木材干燥課程設計
計算說明書
設計題目：
木
材
干
燥
窯的設
計
學
院：
林
學
院
專業年級：
木材加工班
學生姓名：
班級學號：
指導教師：
二0一0年X月X日
第三組
50立方米頂峰即時強制循環干燥窯設計
1）
設計條件
（1）
干燥樹種：柞木。
（2）
初含水率為90%，終含水率為8%，厚度為30mm，長度為4m的整邊板。
（3）
建窯地點年最低氣溫為10℃，最冷月份平均氣溫為15℃，相對濕度φ為60%。
（4）
保溫材料采用聚氯乙烯泡沫塑料。
2)
設計要求
（1）
規范的實際說明書。
（2）
手繪圖紙一張比例（1:50）。
（3）
計算機一張A4圖。
（4）
圖上要把設計的內容及相關尺寸（位置尺寸、注尺寸）表達清楚。
蒸汽管路圖（閥門、疏水器、旁通管和分水器的安裝圖）。
一、設計任務和依據
1木材干燥室的設計任務
（1）干燥方式和室型的選擇；
（2）熱力計算；
（3）氣體動力計算；
（4）進氣道和排氣道的計算；
（5）解決裝堆、卸堆和運輸機械化問題；
2木材干燥室的設計依據
（1）被干鋸材的樹種、規格、材積、初含水率以及所要求的終含水率；
（2）關于能源（蒸汽、電力等）的資料；
（3）建室地區一年中最冷月份及年平均氣象資料；
二、干燥方式、室型的選擇和有關尺寸的計算
干燥方式的選擇：干燥整邊板采用強制循環周期式頂風機干燥窯。
有關尺寸的計算：
（1）規定干燥室的容量
E=V外×β容m3
50=
V外×0.496
V外=100.8
m3
（2）干燥窯基本尺寸：
單元材堆：長
4000mm
寬
2800mm
高
1500mm
室內總尺寸：長
8600mm
寬
4800mm
高
5750mm
（3）確定干燥室年周轉次數
柞木干燥時間
Z=130/24=5.42晝夜，Z1=0.1晝夜
墻壁厚240（一磚）+100（聚氯乙烯泡沫）+100（鋼筋混凝土）=440mm
頂棚厚100（鋼混）+140（聚氯乙烯泡沫）+（空心樓板）=340mm
門（吊掛式、內外覆鋁板、中間聚氯乙烯泡沫夾層）
320
mm
風機型號
No.10
Y型12葉片
轉速
1500
r/min
圓翼型肋型管散熱器
長度2米120個
加熱面積150
m3
三、熱力計算
水
分
蒸
發
量的計
算
新鮮空氣量與循
環空氣量的確定
干燥室一次周轉期間的水分蒸發量：
M室=
=
=24723kg/周期
平均每小時水分蒸發量：
M平=
計算每小時的水分蒸放量：
M計=M平×X=73.8×1.3=96kg/h
蒸發1kg水分所需要的新鮮空氣量：
g0=kg/kg
柞木的干燥基準如下表
干燥階段
干球溫度（℃）
相對溫度（℃）
相對濕度（%）
干燥時間系數（%）
60.5
64.5
62.5
t1=82℃
φ1=36%
d1=140g/kg
I1=446
t2=65℃
φ2=90%
d2=150g/kg
I2=460
t0=20℃
φ0=78%
d0=13g/kg
I0=41
每小時輸入干燥室的新鮮空氣量的體積：
V進=M計×g0×v0=96×4.3×0.72=297.2
m3/h
每小時由室內排除的廢氣體積：
V廢=M計×g0×v2=96×4.3×1.22=503.6m3/h
每小時室內循環空氣的體積：
F堆=m×L×h×（1-β）=6×4×1.5×（1-0.04）=14.72m2
V循=3600×ω循×F堆×1.2=3600×16.364×2×1.2=141384.96
m3/h
干燥過程中熱消耗量的確定
干燥室內平均溫度
t平=
t冬計=0.4t冷平+0.6t最低=0.4×（15）+0.6×（10）=-12℃
預熱的熱量消耗
預熱1m3木材的熱量消耗：
Q預=1000（1.591+4.1868×W初/100）（t平-
t冬計）
=1000×0.36（1.591+4.186×0.9）
(73.5-12)=198740(kj/h)
預熱期平均每小時熱耗量：
Q預室=
Q預×E/Z預=198740×50/4.5=2.2082ⅹ106
kJ/h
Z預=3×1.5=4.5h
以1kg被蒸發水為準的，用于預熱上的單位熱量消耗量：
q預=
=395.33kJ/kg
蒸發1kg水分的熱消耗量：
q蒸=
干燥室內每小時用于蒸發水分的熱量消耗量為：
Q蒸=q蒸×M計=2567×96=246432kJ/h
透過干燥室殼體的熱損失：
墻：外墻為一磚（250mm）厚，λ磚=0.814W/（m2
℃)
內墻為100mm厚鋼筋混凝土結構。內外墻夾層100mm厚聚氯乙烯泡沫保溫層，λ層=0.058
W/(m2
℃)。λ鋼
=1.546
W/(m2
℃)。室內受熱系數α內=11.63
W/（m2
℃)，室外的表面放熱系數α外=23.26W/（m2
℃)。
墻的傳熱系數
k=1/(1/α內+∑δ/λ+1/α外)=0.45W/（m2
℃)。
門：用角鋼或槽鋼做骨架，內外表面覆蓋鋁板，中間為120mm厚的聚氯乙烯泡沫做保溫層，門的傳熱系數
K門=1/(1/11.63+0.12/0.058+1/23.26)=0.45W/（m2
℃)。
頂棚：主要結構為100mm現繞鋼筋混凝土內層，中間為140
mm膨脹聚氯乙烯泡沫做保溫層，100mm厚空心樓板表面層。
λ空=0.698
W/（m2·
℃)]，頂棚傳熱系數：
k頂=1/(1/11.63+0.1/1.546+0.14/0.058+0.1/0.698+1/23.26)=0.36
W/（m2
℃)
驗證最大導熱系數殼體面能否出現結露，檢驗：
K頂=0.36≤α內×（t室-t露）/(t室-t最低)=11.63×(78-67)/(78-10)=1.88
說明側墻結構設計保溫性合理，殼體其他部分k≤1.2,所以殼體的保溫性是很好的。
1kg被蒸發水分為準的殼體的單位熱消耗量：
墻壁：
Q殼1=1.1×F殼×k墻（t1-t外）×C×3.6=13584
kJ/h
頂棚：
Q殼2=1.1×F殼×k頂（t1-t外）×C×3.6=9323
kJ/h
地面：
K地=0.5
k墻
Q殼3=1.1×F殼×k地（t1-t外）×C×3.6=5827
kJ/h
門：
Q殼4=1.1×F殼×k門（t1-t外）×C×3.6=5.511×103
kJ/h
∑Q殼=
Q殼1+Q殼2+
Q殼3+
Q殼4=28734
kJ/h
q殼=∑Q殼/M=563.4
kJ/kg
④干燥過程中總的單位散熱消耗量：
q干=(q預+q干+q蒸)×C1=4239
kJ/kg（C1=1.2）
加熱器散熱面積的確定
①平均每小時應由加熱器供給的熱量：Q加=(Q蒸+∑Q殼)×C1=330199.2
kJ/kg）（C1=1.2）。
②一間干燥室應配置加熱器的散熱表面積：
選用圓翼管加熱器：
F氣道=8.2×1.0=8.2m2
f管=0.07
m2
F管=
f管×n管=0.7×8×3=1.68
m2
F有效=8.2-1.68=6.52
m2
實際循環速度
ω實=V循環/3600F有效=14138.96/(3600×6.52)=6.0m/s
將ω實換算成標準空氣循環速度
ω0=ω實ρ1/1.25=6.0×0.91/1.25=2.9m/s
管子作一列式排列
k=8.4ω00.36=12.3W/m2k
F散=Q加×C2/k(t氣-t平)=480m2
加熱管數目：查表知，每立方米木材需陪3m2放熱面積，50m3的木材需配150m3加熱管。每根2m長的加熱管放熱面積為4m2,則需約120根左右加熱管。
排列方式：每個起到截面上有5列管，每列10根管
5干燥車間蒸汽消耗量和蒸汽管徑確定
1、預熱期間干燥室內每小時的蒸汽消耗量
D預室=
=1254.4kg/h2、干燥期間室內每小時的蒸汽消耗量
D干室=
=154.3kg/h3、蒸汽主管直徑的數值不小于
d蒸=mm
取d=310
mm4、干燥室凝結水輸送管直徑
d凝=mm
取d=170
mm
疏水器的選用
當蒸汽壓力為0.3MPa表壓力時，P1=0.3×0.9=0.27MPa,P2=0,每小時的蒸汽消耗量為92kg時，應當選用疏水器的最大排水量為92×3=276
kg/h,△P=0.27-0=0.27
MPa
選用公稱直徑Dg20的S19H-16熱動力式疏水器
四、空氣動力計算
（一）1段
風機殼的阻力：
△h1=ξ10.5
（二）4,12段
加熱器處的阻力
（三）8段
材堆的阻力
ξ堆為按板厚30mm，材堆寬2.8m，查表得到阻力系數為20，取材堆內流速ω循=5.08m/s
（四）其它局部阻力
按局部阻力計算式確定1、7段
氣流斷面驟然縮小出的局部阻力
式中：ξ局根據2、9段：氣流驟然擴大出的局部阻力
式中：ξ局根據3、3,6,10,13段
：室內直角轉彎處4、5,11段：側氣道5、2,14段：水平氣道
（五）干燥室內氣流循環總的阻力
H=
=720.04
五、通風機的選擇及其所需要的功率
干燥窯內配置6太直連式軸流風機，每臺風機的風量：
選用風機時所需要的規格風壓
根據H規和V機的數值查Y組12葉片，葉片安裝角θ=20°的軸流式風機特性曲線圖，確定選用No.10風機，即H規=23600m3/h，風機轉數n=1500r/min
每一臺風機需要的功率：
每一臺風機的安裝功率：
六、進、排氣道的設計
進、排氣道的斷面積按下公式計算：
進氣道斷面
f進=
排氣道斷面
f排=
為了統一規格，進、排氣道斷面尺寸均取300mmx400mm。
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