Design of a drying device for wood-processing industry

Diplomová práce se zabývá stabilizací teploty dřevěného vlákna při výrobě středně hustých vláknitých desek (MDF) v dřevozpracujícím průmyslu. Z původního záměru řešit sušící zařízení se z hlediska energetické optimalizace vyvinul podstatně závažnější problém. Ukázalo se, že výrobní proces se potýká s výraznými tepelnými ztrátami, jejichž důsledkem je ztráta velkého množství tepelné energie získané během sušícího procesu. Hlavním cílem této práce je tedy posouzení ochlazovacího účinku okolního prostředí na vybrané části výrobní linky a návrh vhodného opatření k minimalizaci tepelných ztrát a ke zvýšení teploty vlákna na požadovanou hodnotu. Řešení je zaměřeno na úsek výrobní linky mezi sušícím zařízením a lisováním. Součástí práce je popis technologie výroby vláknitých desek, úvod do problematiky přenosu tepla a také základy teorie počítačového modelování proudění a přenosu tepla za pomoci CFD simulací. Výpočtová část obsahuje zhodnocení tepelných ztrát vybraných úseků výrobní linky za současného provozního stavu a jejich porovnání s počítačovými simulacemi. Ověření správnosti výsledků při použití obou přístupů k řešení proudění a přenosu tepla je výchozím krokem k návrhu zlepšení stávající situace. Ověřený výpočetní model lze poté použít v následujícím řešení vlivu konvekčního a radiačního mechanizmu na prohřátí vrstvy dřevěného vlákna. Důležitým faktorem v konečné fázi výpočtu je skutečná teplota vláknitého koberce na vstupu do lisu. Čím vyšší vstupní teploty v daném rozmezí je dosaženo, tím se sníží čas potřebný k lisování, a tím se zkrátí čas potřebný pro celý výrobní proces. Řešení daného problému směřuje k dosažení energetické úspory a mělo by se zároveň stát podkladem, ze kterého je možné zhodnotit zlepšení produktivity výroby MDF desek. Závěr diplomové práce obsahuje rozbor poznatků týkajících se ohřevu dřevěného vlákna a jeho efektivity využití v praxi.The thesis considers a stabilization of temperature of a wood fiber during production of medium close fibre boards MDF in a wood-processing industry. The original purpose to solve energetic optimalization of a kiln dryer has become a serious problem. It turned out that production suffers with a big heat loss which results in big heat loss gained during a kiln drying. Primary aim of this thesis is an examination of a cooling effect of environment on chosen parts of a production line and suggestion of acceptable proceeding to minimize heat loss and to rise temperature of the wood fiber to required temperature. Solution is aimed on the section of a production line between drying equipment and press. First part of the thesis introduces technology of production of fibre boards, introduction to heat transfer problems and also basics of computer modeling of heat flow and transfer using CFD simulation. The next part includes an evaluation of the heat loss of chosen parts of the production line in a current working condition and its comparison with computer simulations. Verification of accuracy of the results while using both approaches to solution is a first step to the improvement of the current situation. It is possible to use the verified calculation model for the following solution of effects on convective and radiation heating of a wood fiber layer. An important factor in the last period of a calculation is a real temperature of the fiber board-mat at the entrance to a press. The higher entering temperature in a set temperature range is reached, the lower time needed for pressing will be and simultaneously the whole industrial process will be cut short. The solution of a problem leads to an achievement of an energy saving and should become a solid basis from which it would be possible to evaluate an improvement of production of MDF boards. The conclusion of the thesis includes an analysis of findings which refers to a heating of wood fiber and it’s effectiveness for a practical use.