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木材干燥窑及其主要设备 —通风设备

发表时间:2019-04-01 00:00

通风设备

木材干燥业务中,采用通风机来驱动窑内气流循环,从而加速干燥介质与散热之间及介质与木材之间的热交换,加速木材表面的水分蒸发。

⑴通风机的性能参数

通风机的主要性能参数为:流量Q(又叫风量,m3/h)、风压H(又叫全压,N/m2)、主轴转数n(r/min)、轴功率N(kw)、效率η。

把尺寸大小不同,但几何构造相似的一系列通风机可归纳为一类,叫相似风机。相似风机的风量Q、风压H、转速n、轴功率N和效率之间的关系(表5—11),可绘制成性能曲线图,按性能曲线图或性能参数表选择风机。

表8—11 相似风机性能参数表


按介质比重r的换算

按转速n的换算

按叶轮直径D的换算

按r、n及D的换算

Q2=Q1

Q2=Q1(n2/n1)

Q2=Q1(D2/D1)3

Q2=Q1(n2/n1)(D2/D1)3

H2=H1(r2/r1)

H2=H1(n2/n1)2

H2=H1(D2/D1)2

H2=H1(n2/n1)2(r2/r1)(D2/D1)2

N2=N1(r2/r1)

N2=N1(n2/n1)3

N2=N1(D2/D1)5

N2=N1(r2/r1)(n2/n1)3(D2/D1)5

η21

η21

η21

η21

※ 风机性能为标准状况下的风机性能

[例] 某型号的轴流风机,叶轮直径D1=800mm,转速n1=600r/min,流量Q1=8000m3/n,风压H1=120pa,轴功率N1=1kw,若将轮直径放大到D2=1600mm,转速减少至n2=300r/min问流量、风压及轴功率有何变化?

解:  

       

=32000m3/h

=120Pa

则:  

=4kw

该例说明,若相似风机的叶轮直径增大到原来的2倍,同时把主轴转速减小到原来的一半,则风量可增大4倍,风压不变,功率消耗也增大到4倍。同理,若相似风机的直径不变,若将主轴转数加大到2倍,则风量也加大到2倍,但轴功率将增加至原来的8倍。由此可见,当干燥窑内的气流阻力不大时,利用加大风机叶轮直径并适当降低主轴转数的方法(即大风机低转速)来提高风量,从而提高流过材堆的气流速度是经济有效的。

我国现行的强制循环木材干燥窑中采用的通风机,以轴流风机为多,约占95%以上,离心风机极少使用,仅在热风机干燥窑中使用。因此本书仅对常用轴流风机进行介绍。

⑵轴流通风机

轴流通风机是以回转面成斜角的叶片转动所产生的压力使气体流动,气体流动的方向和旋转轴平行。此类风机风量较大,风压较低,一般直接安装在干燥窑内促成气流强制循环。

轴流风机有可逆转和不可逆转的。可逆转的叶片横向断面的形状是对称的,或者叶片断面形状不对称而相邻叶片在安装时倒转180º,可逆转的通风机无论正转或逆转,都产生相同的风量和风压,不可逆转通风机叶片横断面是不对称的,它的效率比可逆通风机高。

轴流通风机的类型较多,我国现行木材干燥


生产上采用的轴流通风机主要有下列三种。

图8-43 对称型扭曲8叶片铝质轴流风机外形图

①对称型扭曲叶片轴流通风机(可逆型)

这类通风机叶片横断面的形状是对称的,为可逆转风机在现代木材干燥窑中已普遍使用,约占70%以上,机号有№8、№9、和№10,叶片数为6或8,叶片和轮毂经精密压铸而成。材料为铝质。叶片角度可调节。图8-43为该类风机的外形图。

这类风机的特点是质量轻,风量大,功率消耗低,安装方便,但价格较高。表5—12为该类风机的性能参数表。

表8—12   对称型扭曲叶片铝质轴流风机性能参数表


机号№

叶轮转速

r/min

叶片安装角度

风量

m3/h

风压

效率

%

电机功率

kw

8

8

8

1450

1450

960

30

25

30

26000

22000

20000


90

90

90

3

2.2

1.5

6

6

6

1450

1450

960

25

20

25

12000

10500

10000


90

85

85

1.5

1.1

0.75

②平板型扭曲叶片轴流风机——T30型

这类风机是一种结构简单,噪音较小的低压轴流风机(见图8-44)。

叶轮直径250—1000mm,依叶轮直径的大小分为№2.5,3、3.5、4、5、6、7、8、9、10等10种机号,干燥窑中使用的为№5—10,常用

№8—№10,叶片安装角度有10°、15°、20°、25°、30°、35°等6种。叶片数为3—8片。

风机由叶轮、风圈、集风器组成,叶轮又由叶片、轮盘和轮毂组成。毂比为0.3。这类风机在我国已有定型产品,可根据该类风机性能规范表选用,见附录3。

                                     图8-44 T30型轴流风机

③扇形平板叶片的轴流风机

这类风机多为使用工厂自行制造。叶轮直径为1000—1680mm常用的为12叶片直径1680mm及1400mm的大风机。叶片安装角为35º,叶轮转数较低;叶轮直径1680mm的为300r/min,风量约为36000m3/h,采用的电动机功率为4kw;直径1400mm的,转数为550r/min,风量为40000r/min,采用的电动机功率为7.5kw。

叶轮结构是装配式的,由轮毂、叶片和轮箍三部分组成(图8-45)。轮毂的材料为铸铁;叶片的材料可为2mm厚的钢板,也可用3.5mm厚的铝合金板。叶片呈扇形,并在大头处冲成弧形突起,以增加刚性。叶片用螺旋坚固在轮毂上。轮箍由3—4mm厚的扁钢制成,紧固在叶片的外圈。这类风机结构简单,制作方便,可以逆转。这类风机宜采用大直径、低转数,叶轮转数最好不超过550r/min,否则风机效率会降低。

⑶风机的传动和安装

风机产生的风量是Q和风压H取决于风机的类型结构和叶轮的圆周速度,叶轮的圆周速度又取决于其直径和转数。

风机每秒钟的风量Qs,计算如下:

Qs=Vc · Fc   (m3/s)

式中:Fc——风机出口的横截面积,m2

Vc——风机出口处的气流速度,m/s;

风机所需的理论功率Nn,按下式计算:

    (kw)

式中:Qs 和Q分别为风机每秒钟的流量和

每小时的流量(m3/h);


H——风机的全风压,Pa;

η——风机的效率。

图8-45扇形平板叶片的轴流风机

1轮毂   2叶片   3轮箍

驱动风机所需要的电动机的功率N,

     (kw)

式中:ηc传动功率,其值如下:

风机叶轮直接安装在电动机上,ηc=1;

用联轴器与电动机连接,ηc=0.95;

用三角胶带传动,ηc=0.9;              

用平皮带传动,ηc=0.85。

K ——起动时的功率后备系数,按表5—13选取。

表8—13 起动时的功率后备系数


电动机功率

kw

功率后备系数K

轴流风机

离心风机

0.5以下

1.20

1.50

0.51—1.0

1.15

1.30

1.01—2.0

1.10

1.20

2.01—5.0

1.05

1.15

大于0.5

1.05

1.10

若安装电动机的管理廊的温度高于35℃时,按上述算出的电动机功率N的数值,还应乘以如下系数:温度t=36~40℃时,乘以1.1;

t=41~45℃时,乘以1.2;

t=46~50℃时,乘以1.25。

有条件的干燥窑,建议采用双速电动机:木材干燥第一阶段(由初含水率W到W=20%),风机用高转数,使窑内保持较高的气流速度,促使木材表面水分的最大蒸发;而在干燥第二阶段(由W=20%到终了)。采用较低的转数,这样可节省了约30%的电能。

安装风机时,应使风机的叶轮装在窑内(指轴流风机),而风机的两只轴承应尽可能地装在窑外,以便于轴承的润滑、修理和更换。

近来,国内外越来越多的工厂把轴流风机直接安装在耐热防潮的电动机上,电动机装在干燥窑内。使风机的传动结构大为简化,且效率高,但对电动机的耐热和防潮性能要求较高。此类电动机国内已专业化生产。

轴流风机转动时,会产生一定的轴向推力,同时,风机轴难免有微量的径向跳动(靠近风机一端),因此,靠风机一端的轴承通常采用双列向心球面滚子轴承,可以自动调心;而另一端的轴承采用双列圆锥滚子轴承,可以承受双向的轴向推力。风机过墙处,要有气密装置,以达到气密目的。


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