(完整版)木材干燥室的设计

1、周期式顶风机型空气干燥室设计说明书学 院：材料科学与艺术设计学院班 级：2009 级木材科学与工程一班学 号： 090811415 设计者：边皓臣日 期： 2011 年 12 月 31 日周期式顶风机型空气干燥室的设计、设计条件3设南宁某一木材厂全年要干燥 9000m3 锯材，被干木料的树种，规格和用途如表所示：树种木材名称厚度 mm长度 mm初含水率W1（%）终含水率W2（%）数量 m3用途枫香402000东北榆木302000水曲柳整边材3046015.52000家具材银杏401000白桦301000柞木301000南宁地区年平均气温 21.6，全年最冷月份平均气温 12.8，最低气温 2.

2、1 工厂有电力蒸汽供应。供气表压力为0.3-0.4MPa 。二、干燥室数量的计算1、规定材堆和干燥室的尺寸材堆外形尺寸为：长度（ l ） 4m，宽度（ b）1.8m，高度（ h）2.6m，堆（ m）2。干燥室的内部尺寸：长度 8.4m（l ），宽度 2.6m（b），高度 4.1m（h）（其中风机间高 1m）2、计算一间干燥室的容量按 30mm 厚的木料计算，堆垛采用 25mm 厚的隔条，则（40 30 30） 2000 （40 30 30） 1000S= mm=33mm9000查表 15-1，在“快速可循环”中的“整边板”一列中，对应 3035mm 的行中，查得 v=0.510 根据公式得Va

3、=V· v=m·l ·b·h·v=（2×4×1.8×2.6×0.510）m3=19.1 m33、确定干燥室全年周转次数 f树种厚度干燥时间mmh枫香40202东北榆木30142水曲柳30168银杏40202白桦30142柞木3033514平均干燥周期 ttkVk = 202 142 168 2000 (202 142 335) 1000 =189.2hVk9000干燥室年周转次数 f= d = 24 28035.1 次 /年t e tr 189.2 2.44、确定需要的干燥室数Vk9000N= =Va f

4、 19.1 35.114间三、热力计算一些基本的条件依据采用厚度为 30mm、基本密度为 400 /m3 , 初含水率 W1为 60%，终 含 水 率 W2 为 15.5% ， 干 燥 周 期 Tt 为 84h 。 计 算 的 介 质 参 数 ： 3d0 13g/ kg，I0 54kJ/ kg，v0 0.87m / kg ； t1 85， 1 62%，d1 356g / kg ，I1 1025.8kJ / kgv1 1.60m 3 /kg， 1 0.83kg /m3;33 t2 76， 2 90%， d2 363g/ kg，I2 1025.8kJ /kg，v2 1.60m 3 /kg， 2 0

5、.85kg /m3 用于干燥室热力计算的室容量Vt =V· v =m·l ·b·h·v=2×4×1.8×2.6×0.496=18.57 m31、 水分蒸发量的计算干燥室在一次周转期间从室内材堆蒸发出来的全部水分量：Wv= M1 -M 2 Vt =400× 60-12 18.57 3565.49 /次100 t 100清军每小时从干燥室内蒸发出来的水分量Wv 3565.49Wh=tt84每小时水分蒸发量42.45 /hWv=Wh x = 42.45 1.2 50.94 /h2、新鲜空气量与循环空气

6、量的确定蒸发 1kg 水分所需要的新鲜空气的量10001000g0=d2 d 02.86 /kg363 13每小时输入干燥室的新鲜空气量V 0=Wa g0· v0=50.94 2.86 0.87 126.61m3/h每小时输出干燥室的废气的体积V 2=Wa g0· v2=50.94 2.86 1.6 232.85 m3 /h材堆高度密度系数 b=b bhb =303025 0.545材堆迎风面空气通道的有效断面面积Ac=m·l ·h·(1- h)=2×4×2.6 × (1-0.545)=9.45每小时在干燥室内的循

7、环空气的体积VC=3600·Ac ·vc·k=3600×2×9.45 ×1.2=81687.27 m3/h 式中： vc取 2.0m/s 。3、干燥过程中消耗热量的确定tt室内平均温度 t t1 t2 80 2室外冬季温度 twc=12.8由于不考虑统计干燥成本，各项热消耗只按照冬季条件来计算：(1) 预热的热消耗量：预热 1m3木材的热消耗量M awM 1 M awQ0b(c0 cw 100 )(t twc)100 ( citwc ri cwt) 400× (1.591+4.1868× 0.15) ×(

8、80-12.8)+0.45×(-2.09×12.8+334.9+4.1868×80)=1.75×105kJ/m3 预热期平均每小时的热消耗量Q0 = Q0 Vt =1.75×105×18.57/(3×1.5)=7.22×105 kJ/h t0以 1 被蒸发水分为基准，用于预热的单位热消耗量q0=Q0 V tWv1.75×105×18.57/3565.49=0.91×103kJ/kg(2) 由木材每蒸发 1 水分所消耗的热量-4.1868× 80=2.44×103 k

9、J/kgq1=1000 I2 -I0 cw t =1000× 1025.8 - 54d2 d0 w 363 13干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量Q1=q1Wa=2.44×50.94=1.24×105kJ/h(3) 透过干燥室壳体的热损失干燥室的壳体结构金额传热系数2 值干燥室壳体为内外 0.0015m 的铝合金，中间添加 0.045m 的硬质聚氨酯泡沫板结构，铝合金 的导热系数为 162W/(m 2·), 硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为 0.027W/(m 2·)，干燥室内 表面的换热系数为 1=11.63 W/(m2·)，外表面的换

10、热系数为 2=23.26 W/(m 2· )。壳体的传热系数 2=111 0.003 0.045 111.63 162 0.027 23.260.56 W/(m 2· )当 2=0.56 的情况下，干燥室内外的温度分别为80和 -2.1时，干燥室内壁是否会出现凝结水，用以下方式检验干燥室的地面混凝土加水泥抹光层，其传热系数约为0.23W/(m 2· )。2 1 t1 - tct1 - tout11.63× 80 -73 0.99 W/(m 2· )80 2.1计算表明干燥室结构在保温性能方面的设计符合要求。透过壳体各部分外表面的散热损失干燥室壳

11、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/(m 2·)。干燥室的前端设有大门， 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， 所以讲门与前 端墙一起计算热损失。根据干燥室的内部尺寸，可以确定干燥使得外形尺寸为长8.4m、宽2.0m、高 4.4m。壳体的热损失按式 Q2=·A··(t1-t 外) ··C (kJ/h)，其结果如下表：序号散热部分 名称散热面积 m2值W/(m 2· )t1 t2 Q2(kJ/h)

12、1外侧墙8.4*4.4=36.960.5685-1214455.202内测墙36.960.56851510431.593后端墙2.0*4.4=8.800.5685-123441.714前端墙8.800.5685-123441.715顶棚8.4*2.0=16.800.5685-126570.546地面16.800.2385151947.45总计热损失为 4.03×104kJ/h，附加 10%热损，共计 Q2=4.43× 104kJ/h。以 1 被蒸发水分为基准，壳体的单位热损失量为Q2q2= Wa4.43×104/50.94= 869.7 kJ/kg(4) 干燥过程

13、中总的热消耗量：q=(q0+q1+q2)·=(0.91×103+2.44×103+869.7) ×1.2=5.06×103 kJ/kg4、加热器散热面积的确定(1)平均每小时应有加热器供给的热量：Q=(Q1+ Q2 )=1.2×(1.24×105+4.43×104)=2.01×105kJ/h( 2)干燥室内应具有的加热器散热表面积为：A e=1eQ(tbht)(m2)本干燥室采用 IZGL 1 型盘管加热器，该加热器形体轻巧，安装方便 ，散热面积较大，传 热性能好，性能参数见表：管盘数传热系数 W/(m

14、2· )空气阻力 h(Pa)223.54vr0.30112.16vr1.43319.64vr0.40917.35vr1.55419.46vr0.4121.5127.73vr1.51采用 3排管 IZGL 1型盘管散热器，根据上表计算其传热系数为： =19.64vr0.409=19.64×2.220.409=27.19 W/(m2·其中：vr=v2·1=2.67×0.83=2.22/ m2·s 式中 v2、1为经过加热器前空气流速 m·s和密度 / m3v2=Vc3600 A281687.272.67 m· s360

15、0 8.5式中： A2 为风机间直线段与空气流速方向垂直段面积m2因此： AeQ(t s t)52.01 105 1.227.19 (143 80) 3.639.11 m2根据所选 IZGL 1 型盘管散热器的散热面积，在干燥室风机前后对称布置。5、消耗蒸汽量及蒸汽管道直径的确定(1)预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量为G0Q0Q2I1 -I11.2548.54 105 4.43 1042135504.90/h2)干燥期间内每小时的蒸汽消耗量为：G178.83/hQ1Q2 1.2 1.24 105 4.43 104I1 -I12135(3)若干燥车间由 1/3的干燥室处于预热阶段， 2/3 处

16、于干燥阶段，车间每小时的 蒸汽消耗量为G n0 G0 n1 G1 5 504.90 9 78.83 3233.97 /h(4)干燥 1m3 木料的平均蒸汽消耗量为：GWvq1.2 3233.97 5.06 103 412.74 /hVt(I1 -I1)18.57 2135（5）蒸汽主管与通向加热器的蒸汽管的最小直径为：d1.27 Gmaxds3600 n vs1.27 3233.97 0.15m3600 2.1 25式中： Gmax与 G相同，n为2.1/m3，vs取 25m/s。 任一间干燥室为蒸汽支管，其直径为d 1.27 Gmax di3600 n vs316.2070 520.14.9

17、205 0.06m式中： Gmax的值与 G0 相同，这是由于干燥室在预热是比正常干燥消耗的蒸汽量大。6）凝结水输送管的最小直径为di1.27 G1i 3600 co vco1.27 78.83 0.005m3600 960 1（ 7）当蒸汽压为 0.3MPa 时，疏水器的入口压 P1=0.3× 0.9=0.27MPa ，出口压力 P2=0， P=0.27MPa 。每小时真气消耗量为 78.83kg，疏水器每小时最大排水量为 78.83× 3=236.49kg 。 据 S19H16热动力式疏水器的性能曲线， 选用公称直径 Dg20的 S19H 16热动力疏水器。四、空气动力

18、计算干燥室空气循环过程中的阻力图如下12345678910111213141 h1= 121v10.50.83 11.29226.43Pa其中 取 0.5, v1Ve81687.27D23600 mf436003.14 0.82411.29m / s其中： 1 为轴流通风机， 直角弯道， 7 骤然缩小， 各段干燥阻力如下：2、 5、8、11、 14 为直线气道， 3、13 为加热器， 4、6、 10、12 为9骤然扩大1）1 段风机壳的阻力 段风机壳的阻力为：式中 D 暂时取 0.8; 风机的台数暂时取 4。2）加热器的阻力 3、13 段为加热器，加热器的阻力 h 根据加热器性能指标确定。本设

19、计采用 IZGL 1 型盘管加热器，其阻力为：h=17.35vr1.55因进入 3 段加热器和 13 段加热器的空气的密度和速度都不同，因此阻力要分别计算。3 段的阻力为： h3=17.35vr1.55=17.35× 2.221.55=59.54Pa13 段的阻力为： h13=17.35vr1.55=17.35×2.271.55=61.78Pa（3）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而需分别计算。公式为Pl2v Pa214h 2h14 2P2 l 2F22v22Pa0.02 1

20、7.6 0.88.4 10.83 2.67 0.08Pa式中摩擦系数取 的距离为 0.8m。0.02，根据风机和加热器的安装尺寸及干燥时内部尺寸，风机至加热期间11h5h11P5 l5F52Pa2v517.2 1.80.02 8.4 0.10.83 6.672.04Pa式中摩擦系数取 0.02，风机通道按材堆的高度一半加上材堆顶部距干燥间顶板的距离共计1.8m。（4）材堆的阻力h828v8214 0.83 2223.24MPa其中通过查表厚度为 40mm，柴堆宽为 1.8m 时， 8为 14 左右，空气流速取 2.0m/s （5）其他局部阻力局部阻力包括 4、6、10、12四段指教拐弯处及 4、7 段骤然缩小和 9、12 段骤然扩大的阻力。 每部分均需计算，如下：4 段的拐弯阻力为：h421v44421.10.83 2.67 223.25Pa4 段的骤然缩小阻力为：h421v40.2220.83 6.67224.07Pa6 段的拐弯阻力为：0.83 6.67220.33Pa2 h7 7 1v 70.1820.83 2 20.3Pa9