Тема 1.9.Определение продолжительности сушки пиломатериалов и производительности сушильных камер
Продолжительность сушки
Важной задачей при сушке является определение продолжительности сушки до нужной
Конечной влажности при известных параметрах сушильного агента.
Универсальное решение этой задачи невозможно в виду её большой сложности.
Кроме того производственные расчеты производительности сушки осложняются тем,что пиломатериал загружают в камеру штабелями или пакетами, а состояние сушильного агента не всегда стабильно. В связи с этим при расчете продолжительности сушки применяют
Табличный метод
Общая продолжительность сушки, включая начальный прогрев и влаготепло-
обработку, находится по формуле: τ=τисх×Ap×Aц×Aв×Aк×Aд, где
τисх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (расчетная скорость сушильного агента по материалу 1 м/с), ч;
Ар, Ац, Ав, Ак, Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки (Ар), интенсивность циркуляции (Ац), начальную и конечную влажность (Ав), качество сушки (Ак), длину материала (Ад).
Исходную продолжительность сушки τисх находят в зависимости от породы, толщины S1 и ширины S2 пиломатериалов по табл. 1.
Таблица 1.
Исходная продолжительность сушки τисх пиломатериалов, ч,
| Толщина S1, мм | Ширина S2, мм | Толщина S2, мм | Ширина S2, мм | ||||||||||||
| Более 180 | Более 180 | ||||||||||||||
| Сосна, ель, пихта, кедр | Лиственница | ||||||||||||||
| До 16 | До 16 | ||||||||||||||
| Осина, липа, тополь | Береза, ольха | ||||||||||||||
| До 16 | До 16 | ||||||||||||||
| Бук, клен, берест, ясень, ильм | Дуб, орех, граб | ||||||||||||||
| До 16 | До 16 | ||||||||||||||
Для коэффициента Ар установлены следующие значения: мягкий режим - А р = 1,70; нормальный - А р = 1,00.
Коэффициент Ац находят в зависимости от произведения τ исх × А р и скорости циркуляции сушильного агента по материалу φ мат из табл. 2.
Таблица 2.
Значения коэффициента Ац для камер с реверсивной циркуляцией
| Произведение τисх × Ар, ч | Скорость циркуляции φмат, м/с | |||||||
| 0,2 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | |
| 3,14 | 1,8 | 1,00 | 0,78 | 0,63 | 0,54 | 0,49 | 0,46 | |
| 2,40 | 1,65 | 1,00 | 0,81 | 0,67 | 0,59 | 0,54 | 0,52 | |
| 2,03 | 1,58 | 1,00 | 0,84 | 0,71 | 0,64 | 0,60 | 0,58 | |
| 1,76 | 1,42 | 1,00 | 0,85 | 0,76 | 0,72 | 0,68 | 0,67 | |
| 1,56 | 1,32 | 1,00 | 0,88 | 0,81 | 0,79 | 0,78 | 0,77 | |
| 1,31 | 1,15 | 1,00 | 0,92 | 0,91 | 0,90 | 0,89 | 0,88 | |
| 1,15 | 1,10 | 1,00 | 0,96 | 0,95 | 0,94 | 0,93 | 0,92 | |
| 220 и более | 1,08 | 1,05 | 1,00 | 0,99 | 0,98 | 0,97 | 0,96 | 0,95 |
Примечание. При нереверсивной циркуляции табличный коэффициент А ц умножается на 1,1.
Коэффициент Ав, зависящий от начальной W н и конечной W к влажности, определяют по табл. 3.
Таблица 3.
Значения коэффициента Ав
| Начальная влажность Wн, % | Конечная влажность Wк, % | |||||||||||
| 1,07 | 1,12 | 1,18 | 1,25 | 1,33 | 1,43 | 1,49 | 1,55 | 1,61 | 1,68 | 1,76 | 1,86 | |
| 1,00 | 1,06 | 1,12 | 1,20 | 1,28 | 1,37 | 1,43 | 1,49 | 1,55 | 1,62 | 1,71 | 1,81 | |
| 0,94 | 1,00 | 1,06 | 1,14 | 1,22 | 1,31 | 1,37 | 1,43 | 1,50 | 1,57 | 1,65 | 1,75 | |
| 0,87 | 0,93 | 1,00 | 1,07 | 1,16 | 1,25 | 1,30 | 1,36 | 1,43 | 1,51 | 1,58 | 1,68 | |
| 0,80 | 0,86 | 0,93 | 1,00 | 1,09 | 1,18 | 1,23 | 1,29 | 1,35 | 1,43 | 1,51 | 1,61 | |
| 0,72 | 0,78 | 0,84 | 0,92 | 1,00 | 1,10 | 1,15 | 1,21 | 1,27 | 1,35 | 1,43 | 1,52 | |
| 0,67 | 0,74 | 0,80 | 0,87 | 0,96 | 1,05 | 1,10 | 1,16 | 1,23 | 1,30 | 1,38 | 1,48 | |
| 0,62 | 0,68 | 0,75 | 0,82 | 0,91 | 1,00 | 1,05 | 1,11 | 1,18 | 1,25 | 1,33 | 1,43 | |
| 0,57 | 0,63 | 0,69 | 0,77 | 0,85 | 0,94 | 1,00 | 1,06 | 1,12 | 1,20 | 1,28 | 1,38 | |
| 0,51 | 0,57 | 0,63 | 0,71 | 0,79 | 0,89 | 0,94 | 1,00 | 1,06 | 1,14 | 1,22 | 1,32 | |
| 0,44 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,73 | 0,82 | 0,87 | 0,93 | 1,00 | 1,07 | 1,15 | 1,25 | |
| 0,37 | 0,43 | 0,49 | 0,57 | 0,65 | 0,75 | 0,80 | 0,86 | 0,93 | 1,00 | 1,08 | 1,18 | |
| 0,29 | 0,35 | 0,43 | 0,49 | 0,57 | 0,66 | 0,72 | 0,78 | 0,84 | 0,92 | 1,00 | 1,10 | |
| 0,19 | 0,25 | 0,32 | 0,39 | 0,48 | 0,57 | 0,62 | 0,68 | 0,75 | 0,82 | 0,90 | 1,00 | |
| 0,15 | 0,21 | 0,27 | 0,35 | 0,43 | 0,53 | 0,58 | 0,64 | 0,71 | 0,78 | 0,86 | 0,96 | |
| 0,10 | 0,16 | 0,23 | 0,31 | 0,38 | 0,48 | 0,54 | 0,59 | 0,65 | 0,73 | 0,82 | 0,91 | |
| 0,06 | 0,11 | 0,18 | 0,27 | 0,33 | 0,43 | 0,49 | 0,54 | 0,61 | 0,68 | 0,77 | 0,86 | |
| - | 0,06 | 0,13 | 0,22 | 0,28 | 0,38 | 0,43 | 0,49 | 0,56 | 0,63 | 0,71 | 0,81 | |
| - | - | 0,07 | 0,14 | 0,22 | 0,32 | 0,37 | 0,43 | 0,49 | 0,57 | 0,65 | 0,75 |
Коэффициент Ак, учитывающий длительность влаготеплообработки и кондиционирования древесины в камере, имеет следующие значения: I категория качества - 1,2; II - категория - 1,15; III - 1,05; 0 - 1,00.
Коэффициент Ад для заготовок находят в зависимости от отношения длины материала L к ее толщине S 1 по табл. 4. Для пиломатериалов Ад = 1.
Таблица 4.
Значения коэффициента Ад
| Отношение длины L к ее толщине S1 | > 40 | ||||||||
| Ад | 0,97 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,88 | 0,80 | 0,7 | 0,6 |
Если заданные для расчетов определяющие факторы имеют промежуточные, не указанные в табл. 1-4 значения, исходную продолжительность сушки и коэффициенты Ац, Ав находят по таблицам путем интерполяции.
Пример 1. Определить продолжительность сушки мягким режимом сосновых обрезных досок сечением 40 × 160 мм длиной 1 м по II категории качества от начальной влажности 60% до конечной 8% в камере с реверсивной циркуляцией воздуха, φмат = 1,5 м/с.
Продолжительность сушки τ = τисх×Ар×Ац×Ав×Ак×Ад.
Находим: τисх = 88 ч (табл. 1); Ар = 1,7; Ац = 0,93 (табл. 2); Ав = 1,25 (табл. 3); Ак = 1,15; Ад = 1.
Отсюда: τ = 88 × 1,7 × 0,93 × 1,25 × 1,15 × 1 = 200 ч.
Пример 2. Определить продолжительность сушки нормальным режимом сосновых обрезных досок сечением 40 × 160 мм длиной 1 м по II категории качества от начальной влажности 60% до конечной 8% в камере с реверсивной циркуляцией воздуха, φмат = 1,5 м/с.
Продолжительность сушки τ = τисх×Ар×Ац×Ав×Ак×Ад.
Находим: τисх = 88 ч (табл. 1); Ар = 1; Ац = 0,865 (табл. 2); Ав = 1,25 (табл. 3); Ак = 1,15; Ад = 1.
Отсюда: τ = 88 × 1 × 0,865 × 1,25 × 1,15 × 1 = 109,4 ч.
Если в камере не выдерживаются нормальные температурные условия (например, зимой), продолжительность сушки учитывается обратно квадрату усредненной за процесс температуры.
Например, если при заданной режимной температуре t = 70°С материал просыхает за τ = 144 ч, то при пониженной температуре t1 = 60°С продолжительность сушки τ1 = 144 × 70² / 60² = 196 ч.
Продолжительность сушки в противоточных камерах непрерывного действия проводят по формуле
τ=τисх×Aп×Aц×Aв×Aк, где
τисх-исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов данной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в АпАц, Ав, Ак, - коэффициенты, учитывающие породу древесины (Ар), интенсивность циркуляции (Ац), начальную и конечную влажность (Ав), качество сушки (Ак).
Продолжительность сушки в камерах периодическоголри высокотемпературном процессе проводят по формуле
τ=τисх×Aп×Aц×Ат х Aв× Ад х Aк где
τисх-исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов данной породы и размеров высокотемпературным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% камерах с реверсивной циркуляцией АпАц, Ав, Ат Ад, Ак, - коэффициенты, учитывающие породу древесины (Ал), интенсивность циркуляции (Ац), начальную и конечную влажность (Ав), качество сушки (Ак). фактическую температуру сушильного агента (Ат).длину пиломатериала(Ад).
Определение производительности сушильных камер
Производительность сушильной камеры при сушке пиломатериалов тех или иных фактических размеров при заданной продолжительности процесса определяется в кубических метрах древесины за отрезок времени Т (обычно за год) выражением
Ф= 335/ (Тоб х Е)
гдеТоб — продолжительность камерооборота (суток); в камерах непрерывного действия она равна продолжительности сушки, а в камерах периодического действия — продолжительности сушки, увеличенной на время закатки и выкатки штабелей; последняя величина обычно принимается равной 0,1 суток и равна (Т сушки +0,1)суток;
Е — емкость сушильной камеры, м3 плотной древесины,
335 – число суток работы камеры в году
Непосредственное применение этого выражения для учета работы сушильных камер невозможно, так как входящие в него величины Е и tоб нестабильны. Емкость конкретной камеры зависит от размеров материала, а продолжительность сушки — от режима процесса и характеристики древесины.
Сушильное хозяйство предприятия всегда пропускает пиломатериалы разнообразной характеристики, которую заранее нельзя точно запланировать. Поэтому планирование и учет работы сушильных камер принято вести не в кубических метрах фактически просушенной древесины, а, в кубических метрах условного материала.
Под условным материалом понимается пиломатериал, эквивалентный по продолжительности сушки и емкости камеры сосновым обрезным доскам толщиной 50 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, II категории качества, высушиваемым от начальной влажности 60% до конечной влажности 12%.
Количество фактически просушенной древесины (ф) переводится в количество условного материала У умножением на переводной коэффициент К
У=Ф х К
Из выражения видно, что коэффициент К равен отношению производительности сушильной камеры У при сушке условного материала к производительности той же камеры (ф) при сушке материала определенной характеристики. Это отношение в соответствии с предыдущим выражением может быть представлено в несколько ином виде.
Таким образом, общий переводной коэффициент К представляет собой произведение двух составляющих коэффициентов: коэффициента Ке, зависящего от емкости камеры, и коэффициента Кт, зависящего от продолжительности сушки, которые определяются другими отношениями.
К = Ке + Кт Для перевода фактического объема древесины в объем условного материала необходимо, следовательно, установить емкость камеры на условном и фактическом материале, а также продолжительность сушки условного и фактического материала; вычислить по этим величинам при помощи выражения переводные коэффициенты Ке и Кг и, наконец, в соответствии с уравнением, помножить на эти коэффициенты объем фактического просушенного материала.
Ке= Еусл / ЕфКт, = Т ф / Тусл
Емкость камеры Е определяется произведением габаритного объема всех загружаемых в камеру штабелей Г на коэффициент заполнения их объема древесиной В:
Е = Г*В Г= дл х шир х выс х кол.штабелей в камере
В=ВдхВшхВв х 0,93
Где Вд – коэф.заполнения камеры по длине = 0,85 (для пиломат.разной длины. Для досок одной длины =1
Вш - коэф.заполнения камеры по ширине: для пиломатериалов обрезных = 0,9 (при укладке без шпаций). =0,65 (при укладке со шпациями)
для пиломатериалов не обрезных = 0,6 (при укладке без шпаций). =0,43 (при укладке со шпациями)
Вв - коэф.заполнения камеры по высоте Вв =S / (S +25)
Где S –толщина пиломатериала.мм
25 – толщина сушильных прокладок
Нужно, однако, различать два показателя емкости штабеля: по объему сырых пиломатериалов и по номинальному объему товарных пиломатериалов. Второй показатель меньше первого на величину объемной усушки древесины при изменении ее влажности от предела насыщения до транспортной влажности.
Коэффициент заполнения объема штабеля товарными пиломатериалами той или иной характеристики равен произведению линейных коэффициентов заполнения на множитель, учитывающий усушку.
Продолжительность сушки условного и фактического материала, знание которой необходимо для определения переводного коэффициента находят расчетом по уравнениям и таблицам,
Учет продукции, выпускаемой сушильным цехом, ведется параллельно в объеме фактически просушенной древесины и в объеме условного материала. Для этого в учетном журнале цеха фиксируют фактический объем и характеристику каждого штабеля, выгружаемого из сушилки. Этот объем в, соответствии с выражением переводят в объем условного материала. Количество просушенной древесины, в том числе в объеме условного материала, суммируют нарастающим итогом. Количественная оценка работы сушильного цеха за тот или иной период времени (месяц, квартал, год) производится сравнением фактического выпуска с плановой производительностью камер в условном материале. Плановая производительность камеры в условном материале в год определяется соответствующим выражением. Удельная производительность зависит от типа камер и температурной категории применяемых режимов сушки.
Укрупненный расчет производительности камеры
Пересчет объема фактически просушиваемого пиломатериала в условный требует большой вычислительной работы. Для облегчения этой работы, при соблюдении нормативных рекомендаций по режимам и проведению сушки нормативная годовая призводительность камер определяется выражениями:
Камеры с поперечно-реверсивной циркуляцией
Пусл=32 х Vг х n (м³ / год0
Камеры непрерывого действия противоточные
Пусл= 21 х Vг х n (м³ / год0
Где: Vг- габаритный объем штабеля = длина х ширина х высота штабеля
n – количество загружаемых в сушилку штабелей