1、第十六章 木樹干燥室的設計第一節(jié) 設計任務和依據 木材干燥就是要根據不同木制品的質量要求，降制材車間加工的溫鋸材干燥成不同質量等級和數量的干材，為木制品加工車間提供加工材料。在傳統(tǒng)的木材加工廠或木制品生成加工企業(yè)中，干燥室是其車間總體設計中的一部分。隨著市場經濟體制的形成與完善以及環(huán)保措施的嚴格化，木材干燥工藝正在從傳統(tǒng)的木制品生產企業(yè)的生產線中分離出來，形成專門的木材干燥企業(yè)。目前木材干燥已基本形成規(guī)?；a，特別是在木材進口口岸地，如我國黑龍江的綏芬河地區(qū)和內蒙古自治區(qū)的滿州里地區(qū)，有眾多專門從事木材干燥的企業(yè)。木材干燥工藝的專門化，有利于工藝實施過程中的節(jié)能化、環(huán)保化，并有效降低了運輸費

2、用。一、木材干燥室的設計任務(1)干燥方式和室型的選擇；(2)干燥室數量的計算；(3)熱力計算；(4)氣體動力計算；(5)進氣道和排氣道的計算；(6)繪制干燥室的結構圖和施工圖以及干燥車間(或工段)的布置規(guī)劃圖；(7)解決裝堆、卸堆和運輸機械化問題；(8)核算干燥成本和確定干燥技術經濟指標。本章將討論上述任務中的前五項和第八項。二、木材干燥室的設計依據在設計干燥室之前應取得下列各項資料作為設計的依據：(1)一年內應干燥處理的木料的清單，內容包括被干鋸材的樹種、規(guī)格、材積、初含水率以及所要求的終含水率和用途或干燥質量等級；(2)關于能源(蒸汽、電力等)及燃料的資料；(3)地質及地下水位資料；(4

3、)建室地區(qū)一年中最冷月份及年平均氣象資料；(5)干燥室的位置已經原材料及產品的運輸線；(6)投資總額。 由于木材干燥室的類型很多，其計算方法雖然各有特點，但總的來說，都是要確定干燥室的數量、熱力設備的能力，對于強制循環(huán)干燥室還要確定迫使氣流以一定速度通過材堆所需要的通風機的風量和風壓。本章介紹目前普遍采用的周期式強制循環(huán)空氣干燥室的設計計算方法，對于過熱蒸汽干燥室的設計計算方法，可以通過類比法進行設計與計算，但由于過熱蒸汽干燥時溫度較高，干燥速度較快。因此在熱動力、風量、進排氣道等方面的計算應區(qū)別考慮。第二節(jié) 干燥室的選型及數量的計算一、干燥方式的選擇 目前所干燥的板材均為整邊板，這樣不僅簡化

4、了木制品加工企業(yè)的機械加工程序和裝卸運輸作業(yè)的勞動力，提高出材率，而且便于加大材堆的體積，提高了干燥企業(yè)的生產效率。只有在干燥特殊用材如紡織器材木配件、軍工用材等不宜用板材形式干燥時，才采用毛料形式干燥。二、室型選擇 室型的選擇是一個比較復雜的問題，因為它涉及到投資、干燥效率、成本、安裝維修等問題。在選型時主要是結合應用單位的具體情況和干燥質量等級要求，盡可能選擇符合干燥工藝要求、運轉可靠、效率高、對設備檢查維修方便、投資許可的室型。目前干燥企業(yè)大多選擇周期式強制循環(huán)空氣干燥空。 三、干燥室數量的計算 為了完成全年干燥木材任務，所需要的干燥室的間數直接和干燥室的容量有關。由于我國實施了天然林保

5、護工程，林種多變的特點已經不復存在。而國內的速生林樹種相對單一（針葉材主要是杉木、落葉松、馬尾松；闊葉材主要是桉木和楊木），徑級也比較小。目前干燥企業(yè)主要干燥進口材，材種變化很小。北方以針葉材為主，主要是從俄羅斯和蒙古進口，而南方則是以闊葉材為主，主要從東南亞地區(qū)進口。所以干燥室的容量主要依據進口量和讓我量來確定，總的趨勢是向大容量方向發(fā)展，現在200m3的干燥室已經投入使用。 在具體確定干燥室數時，由于涉及的因子很多，在沒有統(tǒng)一的干燥基準和額定的干燥時間作依據的情況下，只能作近似于實際需要進行估算。 批量生產時設計步驟如下： (一)一間干燥室的容量 先要根據被干木料的長度確定合適的材堆的長(

6、l)、寬(b)、高(h)的尺寸和一間干燥室的裝堆數(m)，根據室內總的材堆外形體積V=mlbh（m3）就可算出一間干燥室內容納的實際材積，為： (16-1)式中： 一單間干燥室的實際容量(m3)； 材堆的容積充實系數，表示材堆的實際材積與材堆的外形體積之比。 材堆的容積充實系數按下式計算：(16-2)材堆長度充實系數，當干燥的材長等于材堆長度時取1；在干燥毛料時取0.9；材堆寬度充實系數，其數值取決于木料的加工程度、室內的氣流循環(huán)性質和堆垛的方法等，數值如下： 整邊板毛邊板快速可逆循環(huán)0.910.81逆 向 循 環(huán)0.650.56自 然 循 環(huán)0.700.60材堆高度充實系數，當板材厚度為Sm

7、m、隔條厚度為25mm，材堆在干燥過程中沿高度的干縮率平均為8%時，按下式計算： (16-3)這樣，(16-2)式可以改寫為： (16-4) 倘若用的隔條厚度與規(guī)定的尺寸不符合時，用實際隔條厚度尺寸代入可按(163)式計算容積充實系數。為了設計方便，表161給出了相應的數值，設計時可直接查詢。 當干燥室內的材堆數和材堆尺寸確定以后，參考第四章中有關室型介紹的材堆外廓與室表161 材堆容積充實系數板材厚度(mm)自然循環(huán)逆向循環(huán)快速可逆循環(huán)自然循環(huán)隔條厚度25mm隔條厚度40mm整邊板毛邊板整邊板毛邊板整邊板毛邊板整邊板毛邊板130.2330.2000.2160.1850.3170.2710.1

8、680.144160.2650.2280.2460.2110.3600.3080.1960.168190.2930.2510.2730.2340.3980.3410.2200.189220.3150.2710.2930.2510.4280.3670.2410.207250.3370.2890.3120.2670.4570.3920.2610.224300.3660.3130.3400.2910.4960.4250.2900.249350.3900.3340.3620.3100.5290.4530.3150.270400.4110.3530.3820.3270.5570.4780.3470.28

9、9450.4280.3670.3990.3420.5810.4980.3560.305500.4430.3800.4110.3520.6010.5160.3720.319550.4570.3910.4240.3630.6180.5370.3870.332600.4680.4010.4350.3720.6360.5450.4010.313700.4870.4170.4520.3890.6610.5660.4240.362800.5030.4280.4670.4000.6820.5850.4330.380900.5150.4410.4780.4100.6980.5990.4490.3931000.

10、5260.4510.4880.4190.7140.6120.4720.4051100.5350.4590.4970.4260.7270.6230.4840.4151200.5430.4660.5040.4320.7380.6260.4960.4251300.5500.4720.5110.4370.7460.6380.5050.4321400.5560.4770.5170.4420.7540.6480.5110.4371500.5620.4820.5210.4460.7610.6530.5190.455 內各部位的間距數值，就可以初步確定設計的干燥室的內部尺寸。(二)確定干燥室的年周轉次數 干燥

11、室在全年內的生產周轉次數按下式計算：(16-5)fa年周轉次數（次/年）；d年工作日（天），一般取335天，其余30天為固定維修時間；木料的干燥時間（晝夜）；裝卸料時間（晝夜），周期式干燥取0.1晝夜。當干燥木材的材種較多時，上式木料干燥時間應該是統(tǒng)計值，而不是某一樹種板材的干燥時間。因此，可以根據全年被干木料的樹種、規(guī)格和材積，參考生產單位同類型干燥工藝的干燥時間定額，用干燥時間加權平均數來確定，即：(16-6)木料平均干燥時間（晝夜）某種規(guī)格、材種木料的干燥時間（h），式中k代表一年應干燥木料的種類數。某種應干木料的材積（m3），k的意義同上。不同規(guī)格、材種木料的干燥時間參見表16-2表1

12、6-2 不同規(guī)格、材種板材干燥時間定額（h）板材厚度（cm）紅松、白松、椴木水曲柳榆、色、樺、楊木、落葉松楸木柞木、海南雜木、越南雜木初含水率（）50505050502.2以下2.3-2.72.8-3.23.3-3.73.8-4.24.3-4.74.8-5.25.3-5.75.8-6.26.3-6.76.8-7.27.3-7.77.8-8.28.3-8.78.8-9.29.3-9.750648210512515019523426528130934040845049855780108130156172206246283311342376450495565624695809611515626433

13、8413489543 598693787110212014016820931542153261969876791010521471607287110149190265335445488542596691787901171421802022613344205256257037818409387090122164207292377464552607658757856901201672092743654575696697528339831194163205242282372479579612646209289335397504628755806857表16-3 過熱蒸汽干燥木材的時間表（h）（cm）

14、度厚間時種樹紅松、白松、椴木馬尾松樺木色木202530405060701822252936465622273034405162242838483036表16-2、3中板材干燥的終含水率為10-15%。（三）干燥室間數的確定 為完成全年干燥任務所需要的干燥室數量(N)，按下式計算： (16-7)第三節(jié) 周期式空氣干燥室的熱力計算 干燥室的熱力計算項目有熱消耗量的確定、加熱器散熱面積的確定以及蒸汽消耗量的確定。 干燥室在全年內承受干燥木料的樹種、厚度和質量等級的要求各不相同，加熱設備的供熱能力也要有適應不同干燥工藝的溫度變幅范圍。因此，在熱力計算開始時要選擇被干材種中允許最高溫度操作的干燥基準作為

15、參考，并以該基準中接近基準平均溫度的第三階段(此時木材的合水率為3530)的干球溫度數值t1、相對濕度數值，作為計算有關量值時的參考依據，使計算確定加熱設備的能力不至于明顯過大或不足，避免盲目性。 如果被干材種多，批量又大，需要建造的干燥室數量多時，宜于將設計的干燥室分成兩組：一組為加熱設備能力強的、可以對易干材種進行高溫干燥的干燥室；另一組為加熱能力較弱的干燥室，用于干燥厚材和難干材種。這樣既可以節(jié)省設備費用又可以有適應生產的靈活性。 在干燥室數量不多的情況下，宜于設計常溫和高溫兩種干燥工藝都能用的干燥室，對0=0.6=0.9=1I2=I1=constT11t1T212d0d1d2dI圖16

16、-1 Id圖上的干燥過程干燥不同材種可以有比較大的適應性。為了便于計算，選擇了一種適用于干燥基本密度為0.4g/cm3、厚度為3cm 的松、杉類木材(如冷杉)的干燥基準，列出基準第三階段的溫、濕度數值，用T1和符號表示，分別為T185，=62。由于在以下的各項計算中還需要確定其它參數，可以用I-d圖繪制干燥過程圖，如圖161所示。圖上點0為新鮮空氣的狀態(tài)。新鮮空氣一般由操作室引入干燥室，其狀態(tài)大致可取為T020，78。點1表示介質進入材堆之前的介質狀態(tài)，即由上述的T1和數值確定。點2表示介質通過材堆后的狀態(tài)，從點1到點2是水分蒸發(fā)過程，在理論上是沿著等熱燴線進行的，即I2=I1，點2的位置在I

17、1=const線上來確定。為了使計算確定干燥空的進、排氣道有足夠大的通氣斷面積，可假設空氣被飽和到為90一95，這樣，點2的位置是在I2=I1=const線與9095線相交處。于是在Id圖上可以查出各項狀態(tài)參數，分別為：T020，78，d013gkg，0.87m3/kg；T185，=62，d1356g/kg，Il1025.8kJ/kg(245kcal/kg)；T276，=90，d2363g/kg。一、每小時蒸發(fā)水分量的計算 干燥室在一次周轉期間從室內材堆蒸發(fā)出來的全部水分的數量為：（kg）(16-8)式中：木材的基本密度（g/cm3）木料理論計算容量（m3），該值與有所不同，主要是取值不同所致

18、（具體見第七節(jié)的相關計算）。W1木材的初含水率（）W2木材的終含水率（）平均每小時由干燥室內蒸發(fā)出來的水分量為：（kg/h）(16-9)式中為理論計算時的干燥周期（晝夜）。 考慮到室內各部分干燥速度不均勻，當干燥緩慢部分達到指定合水率時，整個室內失去的水分已大于按上式算出的數量。因此，Mh的數值須乘以系數x，才得到計算用的每小時由室內蒸發(fā)出來的水分數量，即：（kg/h）(16-10)x的數值與木料的終含水率有關，即：W2(%)2016151212x1.11.21.3 二、循環(huán)空氣量與新鮮空氣量的確定以1kg被蒸發(fā)水分為準的新鮮空氣量g0按下式計算：（kg/kg） (16-11)每小時輸送人干燥

19、室內的新鮮空氣的體積為：（m3/h）(16-12) 每小時由干燥室排出的廢氣體積為：（m3/h）(16-13)對于強制循環(huán)干燥室來說，每小時在干燥室內循環(huán)的空氣的體積將取決于氣流穿過材堆的速度 (可在1.55.0m/s范圍內選擇)，以此來確定循環(huán)空氣量并配置通風機，因此可按下式計算：(16-14)式中：每小時在干燥室內循環(huán)的空氣體積（m3/h）在與氣流方向相垂直的平面上，經過材堆的空氣通道的有效斷面積(m2)補償系數，取1.2通過下式計算：(16-15)式中：延干燥室長度方向上材堆的數量L材堆長度（m）h材堆高度（m）系數，按下式計算：三、干燥過程中熱消耗量的確定 干燥過程中熱量的消耗主要有三

20、個部分：即預熱濕木料、蒸發(fā)木料中的水分及透過于燥室殼體的熱損失。各部分的熱量消耗均須按冬季平均條件計算，以便使干燥室能夠在嚴寒季節(jié)維持正常的干燥基準。倘若為了便于統(tǒng)計干燥成本，這時還應按年平均溫度條件計算。 (一)預熱濕木料的熱量消耗 將濕木料從室外的冬季平均溫度加熱到干燥室內的平均溫度所消耗的熱量，在計算時應分別兩種情況，倘若冬季計算用濕度在0以上，預熱1m3木料的熱消耗量按下式確定：（kJ/m3）(16-16)式中：cw絕干木材的比熱，為1.591kJ/(kg)cl水的比熱，為4.1868 kJ/(kg)干燥室內的平均溫度()，約為(T1T2）/2冬季計算溫度()，該溫度用下式確定：Twc

21、0.4Twa0.6Tch式中：Twa最冷月份的平均溫度()Tch最低溫度()在缺乏歷年的氣象資料情況下，可以用當地近5年內最冷月份的平均氣溫代替冬季計算溫度。倘若冬季計算用氣溫在零度以下，此時加熱濕木料所需要的熱量可分為四個部分：木材本身與部分吸著水加熱到指定溫度的熱量；木材內冰塊由冬季計算溫度加熱到零度的熱量；冰的融解熱量；冰融解成水后加熱到指定溫度的熱量。這時按下式確定：（kJ/m3）(16-17)式中：Wa木材吸著水含水率（），按15%計ci冰的比熱，為2.09 kJ/(kg)ri冰的熔解熱，為334.9 kJ/(kg)就年平均條件來說，預熱1m3木材的熱消耗量按下式確定：（kJ/m3）

22、(16-18)式中：全年平均氣溫()預熱期中平均每小時的熱消耗量為：(kJ/h) (16-19)式中：twu預熱所需要的時間（h），可按經驗確定，即木料每1cm厚度需要1.52h。以1kg被蒸發(fā)水分為準的用于預熱上的單位熱消耗量qwu的計算式為：（kJ/kg）(16-20) (二)木材蒸發(fā)水分的熱消耗量 由木材中每蒸發(fā)1kg水分所需要的熱量qv按下式確定：（kJ/kg）(16-21)干燥室內每小時用于蒸發(fā)水分的熱消耗量為： (kJ/h) (16-22)(三)透過干燥室殼體散失到室外空氣中單位時間的熱消耗量計算如下：（kJ/h）(16-23)式中：附加熱損系數，取1.1；殼體傳熱系數W/（m2）

23、，具體見表164；Tout干燥室外溫度（），若干燥室建造在露天，應按Twc計算；若建造在廠房內，應取室內最冷月份的平均溫度數值；C干燥室內外溫差系數，高于50，取2.0，低于50，取1.5；單位換算系數，取3.6。表164 殼體各部分的傳熱系數W/（m2）一面涂抹灰漿的磚墻，厚度以mm計：2503805106402.0471.5351.2331.035蓋有兩層油氈和下列保溫層的鋼筋混凝土天棚；厚190mm的細爐灰渣層厚350mm的細爐灰渣層1.1160.698混凝土地面的傳熱系數是墻壁的一半采用其它材料作殼體或殼體為多層結構時，的數值應按下式計算：W/（m2）(16-24)式中：1內墻壁的換熱

24、系數W/（m2），熱濕氣體介質為11.63，常壓過熱蒸汽介質為13.96；2外墻壁的換熱系數W/（m2），干燥室建在露天時為23.26，建在廠房內為11.63；墻壁各層厚度（m），墻壁的各層材料的導熱系數W/（m），參考表165。 干燥室殼體的傳熱系數應當控制在干燥時窯殼內表面不會發(fā)生水汽凝結現象的范圍內。因此，計算的數值要進行下式的檢驗：W/（m2）(16-25)式中：Tc干燥介質為T1、時的露點溫度（） 若采用固定結構的天棚：810cm厚的鋼筋混凝土板，23層油毛氈和0.51cm厚的水泥表層，這種固定構件的傳熱系數約等于4.303W(m2)，天棚中應鋪設絕熱層的厚度可按下式計算： (16-

25、26)式中：絕熱層的導熱系數，依采用的絕熱材料而異；天棚固定構件傳熱系數，為4.303W(m2)。在計算殼體墻壁熱損失時，若幾間于燥室是并排連接建造的，由于內隔墻是兩室共用的，熱損失少，可以不計算，只計算端頭干燥室的外側墻的熱損失。若干燥室建于露天，須附加10%的熱損失。以1kg被蒸發(fā)水分為準的通過殼體熱損失的單位熱消耗量： （kJ/kg）(16-27)(四)干燥過程中總的單位熱消耗量qd按下式計算：（kJ/kg）(16-28)式中：Ca附加熱損系數，為1.21.3。表165 各種材料的導熱系數材料名稱密度（g/cm3）W/（m）膨脹珍珠巖散料膨脹珍珠巖散料膨脹珍珠巖散料水泥膨脹珍珠巖制品水玻

26、璃膨脹珍珠巖制品巖棉制品礦棉酚醛礦棉板玻璃棉瀝青玻璃棉氈膨脹蛭石瀝青蛭石板水泥蛭石板石棉水泥隔熱板石棉水泥隔熱板石棉繩碳酸鎂石棉灰硅藻土石棉灰脲醛泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料鍋爐爐渣鍋爐爐渣礦渣磚鋸末軟木板膠合板硬質纖維板松和云杉（垂直木紋）松和云杉（順木紋）玻璃混凝土板水泥石油瀝青油氈、油紙、焦油紙建筑用氈浮石填料（每塊約1020mm）純鋁杜拉鋁建筑鋼鑄鐵件磚砌圬土空心磚墻礦渣磚墻水泥砂漿混合砂漿鋼筋混凝土3001209035020030080150150200100100100130150500500300590730240490280380203050100070011002

27、5025060070055055025001930190060015030027102790785072001800140015001800170024000.1160.0580.0460.1160.0560.0650.0350.0380.0690.0690.0580.0580.0510.070.0870.1390.1280.0930.100.210.0770.0860.0850.110.0460.0460.0580.2900.2200.4180.0930.0690.1740.2090.1740.3490.670.710.790.300.1740.05801550.0

28、00.8140.6390.6970.9300.8721.546四、加熱器散熱面積的確定應當由加熱器供給的熱量為蒸發(fā)水分的熱消耗量和透過干燥室殼體的熱損失。預熱期間的熱消耗量主要是由噴射的蒸汽供熱，由加熱器供熱占的比重較小，在計算加熱器時不需考慮。這樣，每小時應由加熱器供給的熱消耗量按下式計算：（kJ/h）(16-29)式中Ca取1.2。干燥室內應具有的加熱器的散熱表面積Fe為：（m2）(16-30)式中：Cb考慮到加熱不均勻和管子阻塞的后備系數取值為1.11.3；加熱管的傳熱系數W/(m2)，依加熱器的類型而異；Tsg加熱器內飽和蒸汽的溫度，因蒸汽壓力而異。干燥中的工作表壓力一般為0.30.5

29、MPa。單位轉換系數，數值為3.6。各類加熱器的值與氣流通過加熱器表面的速度有關，將隨氣流速度的增加而增加，對肋形管加熱器來說，一般以氣流速度達到2.53.5m/s為好。 在未知室內應配置多少加熱器時，為了計算干燥介質通過加熱器表面的實際速度 來確定值，可以參考下列加熱器表面積(m2)與室內實際材積(m3)的經驗配比數值選定，進行初步運算至符合設計要求，即：常規(guī)干燥室(以熱濕空氣為介質)為48m2/m3過熱蒸汽干燥室為820m2/m3。 的數值按下式計算確定：（m/s）(16-31)式中：干燥室內循環(huán)的干燥介質的數量（m3/h）；Fe介質自由通過加熱器的有效面積（m2）。該面積通過下式確定：（

30、m2）(16-32)式中：Fh安裝有加熱器的氣道的斷面積（m2），此斷面積和氣流方向垂直；Ft氣道中被加熱管和散熱片所占據的斷面積（m2）。有的加熱器需要用標準狀態(tài)空氣(溫度為0，氣壓為0.10133MPa)的循環(huán)速度來確定值，這時可按下式換算：（m/s）(16-33)式中：通過加熱器介質的密度（kg/m3）；標準空氣的比重（kg/m3）。同一風速流經加熱管表面時，加熱管的傳熱系數K值因加熱管的類型而異。平滑管要比鑄鐵肋型的值大，所以平滑管的取值要小些，而其他類型要大些。 五、干燥車間蒸汽消耗量的確定 確定一間干燥室和干燥車間每小時的蒸汽消耗量的主要目的在于考慮鍋爐的負荷，并選用合適的蒸汽管和

31、冷凝水管的管徑。其次是計算以1m3木料為準的蒸汽消耗量，以便核算干燥成本。 (一)預熱期間干燥室內每小時的蒸汽消耗量按下式計算：（kg/h）(16-34)式中：Cl未經計算的熱損失系數，取1.2；Iv、Ico分別為蒸汽和凝結水的焓，當蒸汽壓力為0.5MPa（表壓力）時，二者的差約為2093kJ/kg，當蒸汽壓力為0.3MPa（表壓力）時，約為2135kJ/kg。(二)干燥期間室內每小時的蒸汽消耗量按下式計算：（kg/h）(16-35)(三)整個干燥車間每小時的蒸汽消耗量按下式計算： （kg/h）(16-36)式中：Nwu、Nv預熱和加熱時干燥室的數量。（四）干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量Gv按

32、下式確定：(16-37) (五)蒸汽管徑的確定 蒸汽主管的直徑與通向加熱器的蒸汽管的直徑ds必須不低于按下式算出的數值：（m）(16-38)式中：Gmax每小時通過管子的最大蒸汽量(kg/h)；蒸汽的密度（g/cm3）；蒸汽在管內流動的速度（m/s），約為25m/s。(六)凝結水輸送管的直徑dco按下式確定：(16-39)式中：凝結水的密度（g/cm3），約為0.96g/cm3；凝結水在管內流動的速度（m/s），約為0.51m/s。根據冷凝水的量來選配疏水器。第四節(jié) 常壓過熱蒸汽干燥室的計算要點在設計用常壓過熱蒸汽為介質的干燥室時，需要考慮由于介質溫度高(以100起點)，穿透力強，以及殼體經受

33、的溫、濕度變幅要比常規(guī)干燥室的大，容易引起干燥室的殼體及金屬設備的腐蝕等特點，在選用材料時必須予以注意。實踐表明，未經有效的防腐蝕處理的一般土建材料(如磚等)以及黑色金屬構件等是不耐久的，使用一年左右時間就會嚴重降低品質，需要大修甚至更換，否則就難于滿足工藝操作要求，并額外增加蒸汽消耗。所以，這類干操室要求完體的密閉和保溫性要好，并能夠耐腐蝕。此外，要求加熱器的放熱能力要強，這樣才能既滿足工藝要求又能經久耐用。 過熱蒸汽干燥室的計算方法和引用的計算式基本上和濕空氣為介質的常規(guī)干燥室的相同。其中所不同的是：計算用的溫度高(大于100)；介質狀態(tài)參數根據過熱蒸汽介質狀態(tài)參數圖、表選用；水分蒸發(fā)所必

34、須的熱耗量要另行計算。其余的計算都可參照蒸汽干燥室的計算順序和公式進行。 一、干燥室數量的計算參考表163，用公式(16-4)和(16-6)確定。 二、熱力計算這里僅敘述與常規(guī)干燥室計算的不同之處。 (一)廢氣量和循環(huán)介質量的確定 過熱蒸汽干燥室無需計算新鮮空氣量，因為室內需要的介質是依靠木材中蒸發(fā)的水蒸汽和噴蒸管噴時的蒸汽，經過加熱器過熱形成過熱蒸汽進行補充的，在干燥過程中無需也不允許補充新鮮空氣。目前國內建造的常壓過熱蒸汽干燥室之所以設有進氣口，是為了在干燥結束后使材堆較快地降溫而從室外引入空氣用的；另外，在不能用過熱蒸汽干燥某些樹種時，也便于改為常規(guī)干燥工藝。 1廢氣量的確定：每小時由干

35、燥室排出的廢氣的體積按下式計算： （m3/h）(16-40)式中：v2t2狀態(tài)時的過熱蒸汽的比容(m3/kg)。 2每小時干燥室內循環(huán)介質量Vw的確定：由于過熱蒸汽很容易放熱給濕木材而迅速降溫，如果穿過材堆的氣流速度低，在材堆高度方向有較大的溫度差易使干燥不均勻，所以可以根據介質穿過材堆所需要的循環(huán)速度來確定Vw?？紤]到干燥工藝的需要并兼顧經濟效益，的數值可在24m/s范圍內選取，材堆寬度大的應選取速度大的數值。這樣，Vw按(16-14)式計算： 按上式算得的數值需要用蒸發(fā)水分消耗熱量所必需的循環(huán)介質量Vc來檢驗，即應該使選用的VwVc，按水分蒸發(fā)消耗的熱量確定Vc的計算方法如下：(1)蒸發(fā)1

36、kg水分所需要的循環(huán)介質的重量gc按下式計算：(16-41)式中：qv木材經過預熱后，蒸發(fā)1kg水分所需要的熱量(kJ/kg)；1kg過熱蒸汽溫度由t1(按基準規(guī)定材堆入口處介質的溫度)降低到t2(材堆出口處介質的溫度)時放出的熱量(kcal/kg)。在t100記時，計算中采取的t2不得小于105，一般可取t1t210；ct過熱蒸汽的比熱kJ/(kg)，在140范圍內，其值約為2.01；rlw在一個大氣壓力下，溫寬為100時水的汽化熱等于2260.8kJ/kg；qb每蒸發(fā)1kg水，克服木材中的水分子與木材分子間的結合力消耗的熱量（kJ/kg）。(2)干燥室內每小時循環(huán)介質的體積按下式計算。（m

37、3/h）(16-42)式中：v1t1時蒸汽的比容（m3/ kg）。 (二)用公式(7-16)、(7-17)和(7-18)計算預熱1m3木材的熱消耗量Qwu時，式中的為木材預熱應達到的溫度，取100。 在用(7-19)式計算預熱期中平均每小時的熱消耗量時，式中木材預熱需要的時間twu可參考下列數據(室內介質2.53.0m/s)：針葉樹材厚度（mm）冬季（h）夏季（h）255070345234 對于樺木和水青岡木材，在相同條件下可分別取1.2倍和1.46倍的值。 (三)干燥階段蒸發(fā)水分消耗的熱量的計算 這個階段消耗的熱量包括三個部分：將木材中已預熱達到100的水變?yōu)轱柡驼羝盏钠瘽摕幔╮v）；

38、將100的水蒸汽過熱到基準規(guī)定的溫度(t1)所需要的熱量；克服木材中的水分與木材分子間的結合力所消耗的熱量(平均約為58.6kJ/kg)。所以蒸發(fā)1kg水分所需要的熱消耗量為： (kJ/kg) (16-43)式中：Qb克服木材中的水分與木材分子間的結合力所消耗的熱量，約為58.6kJ/kg。每小時用于水分蒸發(fā)的熱消耗量仍按(16-22)式計算。第五節(jié) 干燥室的氣體動力計算 干燥空氣體動力計算的主要任務是：選擇通風機的類型和風機號；確定通風機的轉數和功率。 為了選擇通風機并確定其轉數和功率，必須先確定通風機應有的風量和風壓。 通風機的風量，對于一般的強制循環(huán)干燥室來說，取決于室環(huán)繞材堆循環(huán)的氣體

39、量Vw。 通風機產生的風壓，在封閉循環(huán)系統(tǒng)的干燥室內，必須能夠克服氣體由通風出風口起回到送風口的整圈流動過程中所遇到的阻力。 一、干燥室內氣體運動阻力的計算 通風機的壓頭(即風壓)分為克服局部阻力、摩擦阻力所需要的靜壓力和使氣體通過風機產生一定出口速度所需要的動壓力。 對于封閉循環(huán)系統(tǒng)干燥室的氣體動力計算中，由于風機的壓力只須用來克服氣體循環(huán)過程中的局部阻力Fpr(和管道的形狀有關)和直線段的摩擦阻力Fsr所引起的壓力損失，不需要計算動壓力。所以風機的風壓H為全部靜壓力之和，即：（Pa）(16-44)式中：氣體與通道壁之間的摩擦系數；氣體的密度(kg/m3)；氣體流速(m/s)；lc氣體通道周

40、邊長度(m)；L氣體通道長度(m)；Fc氣體通道斷面積(m2)；局部阻力系數。 為了便于計算氣流的阻力，應當編構干燥室內介質循環(huán)的流程圖，并注明各區(qū)段的號碼劃分計算段，如圖16-2所示。 一般強制循環(huán)干燥室內的介質流程，大致可劃分為這樣幾個計算段：加熱裝置；轉向擋板和軸流通風機的機殼；直線氣道；鋸材材堆；氣流從一個區(qū)段轉向另一區(qū)段的局部阻力(彎道、斷面驟然縮小或擴大等)。 (一)加熱裝置 加熱器的阻力只能用局部阻力系數和氣流速度來估計。 1、就鑄鐵肋形管加熱器來說：(Pa) (16-45)式中：肋型管加熱器的阻力系數；m肋型管的列數。肋型管加熱器的阻力系數用下列經驗公式計算：加熱管作平行排列（

41、順排）時： (16-46)加熱管作斜紋交錯排列（叉排）時：(16-47)式中n是沿著氣流方向的管子的行數。 2、就平滑鋼管來說：(16-48)式中：C空氣運動的阻力系數，按圖16-3查??；m管子的列數。 3、就板狀加熱器開說，的數值可由生產加熱器的工廠樣品介紹查出。(二) 轉向擋板和軸流式通風機的機殼 氣流通過達部分區(qū)段所產生的局部阻力按下式計算：(Pa)（16-49）通風機串裝在縱軸上時，值可采取等于2.5；通風機裝在橫軸上時，值可采取等于0.8；圖163在管子作斜紋交叉式排列而管子間中心距離s2d時，公式(16-47)中的C值圖162 室內干燥介質循環(huán)系統(tǒng)示意圖1氣道 2板式加熱器 3、1

42、4彎道 4、13側氣道 5、12直角彎道 6、9驟然縮小7、10材堆 8、11驟然擴大 15風機機殼 軸上只裝一臺通風機時，為0.5。按下式計算：（m/s）（16-50）式中：D通風機葉輪直徑（m）；n通風機臺數。 通風機在未選定之前，可以先按生產上常用通風機的規(guī)格進行估計。 (三)斷面固定的直線氣道 直線氣道主要是指材堆與墻壁之間、材堆上方擋板與天棚之間的氣體通道而言。直線氣道對氣流的阻力按下式確定：（Pa）（16-51）式中，摩擦系數取值為：金屬氣道為0.016，粗糙氣道為0.03，平整磚氣道為0.04。(四)材堆的阻力 克服材堆阻力所需要的壓頭損失按下式確定：（Pa）（16-52）式中：

43、 氣體在進人材堆之前的運動速度(m/s)； 氣體通過材堆的阻力系數。 對于橫向水平強制循環(huán)的、不留空格的材堆，的數值用圖144查出。 對于橫向水平循環(huán)但留有空格的材堆，的數值可用下列計算式確定：板材厚度(mm)圖16-4 材堆阻力系數曲線圖 (16-53)式中：n材堆寬度方向的木板數量；a隔條的寬度(m)；s木料的厚度(m)；b一塊板的寬度(m)。 (五)其它各種局部阻力 各種局部阻力，例如轉彎、氣道斷面縮小或擴大等，均按局部阻力計算式計算：（Pa）（16-54）式中阻力系數的數值因局部阻力發(fā)生的條件而異，按局部阻力系數表(表16610)查出。 管子斷面作長方式bh時，則必須根據表16-7內所

44、列的的數值乘以系數，系數依b/h的大小而異：b/h0.250.500.660.801.01.251.51.752.02.53.07.51.81.51.31.171.00.80.670.550.460.40.370.6排氣管（附有蓋罩）上的轉向器，；保護網（在網的有效斷面約為80%時），；直氣道口，方變圓氣道口，。表166 彎管局部阻力系數的值回轉角回轉角901.11350.251200.551500.20表167 圓形管或方形管以90角分支時的局部阻力系數的值曲率半徑對管子直徑的比值R:d曲率半徑對管子直徑的比值R:d0.750.51.51.1751.000.252.00.151.250.20

45、表178 氣流驟然縮小處的局部阻力系數的值(根據縮小后的速度)兩斷面之比f:F兩斷面之比f:F0.10.30.50.60.290.250.180.130.70.80.91.00.080.040.010表178 氣流驟然擴大處的局部阻力系數的值（根據擴大前的流速）兩斷面之比f:F兩斷面之比f:F0.00.10.20.30.41.00.810.640.480.360.50.60.70.80.90.250.160.10.050.01表169 轉成不均勻氣流的擴大管的局部阻力系數的值 (根據膨脹前的速度)F/f1015202530451.251.501.752.002.252.500.010.020.

46、030.040.050.060.020.030.050.060.080.100.030.050.070.100.130.150.040.080.110.150.190.230.050.110.150.210.270.320.060.130.200.270.340.40二、通風機的選擇及所需功率的確定 通風機所應有的風量應等于或大于干燥室內循環(huán)介質量Vc(m3/h)。倘若室內配置n臺風機，每一臺風機所應有的風量Vi為：（m3/h）（16-55） 對于氣流每循環(huán)次要通過材堆兩次的側向通風干燥室來說，用二分之一的循環(huán)介風量Vc來確定Vi。 選擇風機時用的風壓，是標準空氣(壓力等于0.10133MPa

47、，溫度等于20)下的規(guī)格壓頭Hs，需要將計算的實際壓頭Hahq按下式進行換算：（Pa）（16-56）式中：、標準狀態(tài)空氣和實際空氣的密度（kg/m3），其中標準狀態(tài)空氣密度為1200kg/m3。 通風機所需要的功率：通風機的功率可以直接查產品目錄確定。 整個干燥車間消耗的功率：PPin（KW）（16-57）式中：Pi每組通風機的安裝功率（kW）；n全干燥車間通風機的組數。干燥車間全年的電力消耗量為：=33524P（Kw/a）第六節(jié) 進氣道和排氣道的計算 以熱濕空氣為介質的干燥室必須設置進、排氣道，氣道的斷面積At大體上可按下式確定：（m2）（16-58）式中：Vth每小時被干燥室吸入新鮮空氣或

48、排出廢氣的體積（m3），用公式（16-12）或（16-13）計算。氣道內介質流速（m/s），自然循環(huán)取12，強制循環(huán)取25。自然循環(huán)干燥室的排氣道應符合下列條件：（Pa）（16-59）式中：Ptr排氣道中氣流的阻力(Pa)；hch煙囪高度（m）；室外空氣的密度（kg/m3），按夏季最高氣溫條件確定；由干燥室排出的廢氣的密度（kg/m3）。由上式反推煙囪的高度hch。 強制循環(huán)干燥室的廢氣是靠風機的風壓排出的，它與室內外氣體密度的差異無關，所以不需要計算排氣囪的高度。 對于過熱蒸汽干燥室需要設置排氣道，用來排除干燥時形成的過量水蒸汽，并使室內外氣體壓力相等。排氣道的斷面按(16-55)式計算，式

49、中的Vth用(16-39)式計算，氣道內的介質的流速約為5m/s 過熱蒸汽干燥室從工藝上來說無須設置進氣道，但為了干燥結束后降溫快一些，可以按排氣道斷面尺寸設置進氣道，用于冷卻時引入室外冷空氣。 生產單位一般采用在軸流式風機前后配置2020到3535cm尺寸的進、排氣道斷面；容量10m3左右木料的小型干燥室，采用1010到1515cm尺寸的斷面。第七節(jié) 周期式頂風機（短軸）型空氣干燥室計算示例一、設計條件設上海某一木材廠全年要干燥5000m3鋸樹，被干木料的樹種、規(guī)格和用途如表1611所示。表1711 被干木料的樹種、規(guī)格和用途樹種木料名稱厚度（mm）長度（m）初含水率W1(%)終含水率W2(%)數量（m3）用途馬尾松馬尾松白松樺木色木整邊板整邊板整邊板整邊板整邊板306030402244444606060606016161612121500150010001000500建筑材建筑材建筑材家具材家具材上海地區(qū)年平均氣溫15.6，全年最冷月份平均氣溫3.7，最低氣溫-14。工廠有電力、蒸汽供應。供汽表壓力為0.30.4MPa。二、干燥室數量的計寡(一)規(guī)定材堆和干燥室的尺寸 材堆的外形尺寸和堆數：長度（l）4.0m寬度（b）1.8m高度（h）2.6m堆數（m）2干燥室的內部尺