周期式直连风机型顶风机干燥窑设计说明书.docx

周期式直连风机型顶风机干燥窑设计说明书
设计要求：
广州某木质家具厂，年干燥木材量，已经有蒸汽供应，供应蒸汽压力为0.3~0.5MPa，干燥的树种、规格和质量要求如下表所示，根据已有条件，设计、计算木材干燥窑，并画出干燥窑结构图和干燥车间设计图。

树种和质量要求：
树种
初含水率（%）
终含水率（%）

按实木衣柜材料明细表计算出来的规格与数量：
名称
厚度（mm）
长度（mm）
宽度（mm）
数量（m³）

³

故原材料规格和数量为：
厚度（mm）
长度（mm）
宽度（mm）
数量（m³）

增城地区年平均气温21.9℃，全年最冷月份13.6℃，最低气温6℃。

一、 干燥方式与窑型选择，干燥窑数量计算
1. 窑型选择：本设计采用风机直连顶风机型的周期式强制循环干燥窑。
2. 干燥哟数量计算：
（一） 规定材堆和干燥窑的尺寸
材堆的外形尺寸和堆数：
长度（l）
宽度（b）
高度（h）
堆数（m）
干燥窑的内部尺寸：
长度
宽度
高度

（二） 计算一间干燥窑的容量E
β容的数值在计算干燥窑的全年干燥量时，以全年被干木料的平均厚度S平的数值来确定，由于本设计原材料用的是单一树种且厚度都为
故
根据木料平均厚度，查表7—1确定对应的β容为E==
（三） 确定干燥窑全年周转次数H，参照表7-2确定树种的干燥时间定额
树种
厚度
时间定额

故材种干燥周期为：昼夜
干燥窑年周转次数的确定：
H=次/年
（四）确定需要干燥窑数
m室==间
二、 热力计算
因为该干燥窑要干燥的只有一个树种，故以杉木为计算标准。
水曲柳厚度为40mm，基本密度r基为0.59t/m³，W初=65%，W终=12%，d0=13g/kg，I0=52kj/kg，v0=0.87m³/kg，t1=75℃，Φ1=62%，d1=235g/kg，I1=700kj/kg，
v1=1.38m³/kg，1=0.89kg/m³，t2=68℃，d2=245g/kg，Φ2=90%，i2=715kj/kg,
v2=1.36m³/kg,2=0.31m³/kg，t汽=143.6℃
用于干燥窑热力计算的室容量E=18=67.4m³

序号
计算部分
符号
单位
计算值
（一）水分蒸发量的计算

1
干燥窑一次周转时间的水分蒸发量计算：
M窑=
M窑=1000*r基（W初-W终）E/100
Kg/一次周转

2
平均每小时的水分蒸发量计算：M平=
M平=M窑/24Z
Kg/h

3
计算用的每小时的水分蒸发量：
M计=
M计=M平X

（二）新鲜空气与循环空气量的确定

1
蒸发1kg水分所需的新鲜空气量计算：
g0=1000/（245-13）=4.3
g0=1000/（d2-d0）
Kg/kg

2
每小时输入干燥窑的新鲜空气量的体积计算：
V0=
V0=M计*g0*v0
m³/h

3
每小时由室内排出的废气体积计算：
V废=
V废=M计*g0*v2
m³/h

4
在与气流方向相垂直的平面上，经过材堆的空气通道的有效断面积确定：
F堆=
F堆=m堆*L*h(1-β高)
m³/h

5
每小时室内循环空气的体积计算：
V循=
V循=3600*循*F堆*1.2
m³

（三）干燥过程中热消耗量的确定

干燥窑平均温度
t平=（75+68）/2=71.5
t平=（t1+t2）/2
m³/h

室外冬季温度（由于不考虑统计干燥成本，以下按冬季条件计算）
t冬=
t冬=0.4*t冷平+0.6*t最冷
℃
5.8
1、 预热的 热消耗量

（1）
预热1m³木材的热消耗量的计算：
Q预m³=
Q预m³=1000r基（1.591+4.1868W初/100）（t平-t冬）
KJ/m³

（2）
预热期间中平均每小时的热消耗量计算：
Q预窑=
Q预*窑= Q预m³E/Z预
KJ/h

（3）
以1kg被蒸发水为准，用于预热上的单位热消耗量计算：
q预=
q预= Q预m³*E/ M窑
KJ/kg

2、蒸发木材水分的热消耗量

（1）
蒸发1kg水分的热量消耗量确定：
q蒸=
q蒸=1000*（I2-I0）/(d2-d0)-4.186*t平
KJ/kg

（2）
室内每小时用于蒸发水分的热消耗量计算：
Q蒸=
Q蒸=q蒸*M计
KJ/h

3、透过干燥窑壳体的热损耗：

（1）干燥窑的壳体结构和传热系数K值
墙：外墙为1砖厚的砖墙
λ砖=0.814W/（m℃)；内墙为100—120mm厚钢筋混凝土，
λ凝=1.546W/（m℃）；内外墙之间夹有100mm厚的玻璃棉保温层，
λ玻=0.058W/（m℃）。室内表面的受热系数内=11.63W/（m℃），外=23.26W/( m℃)。
墙的传热系数计算：
K墙
==0.45
门：用角钢或槽钢做骨架，内、外表面覆盖铝板，中间填有120mm厚的玻璃棉板保温层。
门的传热系数：
K门==0.45
窑顶棚的主要结构为110mm厚的钢筋混凝土内层，140mm厚的膨胀珍珠岩保温层，100mm厚的空心楼板表面层
顶棚传热系数：
K顶==0.36

K壳=

W/( m℃)

W/( m℃)

W/( m℃)

0.45

0.45

0.36

检验：（t露=69℃）
K顶、K门、K墙（75-69）/（75-5.4）11.63=1.0计算表明顶棚结构设计的保温性符合要求。
K壳（t1-t露）/（t1-t外）*内

（2）壳体各部分外表面散热的热损失：
根据上述壳体结构和窑的内部尺寸，干燥窑外部尺寸为：
长：9.9m; 宽：7.7m； 高：6m

壳体热损失：(F壳，K壳，Q壳)
左墙：7.76=46.2, 0.45, 3183.363.6=11460.1
右墙：7.76=46.2, 0.45, 3183.363.6=11460.1
背面：9.96=59.4, 0.45, 4092.93.6=14734.4
门：94.3=38.7, 0.45, 3720.83.6=13394.9
顶棚：7.79.9=76.2, 0.36, 4200.43.6=15121.4
地面：（9.9+7.7）2=25.3, 0.23, 8913.6=3207.6

小计：19271.43.6=69378.5 乘以系数C并附加10%：∑Q壳=152633
以1kg被蒸发水分为准的壳体的单位热消耗量计算：
q壳=152629/74.76=2041.6

q壳=∑Q壳/M计

KJ/kg

2041.6
4、干燥过程中总的单位热消耗量计算
q干=
q干=（q顶+q蒸+q壳）C
KJ/kg

（四）加热器散热面积的确定

1
平均每小时应由加热器供应的热量计算：
Q加=（191273.5+152633）1.2=412687.8
Q加=（Q蒸+∑Q壳）*C1
KJ/h

2
一间干燥窑应配备的散热表面积计算（t汽在0.4MPa表压力时，t汽=143.6℃。）。本设计采用双金属扎片加热器。

（1）
确定加热管之间有效通气断面F有效；在预算中按每1m³木料配2.5m³加热管表面积，计151.5m³。取2根4m的长管为一组，共配4组，合计散热面积为160m³。
气道总面积：
F气道=19=9m²
一根管的参数：长4m，翅片外径0.05m，管子外径0.025m，翅片厚度s=0.00056m，数目707片，沿气管高度取10根，管子侧面积：
f1管==0.11
于是：F管=
气流通过加热器的有效断面积计算：
F有效=9-2.2=6.8

f1管=

F有效=F气道-F管

m²

m²

m²

（2）
确定通过加热器的空气循环速度：
实=实换算成0：
0=

实=V循/（3600F有效）

0=实1/1.25

m/s

m/s

（3）
按管子做一系列排列计算K的值：
K=1.1637.2=10.94
于是：F散=412687.81.2/3.6/10.94（143.4-71.5）=175.0
计算结果基本符合供热需要，一间干燥窑需要的加热管数目为：
104=40根
总的散热面积为：
1042+1042=160m²

K=1.1637.2

F散=Q加C2/K（t汽-t平）

W/（m℃）

m²

175.0
（五）干燥车间蒸汽消耗量和蒸汽管道直径的确定

1
预热期间干燥窑内每小时的蒸汽量消耗量计算：
D预窑=
D预窑=（Q预窑+∑Q壳）C1/（I汽-I凝）
KJ/h
876
2
干燥窑内每小时的蒸汽消耗量计算：
D干窑=
D干窑=（Q蒸+∑Q壳）C1/（I汽-I凝）
KJ/h
193.0
3
干燥车间每小时的蒸汽消耗量，设有1/3的干燥室处于预热阶段，其余的处于赶在阶段：
D车=

D车=m预D预窑+m干D干窑
KJ/h
2524
4
干燥1m³木料的平均蒸汽消耗量计算：
D干m³
=

D干m³=q干M窑/E(I汽-i凝)
Kg/m³
896.23
5
蒸汽主管直径应不小于以下确定的数值：
d=
d=
(D大=D车)
m

一件干燥窑的蒸汽支管直径为：
d=

m

6
一间干燥窑凝结水输送管直径确定：
D凝==
D凝=

m

7
根据表压力0.4MPa，P1=0.40.9=0.36MPa，P2=0，干燥窑每小时蒸汽消耗量为202kg，应当选用疏水器的嘴大排量为2023=606kg/h，p=0.36MPa，选用公称直径Dg20的S19H-16热动式疏水器。

三、通风机的选择及所需功率的确定
序号
计算部分
符号
单位
计算值
1
一个干燥窑内配置台风机，每台风机风量：
V机=7
V机= V循/ n机

m³/h

2
风机规格风压：
H规=
H规=1.2H/r

Pa

3
风机需要功率：
N=
N= H规V机/3600n

KW

4
风机安装功率：
N装=1.341.2/1=1.61
N装= Nk备/n1
KW
1.61取1.7

四、进气道和排气道的计算
序号
计算部分
符号
单位
计算值
1
进气道断面：
f进=3
f进=V0/3600进

m²

2
排气道断面：
f排=4
F排=V废/3600排

m²

为了统一规格，进排气道断面尺寸统一取300300mm