Способ сушки древесины
Патент 1067319
Авторы
Способ сушки древесины
Иллюстрации
Реферат
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ путем ее обдува нагретым воздухом. отвода выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени сушки и повышения качества, перед обдувом древесину предварительно выдерживают под вакуумом 10 кПа, а затем обдув ведут при температуре воздуха 50-60 С с одновременньм отводом выделяющихся паров сначала при 30 кПа, а затем при 20 кПа, и при скорости воздуха соответственно 2,75-3,25 м/с и 3,0-3,5 , а охлаждение ведут воздухом с температурой под вакуумом, - сначала равньм 15 кПа, а затем - 10 кПа, и при скорости воздуха соответственно 3,5-4,0 м/с и 4,0-5,0 М/с.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1067319 А
3(5D Р 26 В 3/04 Г 26 В 5/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3434550/24-06 .(22) 30.04.82 (46) 15.01.84. Бюл. В 2 (7?) П.Я.Лапса, Л.Я.Бекерис, A.Ê.Áðóíîâñêèé, Г.В.Берзиньш и В.В.Иванов (71) Межхозяйственное предприятие Агрококс и Латвийское научнопроизводственное объединение Гауя (53) 66.047.25(088.8) (56) 1. Патент Франции 9 2332845, кл. В 27 К 5/04, опублик. 1976.
2. Патент Франции 9 2351366, кл. F 26 В 3/04, опублик. 1977. (54) (57) СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ путем ее обдува нагретым воздухом, отвода выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени сушки и повышения качества, перед обдувом древесину предварительно выдерживают под вакуумом 10 кПа, а затем обдув ведут при температуре воздуха 50-60 С с одновременным отводом выделяющихся паров сначала при 30 кПа, а затем при 20 кПа, и при скорости воздуха соответственно 2,75-3,25 м/с и 3,0-3,5 м/с, а охлаждение ведут воздухом с температурой 4-20 С под вакуумом, — сначала равным
15 кПа, а затем — 10 кПа, и при скорости воздуха соответственно
3,5-4,0 м/с и 4,0-5,0 м/с.
1067319
Изобретение относится к технологии сушки древесины и может быть использовано s деревообрабатывающей промышленности при сушке различных " сортиментов натуральной древесины или древесины, пропитанной аммиаком. 5
Известен способ сушки древесины путем постепенного нагрева ее контактными нагревательными элементами и насыщенным водяным паром до
50 С и вакуумирования до 70 кПа fl).
Недостатком этого способа является неравномерность сушки в местах контакта с нагревательными элементами по сравнению.с остальными участками, что приводит к возникновению напряжений и ухудшению качест» ва.
Известен также способ сушки древесины путем ее обдува Нагретым воз" духом, отвода выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения. При этом операции обдува воздухом и вакуумирования неоднократно чередуются. Соотношение продолжительности этих операций составляет от 3:1 до 6:1 при продолжительности вакууми- рования в пределах 45-120 с. Затем производится охлаждение древесины вне камеры в атмосферных условиях 523.
Недостатками этого способа явля- ЗО ются пониженное качество вследствие неравномерности обдува древесины в средней зоне и по краям штабеля, а также значительная продолжительность процесса. 35
Цель изобретения - сокращение времени сушки и повышение качества.
Поставленная цель достигается тем, что при сушке древесины путем ее обдува нагретым воздухом, отвода 40 выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения, перед обдувом древесину предварительно..выдерживают под вакуумом 10 кПа, а затем обдув ведут при температуре воздуха 50- 45
60 С с одновременным отводом выделяющихся паров сначала при 3С кПа, а затем при 20 кПа, и при скорости воздуха, соответственно 2,753,25 м/с и 3,0-3,5 м/с, а охлаждение ведут воздухом с температурой
4-20 С под..вакуумом, - сначала рано ным 15 кПа, а затем - 10 кПа, и при скорости воздуха соответственно
3-,5-4,0 м/с и 4,0-5,0 м/с.
Укаэанные последовательность операций и параметры позволяют высушить древесину с.влажностью 3095% до влажности 6,0-6,2% эа
5,25-15 ч.
Физическая сущность предлагае- 60 мого способа заключается в следующем.
На I стадии сушки (прогрев древесины на предельно низком вакууме
10 кПа до 40-50ОС) древесина в начале процесса имеет температуру окружающей среды 18-20ОС. Влагу в поверхностном слое древесины при такой температуре условно можно рассматривать как поверхность жидкости, граничащую с газообразной средой — разреженным воздухом. В поверхностном слое проявляется нескомпенсированность молекулярных сил. Молекулы. воды, находящиеся в поверхностном слое, испытывают силу притяжения со стороны молекул, находящихся внутри древесной массы.
Для извлечения молекулы воды из внутренних частей древесной массы на ее поверхность требуется затратить определенную работу. Работа 4 в квазистационарном процессе при постоянной температуре пропорциональна д5, т.е.
4=6д5 где 6 - коэффициент поверхностного натяжения для поверхности раздела воды древесины с воздухом;
55 — увеличение поверхности воды в древесине.
Работу A совершает воздух путем теплоотдачи во время разрежения эа счет внутренней энергии с тенденцией к охлаждению. Однако, так как выбрана предельно низкая степень вакуума, процесс охлаждения влияет незначительно на динамику молекулярного процесса. Подвод тепла для прогрева древесины до
40-50 С обеспечивает диффузию влаги из древесины. Пары в воздухе при этом выделяют дополнительное количество теплоты, что приводит к ослаблению охлаждения воздуха при его разрежении, ускоряя процесс сушки на
I стадии. Вторая стадия сушки (I и
A ступени): подвод тепла продолжается для увеличения температуры древесины до 60 С на 1 ступени и до
70 С на и ступени. При вакуумировании с непрерывной подачей теплогр воздуха температуру внутренней части заготовок древесины подцерживают выше температуры насыщенного водяного пара.
При сушке древесины из-за сопротивления распространению теплоты по сечению нагревания штабеля температура сильно убывает от поверхности заготовок древесины к их средней части. Разность температур постепенно уменьшается за счет наружного нагревания камеры и за счет ламинарного течения подогретого воздуха в вакууме 30 кПа íà 1 ступени и 20 кПа íà ti ступени. Так как в камере создают постоянство отсоса среды, воэможность парообразования на
Р стадии исключается.
Скорость воздуха, проходящего через штабель высушиваемой древеси67319
10
3 10 ны, действует прямо пропорционально степени глубины вакуума: чем глубже вакуум, тем менее скорость воздушного потока, и наоборот. (и стадия — охлаждение древесины в камере осуществляется в двух ступенях, однако беэ подвода тепла.
На I ступени охлаждения температуру древесины снижают от 70 до 30 С, а на LI ступени от 58 до 25 С одновременно уменьшая объем связанной влаги. Кондиционированный воздушный поток с температурой 4-20 С способствует процессу охлаждения и тем
-самым одновременному удалению связанной влаги.
На J стадии сушки на одном конце древесных капилляров возникает нескомпенсированность сил поверхностного натяжения (Й), действующих на находящуюся,в камере воду. При нагревании 6 уменьшается и, следовательно, уменьшается молекулярная сила со стороны нагретого конца капилляра
На ф стадии во время охлаждения древесины вода в капиллярах, а также связанная влага перемещается к холодным концам капилляров °
Таким образом, увеличение температуры сушильной камеры происходит только на 1 и 6 стадиях сушки при одновременном по ступеням снижении глубины вакуума и соответственно уве личивающейся скорости воздуха. Постадийное распределение сушки,с постепенным увеличением температуры (1- и ступени) и скорости воздуха обеспечивает равномерность сушки на всех участках высушиваемого штабеля.
Исключен дисбаланс температурных колебаний между наружной и внутренней частями высушиваемой древесины. Во время сушки и охлаждения пиломатериалов (заготовок) их температура стремится к снижению до точки росы водяных паров, однако ламинарный поток разреженного воздуха устраняет это и исключает конденсацию паров, выходящих из внутренней части древесины на ее поверхность.
Древесина, предварительно пропи эанная аммиаком, имеет более сильно выраженную тенденцию к испарению— десорбции влаги, чем не пропитанная. Существенно при этом влияют физические свойства аммиака: плотность 0,5963 г/смэ, температура кикения 33-35 C теплота испарения
5,581 ккал/моль. При кипячении физически не связанный аммиак иэ дре» весины быстро десорбируется и улетучивается, захватывая с собой частицы воды. Присутствие аммиака способствует сокращению продолжительности процесса сушки.
В результате реализации способа достигается одинаковая конечная влажность древесины в штабеле и исключается воэможность появления поверхностных или внутренних напряжений — факторов, вызывающих трещинообраэование.
На чертеже схематически иэобра15 жена установка для реализации предлагаемого способа сушки древесины.
Установка содержит снабженную рубашкой цилиндрическую камеру 1, в которой перпендикулярно оси размещен штабель древесины 2. Камера 1 подключена трубопроводом 3 к вакуум-насосу 4 и трубопроводом 5 к теплообменнику 6 и системе подачи воздуха. Между теплообменником 6 и камерой 1 к трубопроводу 5
25 подсоединена линия 7 подачи кондиционированного воздуха.
Установка работает следующим Образом.
Уложенную в штабель 2 древесину
30 в виде пиломатериалов или заготовок загружают в камеру 1. Вакуум-насосом 4 в камере 1, предварительно нагретой рубашкой до 60 С, создают вакуум (10 кПа), и выдерживают дре- .
35 весину пока она не прогреется до
40-50 С. После чего во и стадии подают теплый воздух .через теплооб" менник 6 и трубопровод и ведут обдув штабеля 2 в две ступени при 40 различных значениях вакуума и скорости воздуха. При этом выделив" шаяся иэ древесины влага насыщает воздух парами ° Удаление насыщенного пара отработанного воздуха осуществляется непрерывно вакуумным насосом 4. На ф стадии штабель 2 древесины подвергают двухступенчатому охлаждению. Для этого прекращают подвод тепла и в камеру 1 подают кондиционированный воздух по линии 7.
В таблице приведены примеры реализации предлагаемого способа для различных видов древесины.
Для сравнения дан пример 7 cym-.
55 ки, реализованный в проьыаленноети.
1067319
Продолжительность, ч
Вакуум, кПа
Вакуум, кПа
Пример 1 (сосна) Пример 4 (береэа) l0
3,0
3,0
2,75-3,0 3,0
3,0-3,75 4,0
30 2,75-3 0 2,0
20 3,0 -3,25 2,0
Охлаждение
7 ступень
3 5 2 0
4,0 3,0
15
3,75 2,0
4 25. 3 0
«й ступень.
10,10
«» «»» / °
15 0
13iO
6,1Ф
6 0%
Влажность
Пример 2 (сосна) Пример 5 (осина) 10
2,5
I ступень
3 0-3,25 0 5
2,75-3,0 2,5
ЗюОО Зк25 2кО
3,25-3,50 1,0 ((ступень
20
Охлаждение
4,0
15
3,75
1,5
5,0
2,0
10
4,25
5,25
10,5
Влажность
6, 18В.
6,2%!
Последовательность операций
Выдержка под вакуумом
Обработка теплоносителем ступень
1(ступень
Продолжительность
Выдержка под вакуумом
Обработка теплоносителем
1 ступень (j ступень
Продолжительность
Скорость потока воэдуха, м/с
l it 0
1 25
Скорость потока воэдуха, м/с
Продолжительн.ость, ч
1067319
Продолжение таблицу
Последовательность операций
Продолжительность,ч
Скорость потока воздуха, м/с
Скорость потока воздуха, м/с
Продолжительность ч
Вакуум, кПа, Вакуум, кПа
Пример 3 (береза) Пример 6 (дуб) Выдержка под вакуумом
3,0
10
2,0
Обработка теплоносителем
2,75-3,0 2,5
3,0-3,25 3,5
1 стуиень 30
30 2,75-3,0 1,5
20 3,0-3,50 2,0 и ступень 20
Ох паждение
3,75
1 ступень ((ступень
15
2,0
4,0
1 0
4,25
3,5
4,5
1,5
Продолжительность
8,0
14,5
Влажность
6,2%
6,2%
П р и м е ч а н и е. В примерах 1-3 древесина натуральная, в примерах 4-6 древесина, обработанная аммиаком..Составитель В.Вакар
Редактор Н.Киштулинец Техред И.иетелева Корректор A.повх и
Заказ 11190/43. Тираж 672 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4
Высушенные по примерам 1-6 образцы древесины не имеют трещин.и покоробленности.
Пример 7. Сушат березовые заготовки для паркета.. После загрузки .камеры в ней создают вакуум до
70 кПа и прогревают древесину до
7() С .в течение 12,5 ч. Затем на о
1. ступени ведут обдув воздухом со скоростью 1,5-1,75 м/с в течение
6,5 ч при температуре. древесины
70-80 С, а на 9 ступени — со скоо ростью 1,75-2,5 м с в течение 4 ч
I при температуре древесины 80-90 С и вакууме 60 кПа. Охлаждение ведут на I ступени при ск рости воздуха
45 2,5-2,75 м/с в течение 3,5 ч. при температуре древесины 90 82 кууме 50 кПа, а на (ступени при скорости воздуха 2,75-3,0 м/с в течение 4,5 ч при температуре древе50 сины 82-70 С и вакууме 40 кПа. Общая продолжительность 31 ч, конечная влажность 5,9%, покоробленность поперечная. 2,55%, степень трещинообразования 48%.