木材干燥室的设计

木材干燥室的设计演示文稿现在是1页\一共有83页\编辑于星期六主要内容1木材常规干燥设备

1.1常规干燥室

1.2干燥室设备2设计任务及依据

2.1设计任务

2.2设计依据3设计步骤

3.1室型的选择及数量的计算

3.1.1室型的选择

3.1.2室数的计算现在是2页\一共有83页\编辑于星期六3.2周期式空气干燥室的热力计算

3.2.1每小时蒸发水分量的计算

3.2.2循环空气量与新鲜空气量的确定

3.2.3干燥过程中热消耗量的确定

3.2.4加热器散热面积的确定

3.2.5干燥车间蒸汽消耗量的确定

3.3干燥室的气体动力计算

3.3.1干燥室内气体运动阻力的计算

3.3.2通风机的选择及所需功率的确定

3.4进气道和排气道的计算现在是3页\一共有83页\编辑于星期六1木材常规干燥设备常规蒸汽干燥是长期以来使用最普遍的一种木材干燥方法。其主要特点是以湿空气作为传热介质，传热方式以对流传热为主。现在是4页\一共有83页\编辑于星期六叉车式装窑原理图实景图现在是5页\一共有83页\编辑于星期六轨道式装窑实景图现在是6页\一共有83页\编辑于星期六1.1常规干燥室1.1.1顶风型强制循环干燥室结构特点：顶板将干燥室分为上下两间；每台风机由一台电机带动；进排气口在室顶两列排列。现在是7页\一共有83页\编辑于星期六1.1.2侧风型强制循环干燥室结构特点：风机在干燥室的一侧安装；建筑高度低于顶风式干燥室；进排气口在室顶二列式排列。侧风机型干燥室气流循环特点是气流通过风机一次，过材堆两次。现在是8页\一共有83页\编辑于星期六1.1.3端风型强制循环干燥室结构特点：轴流风机安装在材堆端部；进、排气口在室顶风机两侧。

能形成“水平－横向－可逆”的气流循环，若斜壁设计合理，气流循环较均匀，干燥质量较好；现在是9页\一共有83页\编辑于星期六东莞恒生木业现在是10页\一共有83页\编辑于星期六东莞恒生木业现在是11页\一共有83页\编辑于星期六东莞恒生木业现在是12页\一共有83页\编辑于星期六东莞恒生木业现在是13页\一共有83页\编辑于星期六东莞恒生木业现在是14页\一共有83页\编辑于星期六1.2干燥室设备1.2.1动力设备

1）轴流风机

轴流风机是以与回转面成斜角的叶片转动所产生的压力使气体流动，气体流动的方向和机轴平行。分为可逆转(单材堆)和不可逆转(双材堆)二类。可逆转风机的叶片横断面的形状是对称的，或者叶片形状不对称而相邻叶片在安装时倒转180°。现在是15页\一共有83页\编辑于星期六2）离心通风机

离心通风机是由叶轮与蜗壳等部分组成。叶轮上的叶片与旋转轴平行地安装。当叶轮旋移时，空气便从外壳的侧面吸入，被叶片带动，受离心力的作用而向出风口排出，产生风量和风压，气流流动与机壳成切线方向脱离风机。离心通风机在木材干燥生产上主要用于喷气型干燥室，一般安装在室外的管理间或操作室内。现在是16页\一共有83页\编辑于星期六1.2.2供热与调湿设备

1)加热器的分类加热器可分为：铸铁肋形管、平滑钢管和螺旋翅片这三种，目前新建干燥室，几乎全部采用双金属挤压型复合铝翅片加热器。现在是17页\一共有83页\编辑于星期六加热器结构及安装实景现在是18页\一共有83页\编辑于星期六2)加热器散热面积的计算∵放热量∴加热器的散热面积：式中：F――加热器表面积M2；Q――加热器应放出的热量(kJ/h)t蒸――加热器材管道内蒸汽的平均温度(℃)t空气――干燥介质的平均温度(℃)C――后备系数，取为1.1～1.3K――加热器的传热系数［W/m2·K］现在是19页\一共有83页\编辑于星期六3)加热器的配备与安装

加热器面积的配备，因被干木材的树种、厚度及选用加热器的类型而异。选用光滑管或绕片式散热器时，一般每立方米实际材积需要2～6m2散热面积；如果采用高温干燥时，散热器的面积要增加一倍。现在是20页\一共有83页\编辑于星期六4)喷蒸管喷蒸管是一端或两端封闭的管子，管径一般为1.25～2英寸，管子上钻有直径为2～3mm的喷孔，孔间距为200～300mm。喷蒸管喷射出的蒸汽不应直接射到木材上，否则，将使木材发生开裂或污斑。此外，喷出来的蒸汽方向应与干燥室内介质循环方向一致，在室长度方向上喷汽要均匀。现在是21页\一共有83页\编辑于星期六5)疏水器疏水器是安装在加热器管道上的必须设备之一，其作用是排除加热器中的冷凝水，阻止蒸汽损失，以提高加热器的传热效率，节省蒸汽。疏水器的类型较多，在木材干燥生产中通常使用热动力式疏水器。疏水器的选用主要根据其进出口的压差△P＝P1-P2及最大排水量而定。现在是22页\一共有83页\编辑于星期六

当蒸汽设备开始使用时，管道中积存有大量的凝结水和冷空气，如按出水常量选用，则管道中积存的凝结水和冷空气不能在短时间内排出，因此，按凝结水常量加大2～3倍选用。即实际的Q比计算的Q计大2～3倍。现在是23页\一共有83页\编辑于星期六含水率测定仪（电阻式）干燥窑用探头现在是24页\一共有83页\编辑于星期六控制器现在是25页\一共有83页\编辑于星期六控制室管路系统现在是26页\一共有83页\编辑于星期六耐高温导线电磁阀电动阀现在是27页\一共有83页\编辑于星期六砖混结构窑体及建筑现在是28页\一共有83页\编辑于星期六金属装配式窑体现在是29页\一共有83页\编辑于星期六砖混结构铝内壁窑现在是30页\一共有83页\编辑于星期六2设计任务及依据2.1设计任务★干燥方式和室型的选择；★干燥室数量的计算；★热力计算；★气体动力计算；★进气道和排气道的计算；☆绘制干燥室的结构图和施工图以及干燥车间（或工段）的布置规划图；☆解决装堆、卸堆和运输机械化问题；☆核算干燥成本和确定干燥技术经济指标。现在是31页\一共有83页\编辑于星期六2.2设计依据★被干锯材的树种、规格、材积、初含水率以及所要求的终含水率、用途和干燥质量等级；★关于能源（蒸汽、电力等）及燃料的资料；★地质及地下水位资料；★建室地区一年中最冷月份及平均气象资料；★工厂的总体布置，干燥车间的位置，厂内运输线；★投资总额。现在是32页\一共有83页\编辑于星期六3设计步骤

3.1室型的选择及数量的计算

3.1.1室型的选择

3.1.2室数的计算①确定一间干燥室的容量★根据被干木材的长度确定材堆的尺寸和一间干燥室内的装堆数（m堆）；★根据室内总的材堆外形体积(m3)

确定一间干燥室内容纳的实际材积E；（m3）现在是33页\一共有83页\编辑于星期六式中：E­——干燥室容量（m3）；

——材堆的容积充实系数，表示材堆的实际材积与材堆外形体积之比。

的确定方法一：材堆的容积充实系数按下式计算：（7—2）式中：——材堆长度充实系数；当干燥的材长等于材堆长度时，等于1；在干燥毛料时，取值等于0.9；

——材堆宽度充实系数；现在是34页\一共有83页\编辑于星期六

其数值取决于木材的加工程度、室内的气流循环特性、堆垛的方法等；

整边板毛边板快速可逆循环0.950.81

单向循环0.650.56

自然循环0.700.60

——材堆高度充实系数，当板材厚度为Smm、隔条厚度为25mm，材堆在干燥过程中沿高度的干缩率平均为8%时，按下式计算：

（7—3）现在是35页\一共有83页\编辑于星期六

的确定方法二：查出表7-1。

表7-1材堆容积充实系数表现在是36页\一共有83页\编辑于星期六

②确定干燥室的年周转次数

（次∕年）（7—4）式中：

H——干燥室的年周转次数；

335——干燥室全年工作日数，其余30天为检修日数；

Z1——装卸木材的时间（昼夜），周期式干燥室取

Z1=0.1昼夜；

Z——木材的干燥时间（昼夜）。现在是37页\一共有83页\编辑于星期六

上式中Z的数值，应是能综合反映干燥室在全年内干燥各种木材的干燥时间的平均值，是一个统计量的平均值，而不是某一具体材种的干燥时间。因此，可以根据全年被干木材的树种、规格和材积，参考干燥时间定额，用干燥时间加权平均数Z平来确定，即（昼夜）（7—5）

Z1，Z2…Z3—不同树种、厚度木材的干燥时间，可参考表7—2或表7—3现在是38页\一共有83页\编辑于星期六

表7-2干燥时间（h）定额表表7-2是北京市光华木材厂经过长期干燥实践确定的干燥时间定额表，可供周期式强制循环蒸汽干燥室计算Z平时的参考。现在是39页\一共有83页\编辑于星期六③干燥室间数的确定为完成全年干燥任务所需要的干燥室数量（m室），按下式计算：

（间）（7—6）现在是40页\一共有83页\编辑于星期六3.2周期式空气干燥室的热力计算在热力计算开始时要选择被干材中允许最高温操作的干燥基准作为参考，并以该基准中接近基准平均温度的第三阶段（此时木材的含水率为35～30%）的干球温度数值t1、相对湿度数值Φ1作为计算有关量值时的参考依据，使计算确定加热设备的能力不至于明显过大或不足。现在是41页\一共有83页\编辑于星期六

为了便于计算，选择了一种适用于干燥基本密度为0.4t/m3、厚度为3cm的松、杉类木材（如苍山冷杉）的干燥基准，列出基准第三阶段的温、湿度数值，分别为t1＝85℃，Φ1＝62%。利用Id-图知识确定计算参数如下：现在是42页\一共有83页\编辑于星期六3.2.1每小时蒸发水分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的数量为：（kg）（7—7）式中：

——木材的基本密度（t/m3）。平均每小时由干燥室内蒸发出来的水分量为：（kg∕h）（7—8）现在是43页\一共有83页\编辑于星期六

考虑到室内各部分干燥速度不均匀，当干燥缓慢部分达到指定含水率时，整个室内失去的水分大于按上式算出的数量。因之，M平的数值须乘以系数x，才得到计算用的每小时由室内蒸发出来的水分数量，即：（kg∕h）（7—9）

X的数值与木材的终含水率有关，即

W终（℅）20—1615—12＜12X1.11.21.3现在是44页\一共有83页\编辑于星期六3.2.2循环空气量与新鲜空气量的确定以1kg被蒸发水分为准的新鲜空气量g0按下式计算：（kg∕kg）（7—10）每小时输送入干燥室内的新鲜空气的体积（V0）为：

V0=M计·go·υ0（m3/h）（7-11）式中υ0可取值等于0.87m3/kg。现在是45页\一共有83页\编辑于星期六

每小时由干燥室提出的废气体积V废为：

V废=M计·go·υ2(m3/h)（7-12）式中υ2是废气的比容。每小时在干燥室内循环的空气的体积，对于现时的循环干燥室来说，将取决于气流穿过材堆的速度ω循（可在1.5—5.0m/s范围内选择），以此来确定循环空气量并配置通风机，因之可按下式计算：

V循=3600·ω循·F堆×1.2(m3/h)（7-13）现在是46页\一共有83页\编辑于星期六式中：F堆—在与气流方向相垂直的平面上，经过材堆的空气通道的有效断面积（m3），按下式确定：

F堆=m堆·L·h(1—β高)

（式中：m堆—干燥室长度方向材堆数；L—一个材堆的长度；h—材堆的高度）。1.2—未通过材堆循环空气量的漏失系数。现在是47页\一共有83页\编辑于星期六3.2.3干燥过程中热消耗量的确定①预热湿木材的热量消耗在计算时应分别两种情况，倘若冬季计算用温度在0℃以上，预热1m3木材的热消耗量按下式确定：

（kJ∕m3）（7-14）现在是48页\一共有83页\编辑于星期六式中：

1.591——干木材的比热[kJ/kg·℃];4.1868——水的比热[kJ/（kg·℃）]；

t平——干燥室内的平均温度（℃）；

t冬计——冬季计算用温度（℃），

t冬计=0.4t冷平+0.6t最低；

t冷平——当地一年中最冷月份的平均气温（℃）；

t最低——当地最低气温（℃）。现在是49页\一共有83页\编辑于星期六

倘若冬季计算用气温在零度以下，此时加热湿木材所需要的热量可分为四个部分P228：预热期间平均每小时的热消耗量为：（kJ∕h）（7-17）

Z预——木材预热需要的时间，可按经验确定，即木材每厚1cm需要1.5—2h。以1kg被蒸发水分为准的用于预热上的单位热消耗量q预的计算式为：（kJ∕kg）（7-18）现在是50页\一共有83页\编辑于星期六②木材蒸发水分的热消耗量由木材中每蒸发1kg水分所需的热量q蒸按下式确定：（kJ∕kg）（7-19）干燥室内每小时用于蒸发水分的热消耗量为：

Q蒸=q蒸·M计（kJ/h）（7-20）现在是51页\一共有83页\编辑于星期六③透过干燥室壳体散失到室外空气中的热消耗量：

Q壳=1.1×F壳×k壳（t1—t外）·c×3.6(kJ/h)（7-21）式中：

F壳——干燥室壳体的表面积（m2）；

K壳——壳体的传热系数[W/（m2·）℃],见表7-4；

t外——干燥室外的温度，若干燥建造在露天，应按t冬计计算；若建造在厂房内，应取室内最冷月份的平均温度；

1.1——因壳体的水平方位与主风方向的而异的平均附加热损失的系数；

C——因干燥室内温度高低而异的系数，高于50℃时取2.0，低于50℃取1.5；

3.6——单位换算系数。现在是52页\一共有83页\编辑于星期六表7-4壳体各部分的传热系数k壳[W/（m2·℃）]现在是53页\一共有83页\编辑于星期六表7-5各种材料的导热系数[W/（m·℃）]

现在是54页\一共有83页\编辑于星期六

采用其它材料作壳体或壳体为多层结构时，k壳的数值应按下式计算：

[W/（m2·℃）]（7—22）式中：

——干燥介质对壳体内表面的放热系数[W/（m2·℃）]，热湿气体介质为11.63；常压过热蒸汽介质为13.956；

——壳体外表面的放热系数[W/(m2·℃)]，干燥室建在露天时为23.26；在厂房内时为11.63。

——壳体结构各层的厚度（m）；

——各层材料的导热系数[W/(m·℃)]，参考表7-5。

现在是55页\一共有83页\编辑于星期六

干燥室壳体的传热k壳应当控制在干燥时窑内表面不会发生水汽凝结现象的范围内。因此，计算的k壳数值要符合下式的检验：

[W/(m·℃)]（7—23）式中：

t露——干燥介质状态为t1，Φ1时的露点温度。现在是56页\一共有83页\编辑于星期六

若采用固定结构的天棚：8—10cm厚的钢筋混凝土板，2—3层油毛毡和0.5—1cm厚的水泥表层，这种固定构件的传热系数约等于4.303W/(m2·℃)，天棚中应铺设绝热层的厚度Δ绝按下式计算：

(m)（7—24）式中：

λ绝——绝热层的导热系数；

0.232——天棚固定构件传热系数的倒数。现在是57页\一共有83页\编辑于星期六

在计算壳体墙壁热损失时，若几间干燥室是并排连接建造的，由于内隔墙是两室共用的，热损失少，可以不计算，只计算端头干燥室的外侧墙的热损失。若干燥室建于露天，须附加10%的热损失，即应按Q壳×1.1取值。以1kg被蒸发水分为准的通过壳体热损失的单位热消耗量：（kJ∕kg）（7—25）现在是58页\一共有83页\编辑于星期六④干燥过程中总的单位热消耗量q干按下式计算：

(kJ/kg)（7-26）式中:C1为加热壳体和运输料车的热消耗，以及中间喷蒸的热消耗的系数，等于1.2—1.3。

现在是59页\一共有83页\编辑于星期六3.2.4加热器散热面积的确定每小时应由加热器供给的热消耗量Q加按下式计算：（kJ/h）(7-27)

式中C1取为1.2。干燥室内应具有的加热器的散热表面积

F散为：(7-28)现在是60页\一共有83页\编辑于星期六式中：

C2——考虑到加热不均匀和管子阻塞的后备系数，取其等于1.1—1.3；

t汽——加热器内饱和蒸汽的温度，因蒸汽压力而异，干燥的工作表压力一般为0.3～0.5MPa；

K——加热管的传热系数，依回执器的类型而异。按第五章中介绍的各类加热器的资料确定。各类加热器的K值与气流通过加热器表面的速度有关，将随气流速度的增加而加大。现在是61页\一共有83页\编辑于星期六

本次设计要求采用目前市场上最为广泛使用的双金属复合铝翅片加热器，对于螺旋片式加热器，其传热系数k及对气流的阻力h不仅与散热器的型号有关，而且与气流的重量流速（干燥介质的比重与流速的乘积）有关。散热面积：1.32～1.5m2/m现在是62页\一共有83页\编辑于星期六

当翅片管的间距为100mm时，可借鉴SXL—A（B）盘管的实验数据。

SXL—A（B）系列盘管，是以蒸气（冷热水）为介质加热或冷却空气的换热装置，可以成为集中和局部空调的组成部分，广泛应用于化工、食品、建筑等行业中。该产品具有良好的换热性能。A型有单排双排管，B型有双排、四排管、五种宽度、九种长度共三十种规格可供选用，可根据要求任意串、并联组合使用。现在是63页\一共有83页\编辑于星期六

A型盘管热媒为蒸气时，在各迎风面不同空气重量流速下的传热系数(W/m2•K)

现在是64页\一共有83页\编辑于星期六3.2.5干燥车间蒸汽消耗量的确定确定一间干燥室和干燥车间每小时蒸汽消耗量的主要目的在于考虑锅炉的负荷，并选用合适的蒸汽管和冷凝水管的管径。其次是计算以1m3木材为准的蒸汽消耗量，以便核算干燥成本。①预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量

(kg∕h)（7-32）式中：C1——未经计算的热损失系数，约为1.2；I汽，I凝—蒸汽和凝结水的热含量，当管中的蒸汽为0.5MPa，表压力时，I汽—I凝

2093kJ/kg；0.3MPa表压力时为2135kJ/kg。现在是65页\一共有83页\编辑于星期六②干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量D干室按下式计算：（kg∕h）（7-33）③全干燥车间每小时的蒸汽消耗量D车间按下式计算：（kg/h）（7-34）式中：m预与m干分别是进行预热和干燥的室的间数。现在是66页\一共有83页\编辑于星期六④干燥1m3木材的平均蒸汽消耗量D干·m3按下式确定：

（kg/m3）（7-35）⑤蒸汽主管的直径与通向加热器的蒸汽管的直径d必须不低于按下式算出的数值：

（m）（7-36）式中：D最大——每小时通过管子的最大蒸汽量（kg/h）；

p汽——蒸汽的密度；

ω汽——蒸汽在管内的流动速度，取其约等于25m/s。现在是67页\一共有83页\编辑于星期六⑥凝结水输送管的直径d按下式确定：（m）（7-37）式中：

p水——热水的密度，采取约等于960kg/m3；

ω水——凝结水在管内的流动速度，约为0.5—1m/s。疏水器的选用与配置，根据第五章中有关部分资料确定。现在是68页\一共有83页\编辑于星期六3.3干燥室的气体动力计算干燥室气体动力计算的主要目的是：选择通风机的类型和风机号；确定通风机的转数和功率。3.3.1干燥室内气体运动阻力的计算为了便于计算气流的阻力，应当编构干燥室内介质循环的流程图，并注明各区段的号码划分计算段，如图7-2所示。现在是69页\一共有83页\编辑于星期六现在是70页\一共有83页\编辑于星期六

①加热装置加热器的阻力（Δh1）一般用局部阻力系数和气流速度来估计，对于螺旋片式加热器，其传热系数k及对气流的阻力h不仅与散热器的型号有关，而且与气流的重量流速（干燥介质的比重与流速的乘积）有关。本次设计要求采用目前市场上最为广泛使用的双金属复合铝翅片加热器，当翅片管的间距为100mm时，可借鉴SXL—A（B）盘管的实验数据。现在是71页\一共有83页\编辑于星期六

在各迎风面不同空气重量流速下（Vr）的空气流通阻力（Pa）现在是72页\一共有83页\编辑于星期六②转向挡板和通风机的机壳气流通过这部分区段所产生的局部阻力Δh２按下式确定：（Pa）(7-47)

通风机串装在纵轴上时，ζ２值可采取等于２.5；通风机装在横轴上时，ζ２值可采取等于０.8；轴上只装一台通风机时，ζ2为0.5。

ω２按下式计算：

(m/s)(7—48)

式中：

D——通风机叶轮的直径(m)；

n——室内通风机的台数。现在是73页\一共有83页\编辑于星期六③断面固定的直线气道直线气道主要是指材堆与墙壁之间、材堆上方与天棚之间的气体通道。直线气道对气流的阻力Δh３按下式确定：

(Pa)(7—49)

式中：ζ摩为摩擦系数。在干燥室内的摩擦阻力在总的压头数值中是比较小的，ζ摩数值如下：金属气道……………0.016粗糙的气道…………0.03平整的砖气道………0.04现在是74页\一共有83页\编辑于星期六④材堆的阻力克服材堆阻力所需要的压头损失按下式确定：

(Pa)(7-50)

式中：

ω４——气体在进入材堆之前的运动速度(m／s)；

ζ堆——气体通过材堆的阻力系数。对于横向水平强制循环的、不留空格的材堆，ζ堆