木材干燥设计
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木材干燥学课程设计
设计名称：迎风机直联型空气干燥室
材艺院木材科学与工程专业
10级木2班 第2组
指导老师：
设 计 人：
迎风机直联型空气干燥室
一、设计条件
设西安某一木材厂全年要干燥10000m3锯材，被干木料的树种，规格和用途如表所示：
表1：被干木材的树种、规格以及用途
树种 木材名称 厚度mm 长度m 初含水率W1(%) 终含水率W2〔%〕 数量m3 用途
杨木
整边材 40
4 60 9 2000
家具及室内装饰材 刺柏 40 2000
栓皮栎 40 1000
油松 40 2000
樟子松 40 2000
铁杉 40 1000
济南地区年平均气温14.5℃，全年最冷月份平均气温-0.33℃，最低气温-12.43℃
工厂有电力蒸汽供给。供气表压力为0.3-0.4MPa。
二、干燥室数量的计算
1、规定材堆和干燥室的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数：长度〔l〕4.0m， 宽度〔b〕1.8m，高度〔h〕2.6m，堆数〔m〕4。
干燥室的内部尺寸：长度〔l〕8.6m，宽度〔b〕4.2m，高度〔h〕4.0m
〔其中风机间高1m，垫条厚度0.1m〕
2、计算一间干燥室的容量
按40mm厚的木料计算，堆垛采用25mm厚的隔条，则
全年被干燥木材的加权平均厚度S：
S=10000100040)(40200040)4040(40mm=40mm
查课本表15-1，在“快速可循环”中的“整边板”一列中，对应40mm的行中，查得βv=0.557
根据公式计算干燥室实际容积为：
Va=V·βv=m·l·b·h·βv=(4×4×1.8×2.6×0.557)m3=41.7 m3
3、确定干燥室全年周转次数f
参考课本表15.2，确定以下树种木材的干燥时间定额：
树
种 厚 度 干燥时间
mm h
杨木 40
202
刺柏 40 172
栓皮栎 40
504
油松 40 172
樟子松 40 172
铁杉 40 202
平均干燥周期kkkeVVt=100001000)202504(2000172172172202=214h
干燥室年周转次数f=re24d=4.22142802431.1次/年
4、确定需要的干燥室数
N=fVVak=81.317.4110000间
三、热力计算
一些基本的条件依据采用厚度为40mm、基本密度ρ为400㎏/3m , 初含水率W1为60%，终含水率W2为9%，干燥周期Tt为84h。计算的干燥介质参数：3000d13g/kg54kJ/kgv0.87m/kgI，，；1111t8562%d356g/kg1025.8kJ/kgI℃，，，
V1=1.65m³/kg; ρ=0.83kg/m³;
33222222t7690%d363g/kg1025.8kJ/kgv1.60m/kg0.85kg/mI℃，，，，，
用于干燥室热力计算的室容量
Vt=V·βv=m·l·b·h·βv=4×4×1.8×2.6×0.557=41.71 m3
1、 水分蒸发量的计算
干燥室在一次周转期间从室内材堆蒸发出来的全部水分量：
Wv=t21100-VMM=400×84.850871.411009-60㎏/次
平均每小时从干燥室内蒸发出来的水分量 Wh=tTWv=30.101848508.84㎏/h
每小时水分蒸发量
Wa=xWh=69.1313.130.101㎏/h
2、新鲜空气量与循环空气量确实定
蒸发1kg水分所需要的新鲜空气的量
g0=86.2133631000100002dd㎏/kg
每小时输入干燥室的新鲜空气量
V0=aWg0·v0=131.69×2.86×0.87=327.67m3/h
每小时输出干燥室的废气的体积
V2=aWg0·v2=61.6026.186.269.131m3/h
材堆高度密度系数βh=bhbsbb=615.0402540
材堆迎风面空气通道的有效断面面积Ac=m·l·h·(1-βh)=4×4×2.6×(1-0.615)=16.016㎡
每小时在干燥室内的循环空气的体积
VC=3600·Ac ·vc·k=3600×2×16.016×1.2=138378.24 m3/h
式中：vc取2.0m/s。
3、干燥过程中消耗热量确实定
室内平均温度802t21tt℃
室外冬季温度twc=0.4twc+0.6tch=-7.59℃
由于不考虑统计干燥成本，各项热消耗只按照冬季条件来计算：
(1)预热的热消耗量：预热1m3木材的热消耗量
Q¹0)](100))(100[(10btcrtcMMttMccwiwciawwcaww400×{(1.591+4.1868×0.15) ×(80+7.59)+0.45×[-2.09×(-7.59〕+334.9+4.1868×80]}=2.01×105kJ/m3
预热期平均每小时的热消耗量
0Q=0t0VQt=2.01×105×41.71/(4×1.5)=1.40×106 kJ/h
以1㎏被蒸发水分为基准，用于预热的单位热消耗量 q0=vt0VQW2.01×105×41.71/8508.84=985.29kJ/kg
(2)由木材每蒸发1㎏水分所消耗的热量
q1=tcddw0202I-I1000=1000×1336354-1025.8-4.1868×80=2.44×103 kJ/kg
干燥室内每小时蒸发水分所消耗的热量
Q1=q1Wa=2.44×103×131.69=3.21×105kJ/h
(3)透过干燥室壳体的热损失
①干燥室的壳体结构金额传热系数к2值
干燥室壳体为内外0.0015m的铝合金，中间添加0.045m的硬质聚氨酯泡沫板结构，铝合金的导热系数为162W/(m2·℃), 硬质聚氨酯泡沫板的导热系数为0.027W/(m2·℃)，干燥室内外表的换热系数为α1=11.63 W/(m2·℃)，外外表的换热系数为α2=23.26 W/(m2·℃)。
壳体的传热系数
к2=56.026.231027.0045.0162003.063.11111112c1 W/(m2·℃)
当к2=0.56的情况下，干燥室内外的温度分别为80℃和-6℃时，干燥室内壁是否会出现凝结水，用以下方式检验
干燥室的地面混凝土加水泥抹光层，其传热系数约为0.23W/(m2·℃)。
к2≤out1c11t-tt-t11.63×88.012.438073-80 W/(m2·℃)
计算说明干燥室结构在保温性能方面的设计符合要求。
②透过壳体各部分外外表的散热损失
干燥室壳体的热损失主要包括室顶、左右侧墙、前后端墙及地面的热损失。室顶及干燥室的侧墙和端墙的材料及厚度相同，所以传热系数相同，均为0.56W/(m2·℃)。干燥室的前端设有大门，大门的材料和厚度与侧墙相同，因金属壳体的干燥室门的密封性好，所以讲门与前端墙一起计算热损失。根据干燥室的内部尺寸，可以确定干燥使得外形尺寸为长8.7m、宽4.3m、高4.1m。壳体的热损失按式Q2=χ·A·к·(t1-t外) ·Ψ·C (kJ/h)，其结果如下表：
序号 散热部分名称 散热面积m2 к值W/(m2·℃) t1 ℃ t2 ℃ Q2(kJ/h)
1 外侧墙 9*4.1=36.9 0.56 85 -0.33 12695.47
2 内侧墙 36.9 0.56 85 15
10414.66
3 后端墙 4.3*4.1=17.63 0.56 85 -0.33 6065.61
4 前端墙 17.63 0.56 85 -0.33 6065.61
5 顶棚 9*4.3=38.7 0.56 85 -0.33 13314.76
6 地面 38.7 0.23 85 15
4486.10
总计热损失为5.30×104kJ/h，附加10%热损，共计ΣQ2=5.83×104kJ/h。
以1㎏被蒸发水分为基准，壳体的单位热损失量为
q2=a2QW5.6883×104/131.69= 442.71kJ/kg
(4)干燥过程中总的热消耗量：
q=〔q0+q1+q2〕·χ=(985.29+2.44×103+442.71) ×1.2=4.64×103 kJ/kg
4、加热器散热面积确实定
〔1〕平均每小时应有加热器供给的热量：
Q=μ〔Q1+2Q〕=1.2×(3.21×105+5.83×104)=4.55×105kJ/h
〔2〕干燥室内应具有的加热器散热外表积为：
Ae=)()(к12mttQbhe
本干燥室采用IZGL—1型盘管加热器，该加热器形体轻巧，安装方便 ，散热面积较大，传热性能好，性能参数见表：
管盘数 传热系数к [W/(m2·℃)] 空气阻力△h(Pa)
2 23.54vr0.301 12.16vr1.43
3 19.64vr0.409 17.35vr1.55
4 19.46vr0.412 27.73vr1.51
采用3排管IZGL——1型盘管散热器，根据上表计算其传热系数к为：
к=19.64vr0.409=19.64×2.220.409=27.19 W/(m2·℃
其中：vr=v2·ρ1=2.67×0.83=2.22㎏/ m2·s
式中v2、ρ1为经过加热器前空气流速m·s和密度㎏/ m3
v2=67.25.8360027.8168736002cAVm·s
