3. Расчет расхода тепла на сушку

Расход теплоты на сушку складывается из ее затрат на прогрев материала, испарение из него влаги и потерь через ограждение сушильной камеры.

Расход теплоты на начальный прогрев. Для зимних условий удельный расход теплоты на начальный прогрев 1 м³ пиломатериалов q'_np, кДж/м³, складывается из ее затрат на нагревание замороженной древесины от начальной отрицательной температуры до ⁰С, плавление содержащегося в древесине льда и нагревание древесины до температуры начального прогрева. Расход теплоты на начальный прогрев для среднегодовых условий учитывает только затраты теплоты на нагревание древесины от начальной положительной температуры до температуры прогрева. Расчетные формулы выглядят следующим образом:

а) для зимних условий:

кДж/м³; (2.12)

б) для среднегодовых условий:

кДж/м³, (2.13)

где ρ_Д – плотность древесины расчётного материала, кг/м³; ρ_Б – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³; c_(-), c₍₊₎ – удельная теплоёмкость древесины при средней отрицательной и средней положительной температуре, кДж/( кг· ⁰C); c_Д – удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t₀ до t_НП, кДж/( кг· ⁰C);W_сж – содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %; γ – скрытая теплота плавления льда, γ = 335 кДж/кг; t₀ – начальная температура древесины, ⁰C; t_НП – температура начального прогрева, ⁰C.

П лотность древесины при начальной влажности W_н определяют с помощью диаграммы плотности (рисунок 2) или рассчиты­вают по формуле (2.14) или (2.15).

Рисунок 2— Диаграмма плотности древесины

Плотность древесины при начальной влажности W_Н больше предела насыщения клеточных стенок рассчитывается по формуле:

кг/м³, (2.14)

Плотность древесины при начальной влажности W_Н меньше предела насыщения клеточных стенок рассчитывается по формуле:

кг/м³, (2.15)

Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчета для зимних ус­ловий принимают t₀ = -20°С. Значение начальной температуры для среднегодовых условий принимают по таблице 25 в зависимо­сти от региона, в котором планируется строительство цеха.

Таблица 25 – Средние параметры воздуха в регионах РБ

Область	Средние годовые значения				Средние зимние значения
	t,0C	d,г/кг	I, кДж/кг	t,0C		d,г/кг	I, кДж/кг
Брестская	7,3	5,1	7,3	-3,3		2,7	-3,3
Витебская	5,1	4,3	5,1	-6,7		2,3	-6,7
Гомельская	6,2	4,6	6,2	-5,7		2,5	-5,7
Гродненская	6,5	4,9	6,5	-4,1		2,6	-4,1
Минская	5,5	4,5	5,5	-5,8		2,4	-5,8
Могилевская	5,4	4,5	5,4	-6,5		2,4	-6,5

Темпе­ратура начального прогрева была определена в подразделе 1.3 (табл. 1.3). Удельную теплоемкость древесины c_(-), c₍₊₎ и c_Д определяют по рис. 3. При этом среднее значение температуры древесины рассчитывают по формулам:

- при определении c_(-) t = t₀ /2

- при определении c₍₊₎ t = t_НП /2

- при определении c_Д t = (t₀+ t_НП) /2

Содер­жание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком со­стоянии, принимают по табл. 26.

Удельный расход теплоты при начальном прогреве, отнесенный к 1 кг испаряемой влаги, q_np, кДж/кг, также рассчитывают для зимних и среднегодовых условий по формуле:

кДж/кг, (2.16)

Секундный расход теплоты на начальный прогрев определяем для зимних условий по формуле (4.12) [3, с.23]:

кВт, (2.17)

Рисунок 2— Диаграмма определения

коэффициента удельной теплоемкости древесины

Расход теплоты на испарение влаги. Удельный расход теплоты на испарение 1 кг влаги q_исп, кДж/кг, рассчитывают для зимних и среднегодовых условий, используя формулу:

, кДж/кг, (2.16)

где I₀, d₀ – энтальпия и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в сушильную камеру во время сушки, кДж/кг, г/кг; c^’ – удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг·⁰C); t_м – температура смоченного термометра психрометра для режима сушки расчётного материала, ⁰C.

Значения энтальпии и влагосодержания воздуха, поступающего в сушильную камеру, зависят от принятого места их расположения, а также от сезона. В случае если камеры устанавливаются внутри отапливаемого помещения и воздух поступает в них из коридора управления, независимо от сезона, принимают I₀= 46 кДж/кг, d₀ =10 г/кг. При расположении камер вне помещения или в неотапливаемом помещении значения энтальпии и влагосодержания свежего воздуха принимают по таблице 25 в зависимости от региона, в котором проектируется цех. Удельную теплоемкость воды принимают с' = 4,19 кДж/(кг·°С). Температуру смоченного термометра психрометра определяют, используя данные таблицы 1.2, по формуле:

t_м = t_c – ∆t, ^оС (2.17)

Расход теплоты на испарение влаги из 1 м³ расчетного материала , кДж/м³, определяют для зимних и среднегодовых условий по формуле:

кДж/м³ (2.18)

Расход теплоты в единицу времени на испарение влаги Q_исп, кВт, также рассчитывают для зимних и среднегодовых условий. При этом используют формулу:

кВт, (2.19)