Idejno rešenje rotacione sušare za strugotinu kapaciteta 1500 kg/h

Drvo kao materijal ima široku primenu u industriji, građevinarstvu, proizvodnji nameštaja, muzičkih instrumenata, delova kućnih aparata i dr. Obrada drveta koja ima za cilj da poveća njegovu trajnost zove se konzervisanje. Prema upotrebi sredstava za konzervisanje postoji više metoda ove obrade: sušenje (prirodno i veštačko), zaštita drveta hemijskim sredstvima (premazivanjem, impregniranjem i potapanjem u rastvore) i zaštita drveta drugim sredstvima (nagorevanje i postupak ispiranja sokova).

Sušenje je najčešći i najprostiji način konzervisanja drveta. Pod sušenjem se podrazumeva odstranjivanje jednog dela ili ukupne količine vode iz drveta tako da mu se kvalitet ne smanjuje. Postoji mnogo razloga za sušenjem: smanjenje težine, zaustavljanje utezanja i nastajanja grešaka koje prate ovaj proces, zaštita od gljiva, povećanje čvstoće i tvrdoće, poboljšanje toplotnih i električnih svojstava i ubrzavanje sagorevanja ako je drvo namenjeno za gorivo.

Sušare su zatvorene prostorije u kojima se vrši veštačko sučenje drveta. Opremljene su uređajima za grejanje i vlaženje vazduha, dovođenje svežeg vazduha i odvođenje zasićenog vazduha.

Kao sušare za furnir i strugotinu koriste se: sušara sa valjcima, sušara sa beskonačnim trakama, sušara sa sapnicama (mlaznicama), sušara sa valjcima i matalnim pločama, rotirajući cilindar turbinska (tanjirasta) sušara, Kellerova sušara i pneumatska sušara.

Oprema sušare

Sušara ima glavnu i pomoćnu opremu. Glavnu opremu čine uređaji za: grejanje, vlaženje i strujanje vazduha, a pomoćnu razni instrumenti. Glavna oprema služi za postizanje uslova sušenja: temperature, relativne vlažnosti i brzine strujanja, a pomoćna za vođenje procesa sušenja.

Uređaj za grejanje

Grejanje se može ostvariti vodenom parom, toplom vodom, dimnim gasovima, zemnim plinom ili električnom energijom. Najčešće se koristi vodena para. Uređaj za grejanje treba da ima takve dimenzije da se sušara za tri sata može zagrejati sa 20ºC na 90ºC. Uzima se 2-3 m3 ogrevne površine po 1 m3 unutrašne zapremine sušare. Grejna tela moraju biti pravilno raspoređena da sušenje budejednolišno u celoj sušari.

Uređaj za vlaženje vazduha

Vazduh kojim se suši mora imati odgovarajuću vlažnost da drvo ne bi pucalo. Relativna vlažnost podešava se vlaženjem vodenom parom i ispuštanjem u atmosferu zasićenog vazduha kroz otvore u sušari. Ispuštane zasićenog vazduha može se regulisati zasunima.

Uređaj za strujanje vazduha

Danas se strujanje ostvaruje delovanjem ventilatora, pri čemu su aksijalni ventilatori potisnuli radijalne ventilatore. Aksijalni ventilator ima oblik propelera, usisava i potiskuje vazduh u smeru osovine. Smer strujanja vazduha se može menjati promenom smera rotacije ventilatora. Orjentaciono se uzima da za pokretanje ventilatora u komori za sušenje drveta treba 0,5-2 kW po dužnom metru komore.

Materijalni i toplotni bilans sušare

Strugotina za izradu iverice može se dobiti direktno od tankih otpadaka sirovog drveta, od otpadaka koji se dobijaju u industrijskoj preradi drveta ili od otpadaka obrade drveta na pilanama. Ovako razvrstavanje strugotine javilo se iz razlike u početnom sadržaju vlage, kao i primesama nečistoća u strugotini. Kao polazna sirovina uzeta je strugotina sirovog drveta.

Sušenje strugotine obavlja se direktno u rotacionoj sušari. Kao agens sušenja koristi se mešavina produkata sagorevanja prirodnog gasa i vazduha. Produkti sagorevanja na izlazu iz ložišta imaju visoku temperaturu (iznad 900ºC). Da bi se dobila željena temperatura za proces, iza ložišta se potavlja komora za mešanje gde se pomoću hladnog vazduha dobija agens sušenja tražene početne temperature.

Slika 1. Šema postojenja za sušenje strugotine

Proces sušenja može se predstaviti na .dijagramu ״h-x״ Tačka A odgovara stanu okolnog vazduha (to, xo). Na izlazu iz ložišta produkti sagorevanja, tačka K, mešaju se sa vzduhom i dobija se mešavina stanja t1, x1, h1 (tačka M). Stanje mešavine gasova posle sušenja definisano je tačom C (t2, x2, h2).

Komora za sagorevanj

e

Komora za mešanje Rotaciona sušara

Gorivo

Vazduh

Vlažna strugotina

Osušena strugotina

Dimni gasovi

Karakteristike materijala

- Maseni protok strugotine na izlazu (osušene):G2 = 1500 kgos/h.

- Maseni udeo vlage u materijalu na ulazu u sušaru:

- Vlažnost materijala na ulazu u sušaru:

Slika 2. Sušenje mešavinom vazduha i produkata sagorevanja u ״h-x״ dijagramu

- Maseni udeo vlage u materijalu na izlazu iz sušare:

- Vlažnost materijala na izlazu iz sušare:

- Protok isparene vlage u jedinici vremena:

- Maseni protok suve strugotine:

- Maseni protok vlažne strugotine na ulazu (kapacitet sušare):

Karakteristike agensa sušenja

Parametri agensa sušenja određuju se iz materijalnog i toplotnog bilansa komore za mešanje:

Slika 3. Ulazne i izlazne veličine komore za mešanje:

- Entalpija agensa sušenja:

gde je: t1=200-400ºC temperatura mešavine tj. temperatura potrebna za sušenje.

Sređivanjem gornjih jednačina dobija se masa suvog vazduha:

- Ukupna količina vazduha za mešanje:

- Apsolutna vlažnost agensa sušenja:

KOMORA ZA MEŠANJE

msp

x'1, h'1

msp + msv

x1, h1

x0, h0msv

- Entalpija agensa sušenja:

- Masa suvog agensa sušenja po kilogramu goriva:

Karakteristike agensa sušenja na izlazu

Apsolutna vlažnost i entalpija agensa na izlazu određuje se iz toplotnog i materijalnog bilansa rotacione sušare:

Slika 4. Ulazne i izlazne veličine rotacione sušare

gde su:x2, kgw/kgsa - apsolutna vlažnost agensa sušenja na izlazu;h2, kJ/kg - entalpija agensa sušenja na izlazu;Q0, kJ/s - toplotni gubici u okolinu;msa, kgsa/s - protok suvog agensa sušenja.

- Za izračunavanje entalpije i apsolutne vlažnosti potreban je protok goriva:

- Toplota potrebna za sušenje:

- Toplota isparavanja:

- Gubici u okolinu:

- Toplotni fluks u okolinu:

- Toplota zagrevanja strugotine:

M C

G1

G2

, x1, h1 , x2, h2

x1, hs1

x2, hs2

Q0

gde su:ts1=20°C - početna temperatura strugotine;ts2=90°C - krajnja temperatura strugotine.Cp1=2,8 kJ/kgK - specifični toplotni kapacitet strugotine na ts1=20°C.Cp2=2,8 kJ/kgK - specifični toplotni kapacitet strugotine na ts2=90°C.

- Toplota potrebna za sušenje može se direktno očitati sa dijagrama i iznosi q=3750 kJ/kgw.

Dobijena vrednost protoka goriva mora se uvećati, jer se u jednačini za izračunavanje temperature agensa sušenja dobija negativna vrednost. Usvojena vrednost od 100°C dobiće se ako se dobijeni protok goriva uveća za 70%. Korigovana vrednost protoka goriva je:

- Protok suvog agensa sušenja:

- Apsolutna vlažnost izlaznog agensa:

- Entalpija izlaznog agensa:

Komora za sagorevanje

- Maseni protok goriva:

- Količina toplote po jedinici vremena oslobođena sagorevanjem goriva:

- Maseni protok vazduha:

- Količina toplote po jedinici vremena uneta vazduhom:

- Maseni protok produkata sagorevanja:

- Količina toplote po jedinici vremena izneta produktima sagorevanja:

- Gubici toplote po jedinici vremena u okolinu:

Komora za mešanje

- Maseni protok produkata sagorevanja:

- Količina toplote uneta produktima sagorevanja:

- Maseni protok vazduha za mešanje:

- Količina toplote uneta vazduhom za mešanje:

- Maseni protok agensa sušenja:

- Količina toplote izneta agensom sušenja:

Gubici iz komore za mešanje se zanemaruju.

Rotaciona sušara

- Maseni protok agensa sušenja:

- Količina toplote uneta agensom sušenja:

- Maseni protok vlažne strugotine na ulazu u sušaru:

- Količina toplote uneta vlažnom strugotinom:

- Maseni protok agensa sušenja na izlazu iz sušare:

- Količina toplote izneta agensom sušenja:

- Maseni protok osušene strugotine:

- Količina toplote izneta osušenom strugotinom:

- Gubici toplote u okolinu:

h

k J /k g

x ,k g /k gx 1 x 2x 0

A

M

h 2

t 2

h 1

t 1

h 0

t 0

= 1 0 0 %

C

K

x ` 1

h ` 1

t` 1

Slika 5. Proces sušenja u h-x dijagramu

Idejno rešenje sušare

- Zapremina sušare

- Količina isparene vlage po kg osušene strugotine:

Zapremina rotacione sušare može se izračunati i kao:- Specifično opterećenje sušare A=30-150 kg/m3h

A=30 kg/m3h- Količina izdvojene vlage:

- Zapremina sušare:

- Odnos prečnika i dužine:

L/D = 4 – 6 => L = 5D usvojena vrednost