4. Аэродинамический расчет камеры

4.1 Определение потерь напора в кольце циркуляции

Основным требованием, предъявляемым к лесосушильным установкам, является обеспечение равномерного просыхания древесины по всему объему сушильного пространства. Для выполнения этого требования необходимы равномерное распределение сушильного агента по высоте и длине сушильного штабеля, а также значительные скорости сушильного агента по материалу, способствующие достаточно равномерному просыханию древесины по ходу движения агента сушки.

Аэродинамическая схема лесосушильной камеры определяет взаимное расположение элементов внутреннего пространства: калориферов, вентиляторов, экранов рециркуляционных каналов, приточно-вытяжных каналов, а также размеры элементов циркуляционного контура. Поэтому от аэродинамической схемы зависят качество сушки и затраты на ее осуществление.

Исходными данными для аэродинамического расчета являются:

1) количество циркулирующего воздуха и его характеристика;

2) конструкция и сопротивление калорифера.

Рис. 2. Расчетная схема камеры с вертикально-поперечной циркуляцией агента сушки:

1 – вентилятор; 2 – калорифер; 3, 13 – поворот под углом 90 ⁰; 4 – сужение потока при входе в боковой канал; 5, 11 – прямой участок переменного сечения; 6, 10 – повороты под углом 90 ⁰; 7 – вход в штабель (сужение потока); 8– штабель; 9 – выход из штабеля (расширение потока); 12 – расширение потока при выходе из бокового канала; 14 – прямой участок.

Определяется (согласно расчетной схеме) скорость циркуляции на отдельных участках ω_уч, м/с:

ω_уч = , (53)

где - количество циркулирующего агента сушки, м³/ч (V_в=V_шт);

F_кан - площадь канала, м².

ω_уч = = 6,46 м/с

Для определения скорости циркуляции агента сушки по каждому участку вычислим поперечные сечения каналов, свободные для прохода агента сушки.

1. Вентиляторная перегородка:

= n , (54)

где Dв – диаметр вентилятора, м; принимается предварительно, либо по установленному в камерах;

n – число вентиляторов, работающих на рассчитываемый объем агента сушки. В нашем случае n = 4.

= 4 = 3,14 м²

ω_уч = = 2,69 м/с

2) Пластинчатые калориферы:

В тепловом расчете было определено к установке 2 пластинчатых калорифера КВС - II:

= , (55)

= 2·1,239 = 2,48 м²

ω_уч = = 3,41 м/с

3); 4); 8); 9); Повороты под углом 90°

= , (56)

= 0,5 · 6,5 = 3,25 м² =

ω_уч = = 2,6 м/с

5) Внезапное сужение потока агента сушки (вход в штабель)

= , (57)

= 2 · 8,45 = 16,9 м² =

ω_уч = = 0,5 м/с

7) Внезапное расширение потока агента сушки (выход из штабеле)

= = 16,9 м², (58)

ω_уч = = 0,5 м/с

Затем производится расчет потерь давления на каждом участке ∆h_уч, Па:

∆h_уч = ξ , (59)

где - плотность воздуха, кг/м³;

_уч - скорость воздуха на участках, м/с;

ξ - коэффициент сопротивления на участках.

∆h_уч= · 1,1 = 4,78 Па.

∆h_уч= · 0,27 = 0,04 Па.

∆h_уч= · 0,56 = 3,9 Па.

Сопротивление перегородок, в которых монтируются осевые вентиляторы ∆h_пер , Па, определяют по формуле:

∆h_уч = ξ_пер , (60)

где ω_вент - скорость воздуха перед кожухом вентилятором, м/с;

ξ_пер - коэффициент местного сопротивления (для вентиляторов на поперечных валах ξ_пер = 0,8).

∆h_уч = 0,8 = 3,47 Па.

Сопротивление калорифера определяется по формуле:

h_k = 1,5(р₂w₂)^1,69, (61)

h_k = 1,5·4,26^1,69 = 17,37 Па.

Рабочее давление вентилятора Н_раб, Па, определяется как сумма величин сопротивлений движения воздуха:

Н_раб = h_i, (62)

Весь расчет сопротивлений сведен в таблицу.

Таблица 7

Подсчет сопротивлений

Номер участка	Наименование участка	ρ, м3/кг	ωi, м/с	ξi		Сопротивление участков hi,Па
1	Вентиляторная перегородка	1,2	2,69	0,8		3,47
2	Пластинчатый калорифер	1,2	3,41	0,56		3,9
3	Повороты под углом 90°	1,2	2,6	1,1		4,78
4	Повороты под углом 90°	1,2	2,6	1,1		4,78
5	Вход в штабель	1,2	0,5	0,27		0,04
6	Штабель	1,2	0,5	0,27		0,04
7	Выход из штабеля	1,2	0,5	0,27		0,04
8	Повороты под углом 90°	1,2	2,6	1,1		4,78
9	Повороты под углом 90°	1,2	2,6	1,1		4,78
					Нраб = 26,6

Поскольку характеристики вентиляторов составляют для воздуха при стандартных условиях (t = 20°C, ρ = 1,2 кг/м³) , расчетный напор пересчитывают характеристически Н_хар , Па:

Н_хар= , (63)

где ρ - фактическая плотность воздуха, кг/м³.

Н_хар= = 26,6 Па