Способ сушки пиломатериалов

Способ сушки пиломатериалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к технике сушки пиломатериалов и может найти применение в лесной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ вакуумной сушки материала из древесины различной породы, в которой нагрев древесной заготовки происходит под действием на нее волн сверхвысокой частоты (см. патент РФ №2168126, МПК 6 F 26 В 7/00, 2000 г.).

Основным недостатком вышеуказанного способа является высокая себестоимость процесса сушки древесины, и не удовлетворительная однородность пиломатериалов по конечной влажности (из-за неравномерности нагрева по объему штабеля).

Известен также конвективный способ сушки древесины, основанный на передаче теплоты материалу путем конвекции нагретыми газами в специальных сушильных устройствах при атмосферном давлении (см. в литературе Расев А.И. Сушка древесины. - М.: «Лесная промышленность», 2000, с.45-46, с.74-96).

Основным недостатком данного способа является продолжительность сушки пиломатериалов до конечной влажности, а возможность интенсификации процесса путем повышения температуры ограничивается развитием объемно-напряженного состояния и ухудшением физико-механических свойств материала.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому методу является способ вакуум-осцилирующей сушки пиломатериалов, который включает предварительный нагрев древесины в среде перегретого пара, стадию понижения давления по экспоненциальному закону

Р=exp(19,69-5352,15/(Т-5,2·τ)),

где Р - текущее остаточное давление в камере, кПа;

Т - температура нагретой древесины, °С;

τ - продолжительность процесса понижения давления, с.

После создания в камере рабочего вакуума материал выдерживается при остаточном давлении до снижения температуры в центре материала до определенного значения, далее цикл «прогрев-вакуумирование» повторяется. Вакуумирование и конвективный нагрев чередуют до тех пор, пока влагосодержание пиломатериалов не достигнет заданного конечного значения (8-10%) (см. патент РФ №2186305, МПК 6 F 26 В 7/00, 2002 г.).

К основному недостатку данного способа следует отнести сложность ведения технологического процесса и нерентабельность при сушке мягких пород древесины.

Целью настоящего изобретения является сокращение продолжительности сушки мягких пород древесины без ущерба качеству высушиваемого пиломатериала. Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем предварительный нагрев древесины горячим воздухом при атмосферном давлении, после прогрева материала понижается давление среды до 50-60 кПа, далее сушка ведется при стационарном пониженном давлении при постоянной конвекции горячего воздуха до влагосодержания материала 25%, после чего начинается постепенное повышение давления в камере по закону (1)

где P₁ - остаточное давление, постепенно повышающееся в камере при сушке пиломатериалов, кПа;

W - влагосодержание материала, %.

Отличительным признаком заявленного изобретения является то, что предварительный нагрев древесины осуществляется горячим воздухом при атмосферном давлении, после прогрева материала понижается давление среды до 50-60 кПа, далее сушка ведется при стационарном пониженном давлении при постоянной конвекции горячего воздуха до влагосодержания материала 25%, после чего начинается постепенное повышение давления в камере по закону (1).

Благодаря тому что процесс осуществляется в разреженной среде, удаление влаги из древесины мягких пород происходит более интенсивно, кроме того, это позволяет проводить сушку при низких температурных режимах, что приводит к существенному снижению энергетических затрат на сушку, уменьшает деструкцию древесины и не влияет на изменение цвета.

Пример осуществления способа поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез установки сушки древесины (вид сверху); и на фиг.2 - график-схема ведения конвективной сушки пиломатериалов при пониженном давлении в среде горячего воздуха, поясняющий способ сушки древесины согласно изобретению. Первая кривая показывает изменение температуры внутри древесины во времени, а вторая - изменение давления над пиломатериалом.

Представленная сушильная камера 1 имеет конструкцию, типичную для данной области техники.

Внутри камеры расположены: калориферы 2, вентилятор 3, экраны 4, выполненные из эластичного материала, которые формируют аэродинамический тракт циркуляции агента сушки. Штабель пиломатериалов 12 обычно содержит ряд лежащих досок в продольном направлении.

Экраны 4 образуют внутри камеры сегментные зазоры 5, внутри которых расположены нагревательные элементы - калориферы 2. Сегментные зазоры 5 формируют направленный поток агента сушки к калориферам 2 с последующей циркуляцией через штабель пиломатериалов 12.

Внутреннее пространство корпуса 1 сообщено с вакуумным насосом 6 с помощью патрубка 8; а с атмосферой - через патрубок 9.

Предусмотрен щит управления 11 снабженный контрольной аппаратурой и управляющим средством, необходимым для осуществления способа согласно изобретению.

Установка работает следующим образом. Штабель пиломатериалов 12 помещают в сушильную камеру 1, после чего герметизируют.

Включением калориферов 2 и вентилятора 3 происходит нагрев штабеля пиломатериалов 12 при атмосферном давлении в среде циркулирующего сушильного агента (стадия I на фиг.2).

При достижении температуры внутри пиломатериала 65°С начинается вторая стадия, где включают вакуумный насос 6, сообщенный через патрубок 8 с герметичным корпусом 1, и понижают давление над штабелем пиломатериалов 12 до 50-60 кПа по экспоненциальному закону

Р=ехр(19,69-5352,15/(Т-5,2·τ)),

где Р - текущее остаточное давление в камере, кПа;

Т - температура нагретой древесины, °С;

τ - продолжительность процесса понижения давления, с.

Температура агента сушки равная 80-85°С автоматически поддерживается щитом управления 11. Также с помощью регистрирующих приборов и щитка управления 11 снимаются показания температуры внутри древесины и ее влагосодержания.

Период сушки в постоянно понижающемся остаточном давлении протекает при непрерывной вынужденной циркуляции сушильного агента через штабель пиломатериалов 12 и длится 10-15 мин. При этом удаление свободной влаги в древесине происходит под действием градиентов давления, влажности и температуры.

Процесс вакуумирования прекращается после падения давления до значения 50-60 кПа, затем начинается третья стадия, в работе остаются электровентилятор 3 и калориферы 2. Пониженное давление над штабелем пиломатериалов 12 автоматически поддерживается щитом управления 11 с помощью вакуумного насоса 6 и конденсатора 7.

После падения влагосодержания материала до 25% при стационарном пониженном давлении процесс переводят в следующую стадию, характеризующуюся повышением давления над материалом в зависимости от его влагосодержания (стадия IV).

Повышение давления в сушильной камере происходит за счет удаления влаги из материала и дополнительного напуска горячего воздуха в рабочую полость аппарата согласно закону (1), с этой целью отключают вакуум-насос 6, открывают вентиль 10, и в корпус 1 поступает нагретый газ.

Проведены опыты при различных технологических режимах и сравнительный анализ с прототипом и выбраны оптимальные параметры.

Нижняя граница диапазона изменения температуры 80°С обусловлена температурой кипения воды при данном вакууме; понижение температуры ниже указанного значения вызывает увеличение продолжительности процесса сушки, вследствие незначительного количества подведенной энергии. Верхняя граница диапазона 85°С определяется изменением окраски материала.

Нижняя граница диапазона изменения давления 50 кПа обусловлена резким падением коэффициента теплоотдачи. Верхняя граница диапазона 60 кПа вызывает увеличение продолжительности процесса сушки из-за падения скорости процесса удаления влаги.

Выбор значения влагосодержания пиломатериалов 25% как переходной точки от третьей стадии к четвертой обусловлен окончанием процесса удаления свободной влаги и началом удаления связанной. Отклонение от указанного значения вызывает увеличение продолжительности сушки.

Выбор закона (1) для роста давления в камере в зависимости от влагосодержания древесины определяется увеличением продолжительности процесса сушки в случае отклонения от данной функции.

Разработанный способ сушки принят к внедрению на казанском предприятии «Татмебель» для сушки пиломатериалов. Использование предлагаемой установки позволило сократить продолжительность процесса и повысить качество высушенной древесины мягких пород вследствие снижения температуры среды.

Способ вакуумной сушки пиломатериалов, включающий предварительный нагрев древесины, стадию понижения давления по экспоненциальному закону

Р=ехр(19,69-5352,15/(Т-5,2·τ)),

отличающийся тем, что предварительный нагрев осуществляется горячим воздухом при атмосферном давлении, после прогрева материала понижается давление среды до 50-60 кПа, далее сушка ведется при стационарном пониженном давлении при постоянной конвекции горячего воздуха до влагосодержания материала 25%, после чего начинается постепенное повышение давления в камере по закону (1)

где Р - текущее остаточное давление в камере, кПа;

Т - температура нагретой древесины, °С;

τ - продолжительность процесса понижения давления, с;

P₁ - остаточное давление, постепенно повышающееся в камере при сушке пиломатериалов, кПа;

W - интегральное влагосодержание материала, %.