木材干燥窯及其主要設(shè)備 —通風(fēng)設(shè)備
通風(fēng)設(shè)備
木材干燥業(yè)務(wù)中，采用通風(fēng)機(jī)來驅(qū)動窯內(nèi)氣流循環(huán)，從而加速干燥介質(zhì)與散熱之間及介質(zhì)與木材之間的熱交換，加速木材表面的水分蒸發(fā)。
⑴通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)
通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)為：流量Q（又叫風(fēng)量，m3/h）、風(fēng)壓H（又叫全壓，N/m2）、主軸轉(zhuǎn)數(shù)n（r/min）、軸功率N（kw）、效率η。
把尺寸大小不同，但幾何構(gòu)造相似的一系列通風(fēng)機(jī)可歸納為一類，叫相似風(fēng)機(jī)。相似風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、風(fēng)壓H、轉(zhuǎn)速n、軸功率N和效率之間的關(guān)系（表5—11），可繪制成性能曲線圖，按性能曲線圖或性能參數(shù)表選擇風(fēng)機(jī)。
表8—11 相似風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表
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按介質(zhì)比重r的換算
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按轉(zhuǎn)速n的換算
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按葉輪直徑D的換算
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按r、n及D的換算
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Q2=Q1
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Q2=Q1(n2/n1)
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Q2=Q1(D2/D1)3
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Q2=Q1(n2/n1)(D2/D1)3
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H2=H1(r2/r1)
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H2=H1(n2/n1)2
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H2=H1(D2/D1)2
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H2=H1(n2/n1)2(r2/r1)(D2/D1)2
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N2=N1(r2/r1)
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N2=N1(n2/n1)3
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N2=N1(D2/D1)5
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N2=N1(r2/r1)(n2/n1)3(D2/D1)5
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η2=η1
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η2=η1
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η2=η1
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η2=η1
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※ 風(fēng)機(jī)性能為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的風(fēng)機(jī)性能
[例] 某型號的軸流風(fēng)機(jī)，葉輪直徑D1=800mm，轉(zhuǎn)速n1=600r/min，流量Q1=8000m3/n，風(fēng)壓H1=120pa，軸功率N1=1kw，若將輪直徑放大到D2=1600mm，轉(zhuǎn)速減少至n2=300r/min問流量、風(fēng)壓及軸功率有何變化？
解：
=32000m3/h
=120Pa
則:
=4kw
該例說明，若相似風(fēng)機(jī)的葉輪直徑增大到原來的2倍，同時把主軸轉(zhuǎn)速減小到原來的一半，則風(fēng)量可增大4倍，風(fēng)壓不變，功率消耗也增大到4倍。同理，若相似風(fēng)機(jī)的直徑不變，若將主軸轉(zhuǎn)數(shù)加大到2倍，則風(fēng)量也加大到2倍，但軸功率將增加至原來的8倍。由此可見，當(dāng)干燥窯內(nèi)的氣流阻力不大時，利用加大風(fēng)機(jī)葉輪直徑并適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)數(shù)的方法（即大風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速）來提高風(fēng)量，從而提高流過材堆的氣流速度是經(jīng)濟(jì)有效的。
我國現(xiàn)行的強(qiáng)制循環(huán)木材干燥窯中采用的通風(fēng)機(jī)，以軸流風(fēng)機(jī)為多，約占95%以上，離心風(fēng)機(jī)極少使用，僅在熱風(fēng)機(jī)干燥窯中使用。因此本書僅對常用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行介紹。
⑵軸流通風(fēng)機(jī)
軸流通風(fēng)機(jī)是以回轉(zhuǎn)面成斜角的葉片轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的壓力使氣體流動，氣體流動的方向和旋轉(zhuǎn)軸平行。此類風(fēng)機(jī)風(fēng)量較大，風(fēng)壓較低，一般直接安裝在干燥窯內(nèi)促成氣流強(qiáng)制循環(huán)。
軸流風(fēng)機(jī)有可逆轉(zhuǎn)和不可逆轉(zhuǎn)的。可逆轉(zhuǎn)的葉片橫向斷面的形狀是對稱的，或者葉片斷面形狀不對稱而相鄰葉片在安裝時倒轉(zhuǎn)180º，可逆轉(zhuǎn)的通風(fēng)機(jī)無論正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)，都產(chǎn)生相同的風(fēng)量和風(fēng)壓，不可逆轉(zhuǎn)通風(fēng)機(jī)葉片橫斷面是不對稱的，它的效率比可逆通風(fēng)機(jī)高。
軸流通風(fēng)機(jī)的類型較多，我國現(xiàn)行木材干燥
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生產(chǎn)上采用的軸流通風(fēng)機(jī)主要有下列三種。
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圖8-43 對稱型扭曲8葉片鋁質(zhì)軸流風(fēng)機(jī)外形圖
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①對稱型扭曲葉片軸流通風(fēng)機(jī)（可逆型）
這類通風(fēng)機(jī)葉片橫斷面的形狀是對稱的，為可逆轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)在現(xiàn)代木材干燥窯中已普遍使用，約占70%以上，機(jī)號有№8、№9、和№10，葉片數(shù)為6或8，葉片和輪轂經(jīng)精密壓鑄而成。材料為鋁質(zhì)。葉片角度可調(diào)節(jié)。圖8-43為該類風(fēng)機(jī)的外形圖。
這類風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是質(zhì)量輕，風(fēng)量大，功率消耗低，安裝方便，但價格較高。表5—12為該類風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)表。
表8—12 對稱型扭曲葉片鋁質(zhì)軸流風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表
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機(jī)號№
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葉輪轉(zhuǎn)速
r/min
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葉片安裝角度
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風(fēng)量
m3/h
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風(fēng)壓
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效率
%
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電機(jī)功率
kw
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8
8
8
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1450
1450
960
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30
25
30
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26000
22000
20000
|
|
90
90
90
|
3
2.2
1.5
|
|
6
6
6
|
1450
1450
960
|
25
20
25
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12000
10500
10000
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|
90
85
85
|
1.5
1.1
0.75
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②平板型扭曲葉片軸流風(fēng)機(jī)——T30型
這類風(fēng)機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡單，噪音較小的低壓軸流風(fēng)機(jī)（見圖8-44）。
葉輪直徑250—1000mm，依葉輪直徑的大小分為№2.5，3、3.5、4、5、6、7、8、9、10等10種機(jī)號，干燥窯中使用的為№5—10，常用
№8—№10，葉片安裝角度有10°、15°、20°、25°、30°、35°等6種。葉片數(shù)為3—8片。
風(fēng)機(jī)由葉輪、風(fēng)圈、集風(fēng)器組成，葉輪又由葉片、輪盤和輪轂組成。轂比為0.3。這類風(fēng)機(jī)在我國已有定型產(chǎn)品，可根據(jù)該類風(fēng)機(jī)性能規(guī)范表選用，見附錄3。
圖8-44 T30型軸流風(fēng)機(jī)
③扇形平板葉片的軸流風(fēng)機(jī)
這類風(fēng)機(jī)多為使用工廠自行制造。葉輪直徑為1000—1680mm常用的為12葉片直徑1680mm及1400mm的大風(fēng)機(jī)。葉片安裝角為35º，葉輪轉(zhuǎn)數(shù)較低；葉輪直徑1680mm的為300r/min，風(fēng)量約為36000m3/h，采用的電動機(jī)功率為4kw；直徑1400mm的，轉(zhuǎn)數(shù)為550r/min，風(fēng)量為40000r/min，采用的電動機(jī)功率為7.5kw。
葉輪結(jié)構(gòu)是裝配式的，由輪轂、葉片和輪箍三部分組成（圖8-45）。輪轂的材料為鑄鐵；葉片的材料可為2mm厚的鋼板，也可用3.5mm厚的鋁合金板。葉片呈扇形，并在大頭處沖成弧形突起，以增加剛性。葉片用螺旋堅固在輪轂上。輪箍由3—4mm厚的扁鋼制成，緊固在葉片的外圈。這類風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，可以逆轉(zhuǎn)。這類風(fēng)機(jī)宜采用大直徑、低轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪轉(zhuǎn)數(shù)最好不超過550r/min，否則風(fēng)機(jī)效率會降低。
⑶風(fēng)機(jī)的傳動和安裝
風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量是Q和風(fēng)壓H取決于風(fēng)機(jī)的類型結(jié)構(gòu)和葉輪的圓周速度，葉輪的圓周速度又取決于其直徑和轉(zhuǎn)數(shù)。
風(fēng)機(jī)每秒鐘的風(fēng)量Qs，計算如下：
Qs=Vc · Fc (m3/s)
式中：Fc——風(fēng)機(jī)出口的橫截面積，m2；
Vc——風(fēng)機(jī)出口處的氣流速度，m/s；
風(fēng)機(jī)所需的理論功率Nn，按下式計算：
(kw)
式中：Qs 和Q分別為風(fēng)機(jī)每秒鐘的流量和
每小時的流量（m3/h）；
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H——風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓，Pa；
η——風(fēng)機(jī)的效率。
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圖8-45扇形平板葉片的軸流風(fēng)機(jī)
1輪轂 2葉片 3輪箍
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驅(qū)動風(fēng)機(jī)所需要的電動機(jī)的功率N，
(kw)
式中：ηc傳動功率，其值如下：
風(fēng)機(jī)葉輪直接安裝在電動機(jī)上，ηc=1；
用聯(lián)軸器與電動機(jī)連接，ηc=0.95；
用三角膠帶傳動，ηc=0.9；
用平皮帶傳動，ηc=0.85。
K ——起動時的功率后備系數(shù)，按表5—13選取。
表8—13 起動時的功率后備系數(shù)
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電動機(jī)功率
kw
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功率后備系數(shù)K
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軸流風(fēng)機(jī)
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離心風(fēng)機(jī)
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0.5以下
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1.20
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1.50
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0.51—1.0
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1.15
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1.30
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1.01—2.0
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1.10
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1.20
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2.01—5.0
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1.05
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1.15
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大于0.5
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1.05
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1.10
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若安裝電動機(jī)的管理廊的溫度高于35℃時，按上述算出的電動機(jī)功率N的數(shù)值，還應(yīng)乘以如下系數(shù)：溫度t=36～40℃時，乘以1.1；
t=41～45℃時，乘以1.2；
t=46～50℃時，乘以1.25。
有條件的干燥窯，建議采用雙速電動機(jī)：木材干燥第一階段（由初含水率W初到W=20%），風(fēng)機(jī)用高轉(zhuǎn)數(shù)，使窯內(nèi)保持較高的氣流速度，促使木材表面水分的最大蒸發(fā)；而在干燥第二階段（由W=20%到終了）。采用較低的轉(zhuǎn)數(shù)，這樣可節(jié)省了約30%的電能。
安裝風(fēng)機(jī)時，應(yīng)使風(fēng)機(jī)的葉輪裝在窯內(nèi)（指軸流風(fēng)機(jī)），而風(fēng)機(jī)的兩只軸承應(yīng)盡可能地裝在窯外，以便于軸承的潤滑、修理和更換。
近來，國內(nèi)外越來越多的工廠把軸流風(fēng)機(jī)直接安裝在耐熱防潮的電動機(jī)上，電動機(jī)裝在干燥窯內(nèi)。使風(fēng)機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，且效率高，但對電動機(jī)的耐熱和防潮性能要求較高。此類電動機(jī)國內(nèi)已專業(yè)化生產(chǎn)。
軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生一定的軸向推力，同時，風(fēng)機(jī)軸難免有微量的徑向跳動（靠近風(fēng)機(jī)一端），因此，靠風(fēng)機(jī)一端的軸承通常采用雙列向心球面滾子軸承，可以自動調(diào)心；而另一端的軸承采用雙列圓錐滾子軸承，可以承受雙向的軸向推力。風(fēng)機(jī)過墻處，要有氣密裝置，以達(dá)到氣密目的。
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