Разработка сушильной камеры конвективного типа

Главными целями политики государства в сфере лесной промышленности являются:
- укрепление позиций России на традиционных экспортных рынках полуфабрикатов и готовой продукции с низкой добавленной стоимостью;
- обеспечение внутреннего рынка продукцией глубокой переработки древесины.
Основной путь реализации этой политики – ускоренное внедрение инноваций и программ развития отраслей.

1 СОДЕРЖАНИЕ
2 ВВЕДЕНИЕ 8
3 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 18
4.1. Укладка пиломатериалов в штабеля 18
4.2.Проведение процесса сушки 20
4.3. Определение продолжительности сушки в камере периодического действия при низкотемпературном процессе 25
4.4. Расчет производительности сушильной камеры на материал заданной характеристики 26
4.5. Тепловой расчет 28
4.6. Технические характеристики базовой и проектируемой камер 32
5.1.Описание конструкции сушильной камеры. 34
5.2. Отдельные конструктивные элементы. 34
5.2.1.Панели конструкционные 35
5.3.Комплектация сушильной камеры 38
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 41
7 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 55
8 ПАТЕНТНАЯ ЧАСТЬ 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
10 ЛИТЕРАТУРА 72
11 ПРИЛОЖЕНИЕ 73

1. Содержание оборудования и транспортных средств
– заработная плата вспомогательных рабочих
– отчисления на социальное и медицинское страхование (26%)
– материалы вспомогательные (3-5%)

747242,47

194283,04
70160

840647,81

218568,43
102400
2. Текущий ремонт оборудования и транспортных средств (2,5%)
52620
76800
3. Капитальный ремонт оборудования и транспортных средств
87700
128000
4. Амортизация оборудования и транспортных средств
175400
256000
Итого
1327405,51
1622416,24
5.Прочие расходы на содержание эксплуатацию оборудования (10%)
132740,551
162241,624

Расчет по содержанию и эксплуатации оборудования на единицу продукции:
Распосодоб(уд) = ∑ Распосодоб(уд) / В,
∑ Распосодоб(уд) – годовая сумма расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
Распосодоб(уд)база = 132740,551 / 2828 = 4694 руб. / м3;
Распосодоб(уд)пр = 162241,624 / 3496 = 46,41 руб. / м3.

Смета цеховых расходов
Таблица №9
Статьи затрат
Сумма, руб.
...

3 Литературный обзор

О сушке.
Сушкой древесины называется процесс удаления влаги из древесины путем испарения.
В результате этого процесса древесина из природного сырья превращается в промышленный материал, так как древесина только после достаточной просушки приобретает:
• биологическую стойкость против гниения;
• способность сохранять форму и размеры деталей в изделиях;
• максимальную механическую прочность при наименьшей плотности;
• хорошую обрабатываемость;
• минимальную теплопроводность, электропроводность;
• повышенную теплоту сгорания.
Задачей технологии сушки пиломатериалов является получение их прямоугольной формы в сухом виде с заданными потребителем качествами.
Сушка - это сочетание двух явлений: внутренней циркуляции и испарения с поверхности. Эти два явления взаимосвязаны и должны проходить согласованно. Это основной принцип правильной сушки.
...

4.1. Укладка пиломатериалов в штабеля

Одно из важнейших условий оптимальной эксплуатации сушильных камер и высокого качества сушки - правильная укладка пиломатериалов в штабеля. При укладке должны обеспечиваться:
- механическая прочность штабеля;
- стабильность его формы и уложенных в него пиломатериалов;
- обдув всех досок в штабеле циркулирующим сушильным агентом.
При правильной укладке значительно снижается брак от коробления и расстрескивания и улучшается равномерность просыхания пиломатериалов в штабеле.
Штабель должен состоять из пиломатериалов одной породы древесины и одной толщины. Подштабельное основание должно быть прочным, жестким, а верх его - горизонтальным.
В данной работе штабель является цельным, формируемым вручную. Размеры штабеля 1,8×2,6×6,5 м. Штабель укладывают без шпаций, для лучшей циркуляции воздуха.

Рис.1. Примеры укладки пиломатериалов: 1- без шпаций, 2- со шпациями
Необрезанные доски укладывают комлями в разные стороны.
...

5. Низкая степень автоматизации процесса сушки.
Учитывая существующие недостатки возникла необходимость в создании новой сушильной камеры, которая позволила бы исключить недостатки и получить сушильную камеру с высокой степенью автоматизации процесса. Эта задача реализуется в данном дипломном проекте.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4 Технологическая часть.
4.1. Укладка пиломатериалов в штабеля

Одно из важнейших условий оптимальной эксплуатации сушильных камер и высокого качества сушки - правильная укладка пиломатериалов в штабеля. При укладке должны обеспечиваться:
- механическая прочность штабеля;
- стабильность его формы и уложенных в него пиломатериалов;
- обдув всех досок в штабеле циркулирующим сушильным агентом.
При правильной укладке значительно снижается брак от коробления и расстрескивания и улучшается равномерность просыхания пиломатериалов в штабеле.
Штабель должен состоять из пиломатериалов одной породы древесины и одной толщины.
...

4.3. Определение продолжительности сушки в камере периодического действия при низкотемпературном процессе

Общая продолжительность сушки, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, 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).
Для коэффициента Ар установлены следующие значения: мягкий режим - Ар = 1,70; нормальный - Ар = 1,00.
...

4.4. Расчет производительности сушильной камеры на материал заданной характеристики

Производительность камеры рассчитывается в кубометрах древесины за заданное календарное время (месяц, квартал, год) по формуле:
П=n×Е,
n - число оборотов камеры (сушильных циклов) в течение заданного времени;
Е – вместимость камеры, м3.
Число оборотов камеры определяется:
n = Т / τ,
Т – время, за которое определяется производительность, ч или сутки;
τ - продолжительность оборота камеры, сут.
В камерах периодического действия:
τ = τсут + τз.р.,
τз.р. – продолжительность загрузки и разгрузки камеры, ч или сут.;
τз.р. = 0,5 сут.
τсут – продолжительность процесса сушки;
τсут = 300,63 ч.
τ = 300,63 / 24 + 0,5 = 13 суток.
...

4.5. Тепловой расчет

4.5.1. Определение расхода теплоты на сушку определяется суммированием расходов с учетом длительности зимнего и летнего периодов и их средних месячных температур.
Расход тепла, кДж/м3, на начальный прогрев древесины:
1.Для зимних условий
qпв1м3 = rgв × [(Wн – 15) / 100] + ρ× [(с(-) (-t0) + с(+) tкам]
r – скрытая удельная теплота плавления льда,
r = 333 кДж/кг,
gв – уловная плотность древесины,
для березы 500 кг/ м3
Wн – начальная влажность древесины
Wн = 60%;
ρ× – плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности, для березы ρ = 680 кг/ м3
с(+) – удельная теплоемкость древесины при положительной температуре, кДж / (кг 0С);
с(-) – удельная теплоемкость древесины при отрицательной температуре, кДж / (кг 0С);
t0 – начальная температура древесины для зимних условий t0 = -15,50С
tкам – температура прогрева древесины в камере, tкам = t1 +6, где t1 – температура I ступени режима tкам = 75 +6 = 81 0С.
...

5.1.Описание конструкции сушильной камеры.

Сушильная камера представляет собой водонепроницаемое, водонепроницаемое, термоизолированное сооружение прямоугольной формы, куда загружают пиломатериал.
Сушильная камера предназначена для сушки исключительно древесного пиломатериала.
Имеющееся в распоряжении оборудование позволяет осуществлять:
- перемещение окружающего воздуха в камере – вентиляторы;
- обогрев окружающего воздуха и древесины – калориферы;
- увлажнение воздуха (опрыскивание водой или обработка паром) - форсунки;
- выброс влажного воздуха в атмосферу из камеры – слуховые окна.
Камера предназначена для сушки больших объемов древесины и позволяет одновременно сушить до 150м3 пиломатериалов.
Производительность сушильной камеры периодического действия 3500-10000 кубометров в год, в зависимости от характеристики пиломатериала режима сушки.
Габаритные размеры камеры составляют:
- длина l = 10,6 м;
- ширина B = 14,6 м;
- высота H =5,6м.

5.2.
...

5.2. Отдельные конструктивные элементы.

Сушильная камера состоит из каркаса, выполненного из дюральалюминиевых профильных балок. В верхней части монтируется ферма составленная на клепанных соединенях. На конструкционные балки – колонны навешиваются панели и скрепляются между собой профильными скобами из нержавеющей стали.
5.2.1.Панели конструкционные
Представляют собой сэндвич-панель из дюральалюминиевых профильных литов, толщиной 50 мм, внутри которых теплоизоляция толщиной 200 мм.
Внутренняя изоляция состоит из полиуретановых смол со следующими характеристиками:
- средняя плотность 35-42 кг/м3;
- содержание закрытых клеток: 90-95%;
- термопроводность: 0,02 Вт / м2 0С.
- реакция на огонь: самогасящаяся.
Конструкция панели обладает высокой термической сопротивляемостью и гарантирует нормальный режим работы в диапазоне температур – 25-/+ 850С.
Панели служат как ограждающие конструкции, а также обладают несущей способностью.
...

6 Экономическая часть

6.1.Бизнес-план по обоснованию экономической эффективности сушки пиломатериалов в конвективной сушке

Сушка является основополагающей при любых процессах обработки пиломатериалов. Поэтому важное значение имеет то, что какое качество продукта мы получили в результате осуществления данного процесса и сколько времени он займет.
Существующие методы не удовлетворяют требованиям потребителей к качеству, а также цене. В связи с этим возникает необходимость разработки новых методов и разработки нового оборудования.
Сущность проекта заключается в разработке новой сушильной камеры, за счет чего значительно возрастает качество и количество продукта, сократится продолжительность процесса, а следовательно и затраты на реализацию.
6.1.1.
...

Безопасность и экологичность проекта

7 Безопасность и экологичность проекта

7.1.Обеспечение производственной и экологической безопасности
7.1.1.Характеристика проектируемого объекта и материала
Участок камерной сушки расположен на открытом воздухе вне производственного помещения. Процесс сушки включает в себя следующие операции: загрузка пиломатериала автопогрузчиком, сушка при температуре до 1000С, выгрузка автопогрузчиком. Камера является наружной установкой.
Оборудование: электродвигатель, вентилятор, калорифер.
Высушиваемый пиломатериал – древесины плотностью 360-750 кг/м3.
Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1567 – 96 производство относится к V классу производства. Санитарно-защитная зона – 100м.
Категория пожарной безопасности по НПБ 107-97 – Вн. По ПУЭ П-III.
Автоматический пульт управления процессом сушки – в операторной, пристроенной к камере.
Вредным веществом является древесная пыль, температура воспламенения 1200С, ПДК = 4-10 мг/м3.
Согласно ГОСТ 12.1.
...

8 Патентная часть

Для проведения патентных исследований определяется предмет поиска по теме дипломного проекта, подлежащий исследованию.
Предмет поиска: «Сушильная камера. Пиломатериал. Сушка.»
Поиск проводится по отечественному патентному фонду библиотеки КГТУ национальной библиотеки РТ.
Глубина поиска 5 лет, начиная с текущего года.
Источником информации об отечественных изобретениях является официальный бюллетень РФ «Изобретения».
Классификационный индекс предмета поиска определяется по Международной патентной классификации МПК: F 26 В 9/06.
Целью патентных исследований является установление уровня развития техники и анализ применяемости прогрессивных решений в дипломном проекте.
Список охранных документов.
...

4. ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Издательство стандартов.
5. Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. – М.: Машиностроение, 1964. – 704с.
6. Гимранов Ф.М. и др. Обеспечение производственной и технологической безопасности. Методические указания и рекомендации к дипломному проектированию. – К.: КГТУ.
7. Богданов Е.С., Козлов В.А. Справочник по ушке древесины. – М.: Ленная промышленность, 1900. – 304с.
8. Дроздов В.Ф. Вентиляция. – М.: Высшая школа, 1984.
9. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2, Т3. – М.: Машиностроение, 1972.