Расчет продолжительности обработки сырья и производительности бассейнов

Тонкий слой древесины, срезаемый при лущении с чурака, должен быть достаточно плотным и не иметь трещин. Что­бы избежать их, искусственно усиливают деформативность древесины предварительным ее нагревом. Для получения ка­чественного шпона температура древесины перед лущением должна быть у ольхи и березы не менее 20⁰ С, у сосны 25—35⁰ С, у лиственницы 30—40°С.

Гидротермическую обработку древесины можно произво­дить нагревом в воде или пропариванием.

Первый способ широко используют в производстве луще­ного шпона, второй — преимущественно в производстве стро­ганого шпона с целью избежать возможного изменения цве­та древесины.

Гидротермическую обработку сырья перед лущением можно производить по мягким (t=35—40°С) и жестким (t=70—80°С) режимам.

Режим тепловой обработки чураков включает температу­ру нагревающей среды и продолжительность выдержки их в этой среде. При этом продолжительность обработки чураков зависит как от температуры нагревающей среды, так и от физических свойств древесины; диаметра чураков и их на­чальной температуры; желаемой температуры на поверхно­сти карандаша, остающегося после лущения.

Условия расчетов определены исходными данными, ука­занными в приложении. Исходные данные к работе заносятся в таблицу 1.1.

Для выполнения практической работы необходимо определить продолжительность гидротермической обработки чураков и производительность варочного бассейна.

 

Таблица 1.1 – Исходные данные практической работы 1

Наименование показателя	Значение показателя
Порода древесины Способ доставки сырья Длина сырья, м Диаметр сырья, м Температура сырья до пропаривания, 0С

 

Отношение радиуса карандаша к радиусу чурака

Отношение подсчитывается для каждой группы заданной группы диаметров чураков. Для определения диаметра остающегося карандаша, м, можно определить по формуле

d_k = d_o – 0,00275 + 0,26d_ч² - 0,12d_ч³, (1.1)

где d_o - диаметр кулачков лущильного станка, м;

d_ч – диаметр чураков, м.

Диаметр кулачков лущильного станка можно принять 65 мм.

По способу доставки чураков, породе древесины выбирается влажность древесины по таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Влажность древесины

Способ доставки	Влажность древесины, %
береза	ольха	сосна	лиственница
Сухопутный	60-80	60-90	60-90	60-80
Сплавом	80-100	90-130	70-110	70-100

Коэффициент температуропроводности определяется по таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Коэффициент температуропроводности древесины

Влажность древесины, %	Коэффициент температуропроводности а поперек волокон, в м2/ч
для березы, ольхи	для сосны, ели	для дуба, лиственницы
	0,00070 0,00066 0,00064 0,00062 0,00060 0,00059 0,00057 0,00055 0,00052 0,00047 0,00045	0,00067 0,00064 0,00060 0,00058 0,00056 0,00054 0,00052 0,00050 0,00047 0,00045 0,00042	0,00073 0,00061 0,00068 0,00066 0,00065 0,00063 0,00061 0,00060 0,00057 0,00053 0,00050

 

По выбранной температуре на поверхности карандаша, t, температуре нагревающей среды, t₁, и начальной температуре чурака, t₀, определяется значение безразмерной температуры θ, по формуле

(1.2)

Температура на поверхности карандаша t, как уже указывалось, зависит от породы древесины и может быть принята:

для березы, ольхи – 20 ⁰С;

для сосны – 30 ⁰С;

для лиственницы – 40 ⁰С.

Температуру нагревающей среды, t₁, принимается равной 40-50⁰С (при обработке древесины мягким режимом). Значения начальной температуры выбирается из задания.

Используя таблицу 1.4, определяют величину критерия Фурье.

Продолжительность нагревания чураков, ч, определяется по формуле

(1.3)

где а – коэффициент температуропроводности, м²/ч;

R – радиус чурака, м;

F₀ – критерий теплового подобия Фурье.

 

Продолжительность нагревания определяют отдельно для чураков каждого диаметра.

Для нагревания сырья в настоящее время стремятся использовать как открытые бассейны, так и закрытые многосекционные варочные бассейны, в которых обработка ведётся по мягким режимам. Емкость одной секции Е, м³, такого бассейна определяем по формуле

(1.4)

где L – длина секции, м;

B – ширина секции, м;

H – высота бассейна, м;

- коэффициент плотности укладки чураков (принимается 0,7).

 

Возможные размеры секций: L = 5 – 15 м;

B = l + (1 ÷ 2) м;

H = 2,5 – 3 м.

Таблица 1.4 – Коэффициент тампературопроводности древесины

Значение критерия F0	Значение безразмерной температуры θ, при различном отношении r/R
	0,20	0,25	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,75	0,80	0,90
0,02 0,04 0,006 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,25 0,30 0,40	1,000 0,998 0,971 0,918 0,846 0,772 0,696 0,626 0,560 0,505 0,377 0,283 0,158	0,999 0,990 0,948 0,884 0,810 0,734 0,661 0,592 0,530 0,476 0,356 0,267 0,149	0,998 0,984 0,934 0,866 0,788 0,714 0,641 0,573 0,513 0,461 0,345 0,258 0,145	0,997 0,976 0,916 0,842 0,763 0,688 0,616 0,551 0,492 0,443 0,330 0,247 0,139	0,992 0,944 0,861 0,776 0,694 0,621 0,554 0,494 0,440 0,396 0,295 0,221 0,124	0,980 0,890 0,785 0,690 0,610 0,541 0,480 0,427 0,380 0,340 0,254 0,190 0,106	0,937 0,793 0,672 0,579 0,503 0,444 0,391 0,347 0,308 0,276 0,205 0,153 0,086	0,839 0,652 0,531 0,448 0,387 0,337 0,297 0,262 0,232 0,208 0,155 0,115 0,065	0,758 0,564 0,453 0,379 0,324 0,283 0,248 0,219 0,194 0,173 0,129 0,096 0,054	0,640 0,461 0,364 0,302 0,257 0,223 0,196 0,172 0,153 0,136 0,101 0,076 0,042	0,344 0,235 0,182 0,149 0,126 0,109 0,094 0,084 0,074 0,067 0,049 0,037 0,021

 

Производительность одной секции бассейна для тепловой обработки сырья, м³/см, может быть определена по формуле

(1.5)

где T – продолжительность смены, ч;

E – емкость одной секции, м³;

τ – время нагревания чураков, ч;

τ_всп – время загрузки и разгрузки одной секции бассейна, ч.

Продолжительность вспомогательных операций может приниматься из расчета 0,26 – 0,28 ч на каждый погонный метр длины сырья.

Заданием предусмотрено общее количество перерабатываемого сырья и распределение этого сырья по диаметрам. С учетом этого определяется количество перерабатываемого сырья, м³, по каждому диаметру Q₁, Q₂,...,Q_n.

Зная производительность варочного бассейна, количество сырья по диаметрам, определяется потребное количество секций бассейна n, для нагрева сырья

(1.6)

где Q₁; Q₂;...,Q_n – количество сырья данного диаметра, м³;

А₁; А₂;....,А_n – производительность варочного бассейна при нагреве чураков того же диаметра, м³/смену.

По окончании расчетов, результаты заносятся в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 – Результаты расчетов практической работы № 1

Наименование показателя	Значение показателей
Коэффициент температуропроводности, м2/ч
Продолжение таблицы 1.5
Безразмерная температура
Критерий теплового подобия Фурье
Размеры секций бассейна, м длина х ширина х высота
Производительность бассейна, м3/смену
Потребное количество секций, шт

 

Контрольные вопросы

1 Режимы гидротермической обработки сырья перед лущением. Их преимущества и недостатки.

2 Какие применяют варочные бассейны в производстве шпона?

3 Какие параметры влияют на производительность бассейнов.

 

Практическая работа 2