4. Тепловой расчёт

4.1 Определение массы испаряемой влаги

Для выполнения теплового расчёта выбираем расчётный материал. За него принимаем самые быстросохнущие доски из заданной спецификации. На основании результатов расчёта продолжительности сушки, выполненного в разделе 3.1 (таблица 3.1) выбираем, в качестве расчётного материала, пиломатериалы из древесины осины толщиной S₁=19 мм.

Рассчитываем массу влаги, испаряемой из 1 м³ расчётного материала (D₁), массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры (D_об.), и массу влаги, испаряемой в камере за 1с (D_с), при этом используем формулы (4.1), (4.2) и (4.3) [3] c. 23:

, кг/м³; (4.1)

, кг; (4.2)

, кг/с, (4.3)

где ρ_Б – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³;

W_Н, W_К – начальная и конечная влажность древесины, %;

Е – вместимость камеры, м³;

τ_С – продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Базисную плотность расчётного материала принимаем по таблице 4 [2] с. 214:

ρ_Б= 400 кг/м³.

Вместимость камеры рассчитываем по формуле (5.9) [2] с. 123:

Е = E_ш·u, м³, (4.4)

где E_ш – вместимость штабеля,м³;

u – количество штабелей в камере.

Вместимость штабеля была рассчитана в разд. 3.3: Е_ш = 5,89 м³, тогда

Е = 5,89 ·4=23,56 м³.

Продолжительность сушки τ_c, ч расчётного материала вычисляем по формуле (4.4) [3] с. 23:

τ_с= τ_ц – (τ_нп + τ_квто+ τ_пвто), ч; (4.5)

τ₁=25,61– (3,60+1,50) = 20,51 ч.

Определяем массу влаги, испаряемую из 1 м³ пиломатериалов из древесины сосны:

кг/м³.

Определяем массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры:

кг.

Масса влаги, испаряемая в камере за 1с, будет равна:

кг/с.

Определяем расчётную массу испаряемой влаги по формуле (4.5) [3] с. 23:

D_р= D_с·k_н.с, кг/с, (4.6)

где k_н.с – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Принимаем данный коэффициент в зависимости от конечной влажности древесины – W_к=14 %, соответственно k_нс=1,2.

D_р= 0,058·1,2 = 0,069 кг/с.

4.2 Определение параметров агента сушки

Температуру и относительную влажность сушильного агента на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчётного материала (таблица 2.3):

t₁=80 ⁰C, φ₁=0,61 .

По таблице 1 приложения [2] с. 211 находим давление насыщенного водяного пара при заданной температуре:

p_н1 = 47360 Па.

Преобразуя формулу (1.12) [2] с. 22, рассчитываем парциальное давление водяного пара в воздухе перед его входом в штабель:

p_п = φ·p_н , Па;

p_п1 = 0,61·47360= 28889,6 Па.

По формулам (1.14) и (1.23) [2] с. 23, 24 рассчитываем влагосодержание и энтальпию сушильного агента перед штабелями:

г/кг; (4.7)

кДж/кг,

где p_a – атмосферное давление, p_a=100000 Па.

d₁=(622·28889,6)/(100000 – 28889,6)=252,6 г/кг;

I₁=1,01·80+0,001·252,6 ·(1,88·80+2500)=750 кДж/кг.

По формулам (1.16) [2], с. 23 и (4.6) [3] с. 20 находим плотность и приведенный объём агента сушки:

кг/ м³;

м³/кг, (4.8)

где Т₁- абсолютная температура сушильного агента, К.

Определяем абсолютную температуру агента сушки:

T₁=t₁ + 273 = 80+ 273 = 353 K.

ρ₁=(28,96·100000 - 10,94·28889,6)/8314·353= 0,879 кг/м³;

м³/кг.

Используя формулы (4.7) и (4.8) [3] с. 24, определяем влагосодержание сушильного агента на выходе из штабелей и массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги:

кг/кг; (4.9)

г/кг.

Температуру агента сушки на выходе из штабелей определяем по формуле (1.24) [2] с. 24. При этом учитываем, что энтальпия воздуха во время сушки не изменяется, т.е. I₁= I₂.

⁰C. (4.10)

По формуле (1.15) [2] с. 23 находим давление пара в воздухе, выходящем из штабелей:

Па. (4.11)

Остальные параметры агента сушки на выходе из штабеля рассчитываем, применяя ранее использованную методику:

T₂= t₂ + 273 = 76 + 273,0 = 349 К;

кг/м³;

м³/кг.

Результаты расчёта параметров сушильного агента сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры сушильного агента

Наименование параметров	Значения параметров
	на входе в штабель	на выходе из штабеля	среднее
Температура, 0C	80,0	76,0	78,0
Влагосодержание, г/кг	252,6	254,7	253,65
Энтальпия, кДж/кг	750	750	750
Плотность, кг/м3	0,879	0,889	0,884
Приведенный удельный объём, м3/кг	1,43	1,41	1,42