – 66000 кубм/ч

годовая производительность камеры – 15000 кубм

 

Расчетно-технологическая часть

 

Технологический расчет

Выбор режима сушки

 

Конечная влажность для экспортных пиломатериалов Wконеч.=20%

В зависимости от назначения выбирается категория качества и вид режима, так предназначения и возможности сушильной камеры.

Категория-0

Режим-М

 

Таблица 1. Режимы сушки.

 

Порода	Вид материала	Размеры материала	Средняя влажность, %	Кол-во прод-ции в год, тыс. м3	Назначение
Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, м
Кедр	п/м			6,5		6,5	Мебельное пр-во
Сосна	п/м			6,5		12,5	Мебельное пр-во
Береза	п/м			5,0		1,5	Тарная дощечка