第十六章木材干燥室的设计1.doc

第十六章 木树干燥室的设计第一节 设计任务和依据 木材干燥就是要根据不同木制品的质量要求，降制材车间加工的温锯材干燥成不同质量等级和数量的干材，为木制品加工车间提供加工材料。在传统的木材加工厂或木制品生成加工企业中，干燥室是其车间总体设计中的一部分。随着市场经济体制的形成与完善以及环保措施的严格化，木材干燥工艺正在从传统的木制品生产企业的生产线中分离出来，形成专门的木材干燥企业。目前木材干燥已基本形成规模化生产，特别是在木材进口口岸地，如我国黑龙江的绥芬河地区和内蒙古自治区的满州里地区，有众多专门从事木材干燥的企业。木材干燥工艺的专门化，有利于工艺实施过程中的节能化、环保化，并有效降低了运输费用。一、木材干燥室的设计任务(1)干燥方式和室型的选择；(2)干燥室数量的计算；(3)热力计算；(4)气体动力计算；(5)进气道和排气道的计算；(6)绘制干燥室的结构图和施工图以及干燥车间(或工段)的布置规划图；(7)解决装堆、卸堆和运输机械化问题；(8)核算干燥成本和确定干燥技术经济指标。本章将讨论上述任务中的前五项和第八项。二、木材干燥室的设计依据在设计干燥室之前应取得下列各项资料作为设计的依据：(1)一年内应干燥处理的木料的清单，内容包括被干锯材的树种、规格、材积、初含水率以及所要求的终含水率和用途或干燥质量等级；(2)关于能源(蒸汽、电力等)及燃料的资料；(3)地质及地下水位资料；(4)建室地区一年中最冷月份及年平均气象资料；(5)干燥室的位置已经原材料及产品的运输线；(6)投资总额。 由于木材干燥室的类型很多，其计算方法虽然各有特点，但总的来说，都是要确定干燥室的数量、热力设备的能力，对于强制循环干燥室还要确定迫使气流以一定速度通过材堆所需要的通风机的风量和风压。本章介绍目前普遍采用的周期式强制循环空气干燥室的设计计算方法，对于过热蒸汽干燥室的设计计算方法，可以通过类比法进行设计与计算，但由于过热蒸汽干燥时温度较高，干燥速度较快。因此在热动力、风量、进排气道等方面的计算应区别考虑。第二节 干燥室的选型及数量的计算一、干燥方式的选择 目前所干燥的板材均为整边板，这样不仅简化了木制品加工企业的机械加工程序和装卸运输作业的劳动力，提高出材率，而且便于加大材堆的体积，提高了干燥企业的生产效率。只有在干燥特殊用材如纺织器材木配件、军工用材等不宜用板材形式干燥时，才采用毛料形式干燥。二、室型选择 室型的选择是一个比较复杂的问题，因为它涉及到投资、干燥效率、成本、安装维修等问题。在选型时主要是结合应用单位的具体情况和干燥质量等级要求，尽可能选择符合干燥工艺要求、运转可靠、效率高、对设备检查维修方便、投资许可的室型。目前干燥企业大多选择周期式强制循环空气干燥空。 三、干燥室数量的计算 为了完成全年干燥木材任务，所需要的干燥室的间数直接和干燥室的容量有关。由于我国实施了天然林保护工程，林种多变的特点已经不复存在。而国内的速生林树种相对单一（针叶材主要是杉木、落叶松、马尾松；阔叶材主要是桉木和杨木），径级也比较小。目前干燥企业主要干燥进口材，材种变化很小。北方以针叶材为主，主要是从俄罗斯和蒙古进口，而南方则是以阔叶材为主，主要从东南亚地区进口。所以干燥室的容量主要依据进口量和让我量来确定，总的趋势是向大容量方向发展，现在200m3的干燥室已经投入使用。 在具体确定干燥室数时，由于涉及的因子很多，在没有统一的干燥基准和额定的干燥时间作依据的情况下，只能作近似于实际需要进行估算。 批量生产时设计步骤如下： (一)一间干燥室的容量 先要根据被干木料的长度确定合适的材堆的长(l)、宽(b)、高(h)的尺寸和一间干燥室的装堆数(m)，根据室内总的材堆外形体积V=mlbh（m3）就可算出一间干燥室内容纳的实际材积，为： (16-1)式中： 一单间干燥室的实际容量(m3)； 材堆的容积充实系数，表示材堆的实际材积与材堆的外形体积之比。 材堆的容积充实系数按下式计算：(16-2)材堆长度充实系数，当干燥的材长等于材堆长度时取1；在干燥毛料时取0.9；材堆宽度充实系数，其数值取决于木料的加工程度、室内的气流循环性质和堆垛的方法等，数值如下： 整边板毛边板快速可逆循环0.910.81逆 向 循 环0.650.56自 然 循 环0.700.60材堆高度充实系数，当板材厚度为Smm、隔条厚度为25mm，材堆在干燥过程中沿高度的干缩率平均为8%时，按下式计算： (16-3)这样，(16-2)式可以改写为： (16-4) 倘若用的隔条厚度与规定的尺寸不符合时，用实际隔条厚度尺寸代入可按(163)式计算容积充实系数。为了设计方便，表161给出了相应的数值，设计时可直接查询。 当干燥室内的材堆数和材堆尺寸确定以后，参考第四章中有关室型介绍的材堆外廓与室表161 材堆容积充实系数板材厚度(mm)自然循环逆向循环快速可逆循环自然循环隔条厚度25mm隔条厚度40mm整边板毛边板整边板毛边板整边板毛边板整边板毛边板130.2330.2000.2160.1850.3170.2710.1680.144160.2650.2280.2460.2110.3600.3080.1960.168190.2930.2510.2730.2340.3980.3410.2200.189220.3150.2710.2930.2510.4280.3670.2410.207250.3370.2890.3120.2670.4570.3920.2610.224300.3660.3130.3400.2910.4960.4250.2900.249350.3900.3340.3620.3100.5290.4530.3150.270400.4110.3530.3820.3270.5570.4780.3470.289450.4280.3670.3990.3420.5810.4980.3560.305500.4430.3800.4110.3520.6010.5160.3720.319550.4570.3910.4240.3630.6180.5370.3870.332600.4680.4010.4350.3720.6360.5450.4010.313700.4870.4170.4520.3890.6610.5660.4240.362800.5030.4280.4670.4000.6820.5850.4330.380900.5150.4410.4780.4100.6980.5990.4490.3931000.5260.4510.4880.4190.7140.6120.4720.4051100.5350.4590.4970.4260.7270.6230.4840.4151200.5430.4660.5040.4320.7380.6260.4960.4251300.5500.4720.5110.4370.7460.6380.5050.4321400.5560.4770.5170.4420.7540.6480.5110.4371500.5620.4820.5210.4460.7610.6530.5190.455 内各部位的间距数值，就可以初步确定设计的干燥室的内部尺寸。(二)确定干燥室的年周转次数 干燥室在全年内的生产周转次数按下式计算：(16-5)fa年周转次数（次/年）；d年工作日（天），一般取335天，其余30天为固定维修时间；木料的干燥时间（昼夜）；装卸料时间（昼夜），周期式干燥取0.1昼夜。当干燥木材的材种较多时，上式木料干燥时间应该是统计值，而不是某一树种板材的干燥时间。因此，可以根据全年被干木料的树种、规格和材积，参考生产单位同类型干燥工艺的干燥时间定额，用干燥时间加权平均数来确定，即：(16-6)木料平均干燥时间（昼夜）某种规格、材种木料的干燥时间（h），式中k代表一年应干燥木料的种类数。某种应干木料的材积（m3），k的意义同上。不同规格、材种木料的干燥时间参见表16-2表16-2 不同规格、材种板材干燥时间定额（h）板材厚度（cm）红松、白松、椴木水曲柳榆、色、桦、杨木、落叶松楸木柞木、海南杂木、越南杂木初含水率（）50505050502.2以下2.3-2.72.8-3.23.3-3.73.8-4.24.3-4.74.8-5.25.3-5.75.8-6.26.3-6.76.8-7.27.3-7.77.8-8.28.3-8.78.8-9.29.3-9.7506482105125150195234265281309340408450498557801081301561722062462833113423764504955656246958096115156264338413489543 598693787110212014016820931542153261969876791010521471607287110149190265335445488542596691787901171421802022613344205256257037818409387090122164207292377464552607658757856901201672092743654575696697528339831194163205242282372479579612646209289335397504628755806857表16-3 过热蒸汽干燥木材的时间表（h）（cm）度厚间时种树红松、白松、椴木马尾松桦木色木202530405060701822252936465622273034405162242838483036表16-2、3中板材干燥的终含水率为10-15%。（三）干燥室间数的确定 为完成全年干燥任务所需要的干燥室数量(N)，按下式计算： (16-7)第三节 周期式空气干燥室的热力计算 干燥室的热力计算项目有热消耗量的确定、加热器散热面积的确定以及蒸汽消耗量的确定。 干燥室在全年内承受干燥木料的树种、厚度和质量等级的要求各不相同，加热设备的供热能力也要有适应不同干燥工艺的温度变幅范围。因此，在热力计算开始时要选择被干材种中允许最高温度操作的干燥基准作为参考，并以该基准中接近基准平均温度的第三阶段(此时木材的合水率为3530)的干球温度数值t1、相对湿度数值，作为计算有关量值时的参考依据，使计算确定加热设备的能力不至于明显过大或不足，避免盲目性。 如果被干材种多，批量又大，需要建造的干燥室数量多时，宜于将设计的干燥室分成两组：一组为加热设备能力强的、可以对易干材种进行高温干燥的干燥室；另一组为加热能力较弱的干燥室，用于干燥厚材和难干材种。这样既可以节省设备费用又可以有适应生产的灵活性。 在干燥室数量不多的情况下，宜于设计常温和高温两种干燥工艺都能用的干燥室，对0=0.6=0.9=1I2=I1=constT11t1T212d0d1d2dI图16-1 Id图上的干燥过程干燥不同材种可以有比较大的适应性。为了便于计算，选择了一种适用于干燥基本密度为0.4g/cm3、厚度为3cm 的松、杉类木材(如冷杉)的干燥基准，列出基准第三阶段的温、湿度数值，用T1和符号表示，分别为T185，=62。由于在以下的各项计算中还需要确定其它参数，可以用I-d图绘制干燥过程图，如图161所示。图上点0为新鲜空气的状态。新鲜空气一般由操作室引入干燥室，其状态大致可取为T020，78。点1表示介质进入材堆之前的介质状态，即由上述的T1和数值确定。点2表示介质通过材堆后的状态，从点1到点2是水分蒸发过程，在理论上是沿着等热烩线进行的，即I2=I1，点2的位置在I1=const线上来确定。为了使计算确定干燥空的进、排气道有足够大的通气断面积，可假设空气被饱和到为90一95，这样，点2的位置是在I2=I1=const线与9095线相交处。于是在Id图上可以查出各项状态参数，分别为：T020，78，d013gkg，0.87m3/kg；T185，=62，d1356g/kg，Il1025.8kJ/kg(245kcal/kg)；T276，=90，d2363g/kg。一、每小时蒸发水分量的计算 干燥室在一次周转期间从室内材堆蒸发出来的全部水分的数量为：（kg）(16-8)式中：木材的基本密度（g/cm3）木料理论计算容量（m3），该值与有所不同，主要是取值不同所致（具体见第七节的相关计算）。W1木材的初含水率（）W2木材的终含水率（）平均每小时由干燥室内蒸发出来的水分量为：（kg/h）(16-9)式中为理论计算时的干燥周期（昼夜）。 考虑到室内各部分干燥速度不均匀，当干燥缓慢部分达到指定合水率时，整个室内失去的水分已大于按上式算出的数量。因此，Mh的数值须乘以系数x，才得到计算用的每小时由室内蒸发出来的水分数量，即：（kg/h）(16-10)x的数值与木料的终含水率有关，即：W2(%)2016151212x1.11.21.3 二、循环空气量与新鲜空气量的确定以1kg被蒸发水分为准的新鲜空气量g0按下式计算：（kg/kg） (16-11)每小时输送人干燥室内的新鲜空气的体积为：（m3/h）(16-12) 每小时由干燥室排出的废气体积为：（m3/h）(16-13)对于强制循环干燥室来说，每小时在干燥室内循环的空气的体积将取决于气流穿过材堆的速度 (可在1.55.0m/s范围内选择)，以此来确定循环空气量并配置通风机，因此可按下式计算：(16-14)式中：每小时在干燥室内循环的空气体积（m3/h）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(m2)补偿系数，取1.2通过下式计算：(16-15)式中：延干燥室长度方向上材堆的数量L材堆长度（m）h材堆高度（m）系数，按下式计算：三、干燥过程中热消耗量的确定 干燥过程中热量的消耗主要有三个部分：即预热湿木料、蒸发木料中的水分及透过于燥室壳体的热损失。各部分的热量消耗均须按冬季平均条件计算，以便使干燥室能够在严寒季节维持正常的干燥基准。倘若为了便于统计干燥成本，这时还应按年平均温度条件计算。 (一)预热湿木料的热量消耗 将湿木料从室外的冬季平均温度加热到干燥室内的平均温度所消耗的热量，在计算时应分别两种情况，倘若冬季计算用湿度在0以上，预热1m3木料的热消耗量按下式确定：（kJ/m3）(16-16)式中：cw绝干木材的比热，为1.591kJ/(kg)cl水的比热，为4.1868 kJ/(kg)干燥室内的平均温度()，约为(T1T2）/2冬季计算温度()，该温度用下式确定：Twc0.4Twa0.6Tch式中：Twa最冷月份的平均温度()Tch最低温度()在缺乏历年的气象资料情况下，可以用当地近5年内最冷月份的平均气温代替冬季计算温度。倘若冬季计算用气温在零度以下，此时加热湿木料所需要的热量可分为四个部分：木材本身与部分吸着水加热到指定温度的热量；木材内冰块由冬季计算温度加热到零度的热量；冰的融解热量；冰融解成水后加热到指定温度的热量。这时按下式确定：（kJ/m3）(16-17)式中：Wa木材吸着水含水率（），按15%计ci冰的比热，为2.09 kJ/(kg)ri冰的熔解热，为334.9 kJ/(kg)就年平均条件来说，预热1m3木材的热消耗量按下式确定：（kJ/m3）(16-18)式中：全年平均气温()预热期中平均每小时的热消耗量为：(kJ/h) (16-19)式中：twu预热所需要的时间（h），可按经验确定，即木料每1cm厚度需要1.52h。以1kg被蒸发水分为准的用于预热上的单位热消耗量qwu的计算式为：（kJ/kg）(16-20) (二)木材蒸发水分的热消耗量 由木材中每蒸发1kg水分所需要的热量qv按下式确定：（kJ/kg）(16-21)干燥室内每小时用于蒸发水分的热消耗量为： (kJ/h) (16-22)(三)透过干燥室壳体散失到室外空气中单位时间的热消耗量计算如下：（kJ/h）(16-23)式中：附加热损系数，取1.1；壳体传热系数W/（m2），具体见表164；Tout干燥室外温度（），若干燥室建造在露天，应按Twc计算；若建造在厂房内，应取室内最冷月份的平均温度数值；C干燥室内外温差系数，高于50，取2.0，低于50，取1.5；单位换算系数，取3.6。表164 壳体各部分的传热系数W/（m2）一面涂抹灰浆的砖墙，厚度以mm计：2503805106402.0471.5351.2331.035盖有两层油毡和下列保温层的钢筋混凝土天棚；厚190mm的细炉灰渣层厚350mm的细炉灰渣层1.1160.698混凝土地面的传热系数是墙壁的一半采用其它材料作壳体或壳体为多层结构时，的数值应按下式计算：W/（m2）(16-24)式中：1内墙壁的换热系数W/（m2），热湿气体介质为11.63，常压过热蒸汽介质为13.96；2外墙壁的换热系数W/（m2），干燥室建在露天时为23.26，建在厂房内为11.63；墙壁各层厚度（m），墙壁的各层材料的导热系数W/（m），参考表165。 干燥室壳体的传热系数应当控制在干燥时窑壳内表面不会发生水汽凝结现象的范围内。因此，计算的数值要进行下式的检验：W/（m2）(16-25)式中：Tc干燥介质为T1、时的露点温度（） 若采用固定结构的天棚：810cm厚的钢筋混凝土板，23层油毛毡和0.51cm厚的水泥表层，这种固定构件的传热系数约等于4.303W(m2)，天棚中应铺设绝热层的厚度可按下式计算： (16-26)式中：绝热层的导热系数，依采用的绝热材料而异；天棚固定构件传热系数，为4.303W(m2)。在计算壳体墙壁热损失时，若几间于燥室是并排连接建造的，由于内隔墙是两室共用的，热损失少，可以不计算，只计算端头干燥室的外侧墙的热损失。若干燥室建于露天，须附加10%的热损失。以1kg被蒸发水分为准的通过壳体热损失的单位热消耗量： （kJ/kg）(16-27)(四)干燥过程中总的单位热消耗量qd按下式计算：（kJ/kg）(16-28)式中：Ca附加热损系数，为1.21.3。表165 各种材料的导热系数材料名称密度（g/cm3）W/（m）膨胀珍珠岩散料膨胀珍珠岩散料膨胀珍珠岩散料水泥膨胀珍珠岩制品水玻璃膨胀珍珠岩制品岩棉制品矿棉酚醛矿棉板玻璃棉沥青玻璃棉毡膨胀蛭石沥青蛭石板水泥蛭石板石棉水泥隔热板石棉水泥隔热板石棉绳碳酸镁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锅炉炉渣锅炉炉渣矿渣砖锯末软木板胶合板硬质纤维板松和云杉（垂直木纹）松和云杉（顺木纹）玻璃混凝土板水泥石油沥青油毡、油纸、焦油纸建筑用毡浮石填料（每块约1020mm）纯铝杜拉铝建筑钢铸铁件砖砌圬土空心砖墙矿渣砖墙水泥砂浆混合砂浆钢筋混凝土30012090350200300801501502001001001001301505005003005907302404902803802030501000700110025025060070055055025001930190060015030027102790785072001800140015001800170024000.1160.0580.0460.1160.0560.0650.0350.0380.0690.0690.0580.0580.0510.070.0870.1390.1280.0930.100.210.0770.0860.0850.110.0460.0460.0580.2900.2200.4180.0930.0690.1740.2090.1740.3490.670.710.790.300.1740.05801550.000.8140.6390.6970.9300.8721.546四、加热器散热面积的确定应当由加热器供给的热量为蒸发水分的热消耗量和透过干燥室壳体的热损失。预热期间的热消耗量主要是由喷射的蒸汽供热，由加热器供热占的比重较小，在计算加热器时不需考虑。这样，每小时应由加热器供给的热消耗量按下式计算：（kJ/h）(16-29)式中Ca取1.2。干燥室内应具有的加热器的散热表面积Fe为：（m2）(16-30)式中：Cb考虑到加热不均匀和管子阻塞的后备系数取值为1.11.3；加热管的传热系数W/(m2)，依加热器的类型而异；Tsg加热器内饱和蒸汽的温度，因蒸汽压力而异。干燥中的工作表压力一般为0.30.5MPa。单位转换系数，数值为3.6。各类加热器的值与气流通过加热器表面的速度有关，将随气流速度的增加而增加，对肋形管加热器来说，一般以气流速度达到2.53.5m/s为好。 在未知室内应配置多少加热器时，为了计算干燥介质通过加热器表面的实际速度 来确定值，可以参考下列加热器表面积(m2)与室内实际材积(m3)的经验配比数值选定，进行初步运算至符合设计要求，即：常规干燥室(以热湿空气为介质)为48m2/m3过热蒸汽干燥室为820m2/m3。 的数值按下式计算确定：（m/s）(16-31)式中：干燥室内循环的干燥介质的数量（m3/h）；Fe介质自由通过加热器的有效面积（m2）。该面积通过下式确定：（m2）(16-32)式中：Fh安装有加热器的气道的断面积（m2），此断面积和气流方向垂直；Ft气道中被加热管和散热片所占据的断面积（m2）。有的加热器需要用标准状态空气(温度为0，气压为0.10133MPa)的循环速度来确定值，这时可按下式换算：（m/s）(16-33)式中：通过加热器介质的密度（kg/m3）；标准空气的比重（kg/m3）。同一风速流经加热管表面时，加热管的传热系数K值因加热管的类型而异。平滑管要比铸铁肋型的值大，所以平滑管的取值要小些，而其他类型要大些。 五、干燥车间蒸汽消耗量的确定 确定一间干燥室和干燥车间每小时的蒸汽消耗量的主要目的在于考虑锅炉的负荷，并选用合适的蒸汽管和冷凝水管的管径。其次是计算以1m3木料为准的蒸汽消耗量，以便核算干燥成本。 (一)预热期间干燥室内每小时的蒸汽消耗量按下式计算：（kg/h）(16-34)式中：Cl未经计算的热损失系数，取1.2；Iv、Ico分别为蒸汽和凝结水的焓，当蒸汽压力为0.5MPa（表压力）时，二者的差约为2093kJ/kg，当蒸汽压力为0.3MPa（表压力）时，约为2135kJ/kg。(二)干燥期间室内每小时的蒸汽消耗量按下式计算：（kg/h）(16-35)(三)整个干燥车间每小时的蒸汽消耗量按下式计算： （kg/h）(16-36)式中：Nwu、Nv预热和加热时干燥室的数量。（四）干燥1m3木料的平均蒸汽消耗量Gv按下式确定：(16-37) (五)蒸汽管径的确定 蒸汽主管的直径与通向加热器的蒸汽管的直径ds必须不低于按下式算出的数值：（m）(16-38)式中：Gmax每小时通过管子的最大蒸汽量(kg/h)；蒸汽的密度（g/cm3）；蒸汽在管内流动的速度（m/s），约为25m/s。(六)凝结水输送管的直径dco按下式确定：(16-39)式中：凝结水的密度（g/cm3），约为0.96g/cm3；凝结水在管内流动的速度（m/s），约为0.51m/s。根据冷凝水的量来选配疏水器。第四节 常压过热蒸汽干燥室的计算要点在设计用常压过热蒸汽为介质的干燥室时，需要考虑由于介质温度高(以100起点)，穿透力强，以及壳体经受的温、湿度变幅要比常规干燥室的大，容易引起干燥室的壳体及金属设备的腐蚀等特点，在选用材料时必须予以注意。实践表明，未经有效的防腐蚀处理的一般土建材料(如砖等)以及黑色金属构件等是不耐久的，使用一年左右时间就会严重降低品质，需要大修甚至更换，否则就难于满足工艺操作要求，并额外增加蒸汽消耗。所以，这类干操室要求完体的密闭和保温性要好，并能够耐腐蚀。此外，要求加热器的放热能力要强，这样才能既满足工艺要求又能经久耐用。 过热蒸汽干燥室的计算方法和引用的计算式基本上和湿空气为介质的常规干燥室的相同。其中所不同的是：计算用的温度高(大于100)；介质状态参数根据过热蒸汽介质状态参数图、表选用；水分蒸发所必须的热耗量要另行计算。其余的计算都可参照蒸汽干燥室的计算顺序和公式进行。 一、干燥室数量的计算参考表163，用公式(16-4)和(16-6)确定。 二、热力计算这里仅叙述与常规干燥室计算的不同之处。 (一)废气量和循环介质量的确定 过热蒸汽干燥室无需计算新鲜空气量，因为室内需要的介质是依靠木材中蒸发的水蒸汽和喷蒸管喷时的蒸汽，经过加热器过热形成过热蒸汽进行补充的，在干燥过程中无需也不允许补充新鲜空气。目前国内建造的常压过热蒸汽干燥室之所以设有进气口，是为了在干燥结束后使材堆较快地降温而从室外引入空气用的；另外，在不能用过热蒸汽干燥某些树种时，也便于改为常规干燥工艺。 1废气量的确定：每小时由干燥室排出的废气的体积按下式计算： （m3/h）(16-40)式中：v2t2状态时的过热蒸汽的比容(m3/kg)。 2每小时干燥室内循环介质量Vw的确定：由于过热蒸汽很容易放热给湿木材而迅速降温，如果穿过材堆的气流速度低，在材堆高度方向有较大的温度差易使干燥不均匀，所以可以根据介质穿过材堆所需要的循环速度来确定Vw。考虑到干燥工艺的需要并兼顾经济效益，的数值可在24m/s范围内选取，材堆宽度大的应选取速度大的数值。这样，Vw按(16-14)式计算： 按上式算得的数值需要用蒸发水分消耗热量所必需的循环介质量Vc来检验，即应该使选用的VwVc，按水分蒸发消耗的热量确定Vc的计算方法如下：(1)蒸发1kg水分所需要的循环介质的重量gc按下式计算：(16-41)式中：qv木材经过预热后，蒸发1kg水分所需要的热量(kJ/kg)；1kg过热蒸汽温度由t1(按基准规定材堆入口处介质的温度)降低到t2(材堆出口处介质的温度)时放出的热量(kcal/kg)。在t100记时，计算中采取的t2不得小于105，一般可取t1t210；ct过热蒸汽的比热kJ/(kg)，在140范围内，其值约为2.01；rlw在一个大气压力下，温宽为100时水的汽化热等于2260.8kJ/kg；qb每蒸发1kg水，克服木材中的水分子与木材分子间的结合力消耗的热量（kJ/kg）。(2)干燥室内每小时循环介质的体积按下式计算。（m3/h）(16-42)式中：v1t1时蒸汽的比容（m3/ kg）。 (二)用公式(7-16)、(7-17)和(7-18)计算预热1m3木材的热消耗量Qwu时，式中的为木材预热应达到的温度，取100。 在用(7-19)式计算预热期中平均每小时的热消耗量时，式中木材预热需要的时间twu可参考下列数据(室内介质2.53.0m/s)：针叶树材厚度（mm）冬季（h）夏季（h）255070345234 对于桦木和水青冈木材，在相同条件下可分别取1.2倍和1.46倍的值。 (三)干燥阶段蒸发水分消耗的热量的计算 这个阶段消耗的热量包括三个部分：将木材中已预热达到100的水变为饱和蒸汽吸收的汽化潜热（rv）；将100的水蒸汽过热到基准规定的温度(t1)所需要的热量；克服木材中的水分与木材分子间的结合力所消耗的热量(平均约为58.6kJ/kg)。所以蒸发1kg水分所需要的热消耗量为： (kJ/kg) (16-43)式中：Qb克服木材中的水分与木材分子间的结合力所消耗的热量，约为58.6kJ/kg。每小时用于水分蒸发的热消耗量仍按(16-22)式计算。第五节 干燥室的气体动力计算 干燥空气体动力计算的主要任务是：选择通风机的类型和风机号；确定通风机的转数和功率。 为了选择通风机并确定其转数和功率，必须先确定通风机应有的风量和风压。 通风机的风量，对于一般的强制循环干燥室来说，取决于室环绕材堆循环的气体量Vw。 通风机产生的风压，在封闭循环系统的干燥室内，必须能够克服气体由通风出风口起回到送风口的整圈流动过程中所遇到的阻力。 一、干燥室内气体运动阻力的计算 通风机的压头(即风压)分为克服局部阻力、摩擦阻力所需要的静压力和使气体通过风机产生一定出口速度所需要的动压力。 对于封闭循环系统干燥室的气体动力计算中，由于风机的压力只须用来克服气体循环过程中的局部阻力Fpr(和管道的形状有关)和直线段的摩擦阻力Fsr所引起的压力损失，不需要计算动压力。所以风机的风压H为全部静压力之和，即：（Pa）(16-44)式中：气体与通道壁之间的摩擦系数；气体的密度(kg/m3)；气体流速(m/s)；lc气体通道周边长度(m)；L气体通道长度(m)；Fc气体通道断面积(m2)；局部阻力系数。 为了便于计算气流的阻力，应当编构干燥室内介质循环的流程图，并注明各区段的号码划分计算段，如图16-2所示。 一般强制循环干燥室内的介质流程，大致可划分为这样几个计算段：加热装置；转向挡板和轴流通风机的机壳；直线气道；锯材材堆；气流从一个区段转向另一区段的局部阻力(弯道、断面骤然缩小或扩大等)。 (一)加热装置 加热器的阻力只能用局部阻力系数和气流速度来估计。 1、就铸铁肋形管加热器来说：(Pa) (16-45)式中：肋型管加热器的阻力系数；m肋型管的列数。肋型管加热器的阻力系数用下列经验公式计算：加热管作平行排列（顺排）时： (16-46)加热管作斜纹交错排列（叉排）时：(16-47)式中n是沿着气流方向的管子的行数。 2、就平滑钢管来说：(16-48)式中：C空气运动的阻力系数，按图16-3查取；m管子的列数。 3、就板状加热器开说，的数值可由生产加热器的工厂样品介绍查出。(二) 转向挡板和轴流式通风机的机壳 气流通过达部分区段所产生的局部阻力按下式计算：(Pa)（16-49）通风机串装在纵轴上时，值可采取等于2.5；通风机装在横轴上时，值可采取等于0.8；图163在管子作斜纹交叉式排列而管子间中心距离s2d时，公式(16-47)中的C值图162 室内干燥介质循环系统示意图1气道 2板式加热器 3、14弯道 4、13侧气道 5、12直角弯道 6、9骤然缩小7、10材堆 8、11骤然扩大 15风机机壳 轴上只装一台通风机时，为0.5。按下式计算：（m/s）（16-50）式中：D通风机叶轮直径（m）；n通风机台数。 通风机在未选定之前，可以先按生产上常用通风机的规格进行估计。 (三)断面固定的直线气道 直线气道主要是指材堆与墙壁之间、材堆上方挡板与天棚之间的气体通道而言。直线气道对气流的阻力按下式确定：（Pa）（16-51）式中，摩擦系数取值为：金属气道为0.016，粗糙气道为0.03，平整砖气道为0.04。(四)材堆的阻力 克服材堆阻力所需要的压头损失按下式确定：（Pa）（16-52）式中： 气体在进人材堆之前的运动速度(m/s)； 气体通过材堆的阻力系数。 对于横向水平强制循环的、不留空格的材堆，的数值用图144查出。 对于横向水平循环但留有空格的材堆，的数值可用下列计算式确定：板材厚度(mm)图16-4 材堆阻力系数曲线图 (16-53)式中：n材堆宽度方向的木板数量；a隔条的宽度(m)；s木料的厚度(m)；b一块板的宽度(m)。 (五)其它各种局部阻力 各种局部阻力，例如转弯、气道断面缩小或扩大等，均按局部阻力计算式计算：（Pa）（16-54）式中阻力系数的数值因局部阻力发生的条件而异，按局部阻力系数表(表16610)查出。 管子断面作长方式bh时，则必须根据表16-7内所列的的数值乘以系数，系数依b/h的大小而异：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排气管（附有盖罩）上的转向器，；保护网（在网的有效断面约为80%时），；直气道口，方变圆气道口，。表166 弯管局部阻力系数的值回转角回转角901.11350.251200.551500.20表167 圆形管或方形管以90角分支时的局部阻力系数的值曲率半径对管子直径的比值R:d曲率半径对管子直径的比值R:d0.750.51.51.1751.000.252.00.151.250.20表178 气流骤然缩小处的局部阻力系数的值(根据缩小后的速度)两断面之比f:F两断面之比f:F0.10.30.50.60.290.250.180.130.70.80.91.00.080.040.010表178 气流骤然扩大处的局部阻力系数的值（根据扩大前的流速）两断面之比f:F两断面之比f:F0.00.10.20.30.41.00.810.640.480.360.50.60.70.80.90.250.160.10.050.01表169 转成不均匀气流的扩大管的局部阻力系数的值 (根据膨胀前的速度)F/f1015202530451.251.501.752.002.252.500.010.020.030.040.050.060.020.030.050.060.080.100.030.050.070.100.130.150.040.080.110.150.190.230.050.110.150.210.270.320.060.130.200.270.340.40二、通风机的选择及所需功率的确定 通风机所应有的风量应等于或大于干燥室内循环介质量Vc(m3/h)。倘若室内配置n台风机，每一台风机所应有的风量Vi为：（m3/h）（16-55） 对于气流每循环次要通过材堆两次的侧向通风干燥室来说，用二分之一的循环介风量Vc来确定Vi。 选择风机时用的风压，是标准空气(压力等于0.10133MPa，温度等于20)下的规格压头Hs，需要将计算的实际压头Hahq按下式进行换算：（Pa）（16-56）式中：、标准状态空气和实际空气的密度（kg/m3），其中标准状态空气密度为1200kg/m3。 通风机所需要的功率：通风机的功率可以直接查产品目录确定。 整个干燥车间消耗的功率：PPin（KW）（16-57）式中：Pi每组通风机的安装功率（kW）；n全干燥车间通风机的组数。干燥车间全年的电力消耗量为：=33524P（Kw/a）第六节 进气道和排气道的计算 以热湿空气为介质的干燥室必须设置进、排气道，气道的断面积At大体上可按下式确定：（m2）（16-58）式中：Vth每小时被干燥室吸入新鲜空气或排出废气的体积（m3），用公式（16-12）或（16-13）计算。气道内介质流速（m/s），自然循环取12，强制循环取25。自然循环干燥室的排气道应符合下列条件：（Pa）（16-59）式中：Ptr排气道中气流的阻力(Pa)；hch烟囱高度（m）；室外空气的密度（kg/m3），按夏季最高气温条件确定；由干燥室排出的废气的密度（kg/m3）。由上式反推烟囱的高度hch。 强制循环干燥室的废气是靠风机的风压排出的，它与室内外气体密度的差异无关，所以不需要计算排气囱的高度。 对于过热蒸汽干燥室需要设置排气道，用来排除干燥时形成的过量水蒸汽，并使室内外气体压力相等。排气道的断面按(16-55)式计算，式中的Vth用(16-39)式计算，气道内的介质的流速约为5m/s 过热蒸汽干燥室从工艺上来说无须设置进气道，但为了干燥结束后降温快一些，可以按排气道断面尺寸设置进气道，用于冷却时引入室外冷空气。 生产单位一般采用在轴流式风机前后配置2020到3535cm尺寸的进、排气道断面；容量10m3左右木料的小型干燥室，采用1010到1515cm尺寸的断面。第七节 周期式顶风机（短轴）型空气干燥室计算示例一、设计条件设上海某一木材厂全年要干燥5000m3锯树，被干木料的树种、规格和用途如表1611所示。表1711 被干木料的树种、规格和用途树种木料名称厚度（mm）长度（m）初含水率W1(%)终含水率W2(%)数量（m3）用途马尾松马尾松白松桦木色木整边板整边板整边板整边板整边板306030402244444606060606016161612121500150010001000500建筑材建筑材建筑材家具材家具材上海地区年平均气温15.6，全年最冷月份平均气温3.7，最低气温-14。工厂有电力、蒸汽供应。供汽表压力为0.30.4MPa。二、干燥室数量的计寡(一)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）2干燥室的内部尺