Программа сушки древесины в сушильных камерах: Энергоэффективная технология сушки древесины

Энергоэффективная технология сушки древесины

Традиционная технология заключается в том, что в процессе сушки в камере создают определённые режимом температуру и влажность воздуха и поддерживают их в течении длительного времени постоянными. После уменьшения влажности древесины до переходной, производят смену параметров воздуха на новые. При этом температура и психрометрическая разность воздуха значительно увеличиваются. Новые параметры воздуха также в течение длительного времени поддерживают постоянными. Изменения параметров воздуха производят в течение сушки несколько раз (2…5 раз в зависимости от используемого режима).

Задаваемым параметрам воздуха соответствует определённая равновесная влажность древесины, которая всегда ниже текущей влажности. Поэтому поверхность пиломатериала постоянно сохнет и ее влажность уменьшается. Когда влажность поверхности пиломатериала станет ниже предела насыщения древесного волокна (примерно 30 %), начинается усушка поверхности пиломатериал и в ней возникают растягивающие напряжения.

При дальнейшей сушке поверхностные напряжения натяжения увеличиваются и могут превысить предел прочности древесины. В этом случае происходит образование поверхностных трещин, что является дефектом сушки и допускать этого нельзя.

Чтобы исключить образование трещин периодически производят термовлагообработку (ТВО) древесины. Термовлагообработка заключается в том, что в сушильной камере создают высокую влажность воздуха, при которой поверхность пиломатериала увлажняется. При этом уменьшаются усушка поверхности и поверхностные напряжения. Это и предотвращает образование трещин. Необходимость и продолжительность проведения ТВО определяются оператором сушки или предусматриваются программой сушки. От правильности назначения и проведения ТВО зависит качество высушенной древесины. Для проведения ТВО сушильная камера снабжается увлажняющим устройством: распылителем воды или трубой для впуска увлажняющего пара. Наличие увлажняющего устройства повышает стоимость сушильной камеры.

Кроме того, увеличиваются тепловые и эксплуатационные затраты при эксплуатации сушильной камеры. Это повышает стоимость сушки древесины.

В любом случае при сушке традиционным способом происходит накопление внутренних напряжений в древесине

, что является неизбежным, так как удаление влаги из древесины происходит с поверхности пиломатериала и непрерывно. При этом усушка поверхности идет с опережением усушки центра пиломатериала и создается градиент усушки по толщине пиломатериала. Градиент усушки и является причиной возникающих в древесине напряжений. Чем быстрее идет сушка древесины и чем толще пиломатериал, тем выше градиент усушки, больше напряжения в древесине и сложнее обеспечить качественную сушку.

Традиционная технология сушки требует непрерывную работу вентиляторов, обеспечивающих движение воздуха через штабель. Предусматривается также периодическая смена направления вращения вентиляторов и движения воздуха в штабеле с целью уменьшение разности влажности древесины на входе и выходе воздуха в штабель.

При этом реверсивный вентилятор имеет более низкий коэффициент полезного действия, чем нереверсивный. Осуществление реверса вентиляторов усложняет устройство управления и повышает стоимость сушильной камеры. Все это дополнительно повышает стоимость сушки. Кроме того, имеются публикации результатов исследований, которые свидетельствуют не только о пользе реверса, но и его вреде качеству сушки.

Новая авторская технология сушки древесины использует сушильные камеры широко распространенных конструкций.

Она предусматривает следующие основные операции:

— начальный прогрев древесины;

— подвод тепла в штабель без искусственного увлажнения воздуха и вентиляции сушильной камеры;

— выдержка древесины без подвода тепла, без искусственного увлажнения воздуха и без вентиляции сушильной камеры;

— вентиляция сушильной камеры без подвода тепла в штабель.

Операции подвода тепла в штабель, выдержка древесины, вентиляция сушильной камеры циклически повторяются до тех пор, пока древесина не высохнет до требуемой влажности.

Продолжительность цикла составляет 1 … 6 часов. После достижения требуемой влажности производится охлаждение древесины внутри сушильной камеры до температуры воздуха 20 … 40 °С. Увлажняющие устройства и реверс вентиляторов не требуются.

Рассмотрим, что дает новая технология в сравнении с традиционной технологией.

Прежде всего, выдержка древесины ограничивает испарение влаги с поверхности пиломатериала. При этом за счет более высокой температуры и влажности в центре сечения пиломатериала ускоряется приток влаги от центра к поверхности пиломатериала. За счет этого уменьшаются градиент влажности по сечению и внутренние напряжения в древесины, происходит выравнивание влажности древесины в штабеле, т. к. при повышенной влажности воздуха замедляется сушка прежде всего более сухих досок. Кроме того, воздух в сушильной камере приходит в равновесие с текущей влажностью древесины в штабеле, и древесина как-бы сама «выбирает себе» комфортные параметры воздуха в сушильной камере.

Отсутствие в сушильной камере реверса вентиляторов и искусственного увлажнения воздуха не только упрощают конструкцию сушильной камеры, но и снижают расход энергии и стоимость сушки. Воздух сушильной камеры увлажняется только за счет влаги, испаряемой из древесины.

Этой влаги вполне достаточно, т. к. при сушке 1 кубометра древесины, например, сосны, от влажности 60 % до влажности 8 % испаряется 208 килограммов воды.

При сушке древесины по новой технологии контроль начальной и текущей влажности древесины не требуется. Необходимую текущую влажность воздуха в сушильной камере древесина «выбирает» сама. Это упрощает как подготовку сушильного штабеля, так и ведение сушки. Контроль влажности древесины требуется только для определения момента окончания сушки до требуемой влажности и начала охлаждения древесины. Этот момент может быть определен косвенно по текущей влажности воздуха в сушильной камере.

Из сказанного выше следует, что новая технология позволяет сушить древесину качественнее и экономичнее, чем традиционная технология. Она может быть использована практически на любой сушильной камере.

Конечно, управлять вручную сушильной камерой при этом не возможно, т. к. человек просто не справится с этой задачей. Для этого нами разработан и изготовляется автоматический регулятор сушки древесины АРС. Он полностью автоматизирует управление сушильной камерой и обеспечивает стабильное высокое качество сушки древесины. Пользоваться регулятором просто и не требуется специальная подготовка по технологии сушки древесины.

На рисунке представлен график сушки древесины, произведенной в промышленных условиях с помощью автоматического регулятора АРС., выполненный по данным автономного регистратора с помощью его программного обеспечения. На графике видны периодические подъемы и понижения температуры и влажности воздуха. Видно, как по мере высыхания древесины плавно снижается влажность воздуха.

Для уточнения деталей свяжитесь по телефону:+7(912)2855122

Примеры расчета экономии:

Примеры действующих сушильных камер:

Получите бесплатную консультацию и ответы на свои вопросы! Звоните: +79122855122

Сушіння деревини | Trotec

Деревина — цінна сировина і матеріал для виробництва пилопродукції, пиломатеріалів, заготовок з дерева різних сортів, а також дерев’яних деталей і інших виробів. Крім цього, дерево використовується для виготовлення меблів, музичних інструментів, вікон, дверей, будівельних конструкцій, предметів побуту, сходів, іграшок, та безлічі інших корисних речей.

Після того, як дерево спиляли, в залежності від мети його подальшого використання, його необхідно висушити до певного рівня. Інакше, через високий вміст води (вище 70%) в структурі деревини, дерево починає гнити і псуватися.

Деревину для меблів сушать до рівня вологи в ній 6-10%, а деревину, яка йде на обшивку будинків, — до 16-18%. Деревина, готова до транспортування, повинна мати вологість 18-22%, а дерево, що йде на виготовлення меблів, — до 8 ± 2%. Дерев’яні вікна та двері, сходові прольоти вимагають застосування дерева з вологістю 8-15%, а обшивка стін і дошки підлоги — 15 ± 2%. Сушка дерева, що призначена для різних цілей, різниться за технологією і застосовуваним обладнанням.

Два основних способи сушіння деревини

• 1. Природна або сушка на відкритому повітрі , із забезпеченням циркуляції повітря в вертикальному і горизонтальному положенні між шарами або виробами. Процес сушіння може тривати місяцями або навіть роками.

Наприклад, пиломатеріали (дошки, бруси та ін.) укладають штабелями під навісом. Ряди дощок прокладаються прокладками товщиною 22-25 мм і шириною 4-50 мм.

Окремі пакети пиломатеріалів відокремлюються прокладками перетином 100х100 мм. Між штабелями є проїзди для автонавантажувачів. 

• Штучна або технічна сушка в сушильних камерах стандартно заснована на поступовому випаровуванні вологи з зовнішніх і внутрішніх шарів під впливом нагріву деревини або пиломатеріалів. Цей спосіб в комерційній сфері, на сьогодні, максимально замінив природну сушку.

Правильно організована сушка повинна забезпечити рівномірне і інтенсивне видалення вологи з усіх шарів деревини, без пересушування зовнішніх шарів і без їх розтріскувань. Чим сильніше нагрівається деревина, тим вище її здатність видаляти вологу. Крім цього, в процесі сушіння не допускаються граничні внутрішні напруги в шарах деревини з різним рівнем вологості, які можуть привести до внутрішніх деформацій і розтріскування.

Існують відпрацьовані державні стандарти, в яких описані параметри температури і вологості середовища на протязі всього процесу сушіння для різних порід дерева та різноманітних видів виробів з нього. Більш точне дотримання нормативного вмісту вологи на окремих етапах сушіння деревини можливе тільки при технічних (камерних) способах сушіння. Тому саме такі способи гарантують найбільш високу якість кінцевої продукції. Повністю автоматизовані процеси сушіння не вимагають великих трудовитрат і постійного нагляду.

Установки і способи механічної сушки деревини

За схемою завантаження розрізняють: сушильні камери тунельної дії або камери фронтального завантаження (періодичної дії).

          

За способом нагріву сушильного агента:Формат загрузки: туннельного действия –при помощи рельсов на входе, по которым заталкивают тележку с лесоматериалами, а дальше она движется по туннелю к противоположному выходу.

водяні,

електричні,

парові,

газові сушильні камери.

Типи сушильних камер 

Сушильні камери в основному оснащуються системами примусової вентиляції.

Конвективно-теплова сушка повітрям, парою або в вакуумі, в газопарових, вакуумних або ротаційних сушильних камерах. Видалення зайвої вологи відбувається за рахунок нагрівання повітря і видалення водяної пари, що випаровується, через витяжну вентиляцію.

Кондуктивний спосіб сушіння — передачею тепла при контакті з нагрітими поверхнями.

Радіаційний спосіб сушіння — через ІК-випромінювання.

Діелектричний спосіб сушіння в ЕМ-полі, з нагріванням деревини струмами високої частоти.

Конденсаційні сушки забезпечуються системами нагріву повітря і системами конденсації, зі збором і відведенням конденсату.

Є ще інші способи сушіння деревини: індукційний, рідинний, вакуумний та ін.

За конструкцією, в залежності від виду продукції, що висушується, розрізняють камерні сушарки, роликові, стрічкові, барабанні та пневматичні сушарки.  

Конвективна рециркуляційна сушка

Конвективна рециркуляційна сушка в камерах з фронтальним завантаженням деревини від 30 м3 найбільш часто використовується в комерційній сфері.

Контроль рівня вологості здійснюють переносними вологомірами або системою голок-датчиків, розташованих рівномірно на дерев’яних заготівках в об’ємі осушуваного штабеля пиломатеріалів. Кабелі від голок-датчиків передають сигнали на блок комутації і контролю рівня вологості.

У камерах сушки деревини здійснюється постійний контроль і регулювання рівня вологості повітря і температури. Весь процес сушіння проводиться згідно заведеної програми, унікальної для типу продукції, виду деревини і подальшого використання готових виробів і матеріалів.

Етапи сушки деревини

1. Сушильна камера прогрівається до 40 °C.
2. Починається початковий прогрів деревини зі зволоженням, циркуляцією повітря при закритих вентканалах. Температура і вологість доводяться до параметрів наступного режиму сушки для певного типу деревини, наприклад, пиломатеріалів.
3. Процес сушіння складається з декількох етапів з подальшим зниженням рівня вологості і підвищенням температури повітря. Показання вологомірів і систем вимірювання вологості відзначають перехід до наступного етапу сушки. Закінчення процесу сушіння визначається показаннями датчиків вологості для висушеного стану деревини. Відкриванням заслінок регулюється подача більш сухого зовнішнього повітря для зниження або збільшення рівня вологості повітря в камері.
4. Після закінчення процесу сушіння проводять вологотеплообробку, щоб зняти внутрішню напругу в структурі деревини.
5. Кондиціювання служить для більш рівномірного розподілу вологості по об’єму штабелю та товщині пиломатеріалів. Обов’язкова процедура для продукції вищої — 1 категорії якості.
6. Охолодження штабелів пиломатеріалів після закінчення сушіння до 40 ° C проводиться для вирівнювання кінцевого рівня вологості при включенні вентиляторів або відкритих вентканалах в камері.

Вологість деревини

Попутно відповімо на питання: що таке вологість деревини?

Під вологістю деревини розуміють величину в % відношення маси води, яка міститься в контрольованій деревині, до маси повністю сухої деревини.

Приклад: деревина, що знаходиться на зберіганні в приміщенні, має вологість W = 8-12%, на відкритому повітрі W = 15-20%.

Відзначимо, що для кожного виду продукції існують журнали або програмне забезпечення з описом режимів, часу сушіння на кожному етапі і показників початкових і кінцевих температури і вологості.

Наведемо приклад, як вибираються режими і необхідні показники температури і рівня вологості для нормального режиму сушіння пиломатеріалів, що в подальшому мають використовуватися в меблевому виробництві та будуть піддаватися механічній обробці (2 категорія якості).

У програму сушіння заводяться дані про породу дерева, характеристики пиломатеріалів, режими сушки і час сушки, розраховується час обороту для камери сушіння.

Наприклад, пиломатеріали з берези (40х160 мм) зі зниженням вологості від 90 до 12% для 3 категорії якості потребують до 4,7-4,8 доби на сушку. Для сушіння від 60 до 12% пиломатеріалів з сосни (60х180мм) буде потрібно 4,8 доби.

Осушувачі повітря в процесах сушіння деревини

Осушувачі повітря промислові та мобільні — сучасне енергозберігаюче обладнання, що допомагає без підйому температури ефективно зменшувати і автоматично контролювати рівень вологості повітря.

Багато з уже діючих технологій на якомусь з етапів сушіння деревини можуть проводитися швидше і з меншими енерговитратами, якщо застосовувати сучасне осушувальне обладнання.

 Зауважимо, що адсорбційні осушувачі можуть ефективно працювати в умовах від -20 до +40 ° C!

 Конденсаційні осушувачі осушують повітря в межах робочих температур від 5 до 35 … 40 ° C!

Де і чим будуть корисні осушувачі повітря?

•  Для сушіння невеликих партій деревини, пиломатеріалів, дров або деревних відходів для системи опалення в невеликих комерційних сушках. Сушку можна вести без нагріву рециркульованого повітря до високих температур, без вентиляції, в зачинених приміщеннях, без постійного нагляду.
• Для точного контролю рівня вологості осушувачі можуть працювати як від вбудованих, так і від зовнішніх датчиків вологості, для осушення місць зберігання деревини перед сушінням або після нього.
• Осушувач повітря набагато економічніший в роботі, він ефективніше інших способів прибирає вологу з повітря складу для пиломатеріалів або продуктів деревообробки, скорочує тепловтрати і енерговитрати на роботу блоків вентиляції і кондиціонування.
• Осушувач повітря підтримує нормативні умови і скорочує збитки продукції на складах, де зберігаються пиломатеріали і товарна деревина. Крім цього, осушувач повітря допоможе на етапі підготовки техпроцесу або при транспортуванні, де можливі небажані для якості деревини коливання температури і вологості повітря.
• Для зберігання деревини, з якої виготовляють меблі, наприклад, необхідно підтримувати рівень вологості повітря точно нижче 43% RH для того, щоб вологість деревини залишалася нижчою 9 відсотків. А для необхідної вологості деревини в 11 відсотків рівень вологості повітря повинен бути постійним на рівні 55 відсотків. Температура повітря в приміщенні особливого значення не має. 
• Тому доведено, що складські приміщення для деревини не потребують системи опалення, потрібні тільки надійні осушувачі повітря з точною автоматикою і зовнішніми датчиками рівня вологості для постійного регулювання вмісту вологи в повітрі всього приміщення.
• Адсорбційні осушувачі повітря Trotec серії TTR відмінно підходять для роботи в неопалюваних приміщеннях. Вони можуть встановлюватися назовні або всередині ангарів, де зберігаються пиломатеріали, приєднуючись через гнучкі повітроводи на подачу осушенного повітря і відведення перезволоженого повітря назовні.

 Який осушувач вибрати?

Потужні стаціонарні адсорбційні осушувачі TROTEC серії TTR надійно працюють у великих залах навіть при мінусових температурах до -20 ° C. Наприклад, найбільший осушувач в цій серії, TTR 13500, осушує 13 300 кубометрів повітря в годину. Для розподілу по сховищу сухе повітря може подаватися через повітроводи стельової розводки. Агрегати серії TTR відрізняють високостабільним сорбційними роторами з силікагелем та енергозберігаючим принципом роботи. Сучасна електроніка, що управляє агрегатом, надійний вентилятор, вбудований рекуператор тепла, а також мікропроцесорне управління з текстовим дисплеєм і управління енергоспоживанням є додатковими перевагами.

Альтернатива: промисловий конденсаційний осушувач серії DH

Як і адсорбційні осушувачі серії TTR, стаціонарні осушувачі серії DH також підходять для осушення повітря при зберіганні деревини. Відзначимо найпотужніший в серії DH 160 з витратою 2200 кубометрів повітря в годину. Ці осушувачі для довготривалого використання і постійного осушення при зберіганні деревини, зібрані з високоякісних і особливо стійких компонентів. Оскільки вони працюють за принципом конденсації, агрегати DH характеризуються не тільки дуже високими показниками осушення, а й особливо економічні в роботі.

Опціонально осушувачі ТРОТЕК комплектуються реєстраторами даних MultiMeasure Professional, DL200H або DL200X, виробленими в Німеччині, з точними технологіями вимірювань, що забезпечують постійну вологість повітря і вологість деревини. Їх перевага — захист від стороннього втручання, а це додатковий плюс до гарантії, що якість деревини буде підтримуватися на належному рівні з моменту завезення на склад до моменту відвантаження.

Наші експерти Trotec готові зробити підрахунки і підібрати потрібне осушувальне обладнання для Вашого об’єкту сушки та зберігання деревини.

{{brief}} 

Автоматизация процесса сушки древесины в сушильных камерах

Что касается автоматических систем, то здесь очень большой выбор. Практически каждый производитель сушильных камер разрабатывает свои пульты управления, и советовать какая автоматика будет лучше в работе и надежнее бессмысленно. Следует лишь отметить, что есть 2 типа систем управления процессом сушения – это автоматическая и полуавтоматическая. Отличие состоит в том, что автоматическая система выполнена на базе контроллера, в котором заложено достаточно большое количество программ сушки, оператору лишь требуется выбрать нужную программу или создать собственную, запустить ее и начать процесс сушения. Автоматика при этом возьмет под свой контроль все исполнительные механизмы и будет ими управлять на всех этапах сушения до завершения процесса, при этом по желанию оператора можно будет в любой момент вмешаться и перевести любой исполнительный механизм в ручной режим и управлять им самостоятельно.

В полуавтоматической системе контроллер, как правило, не используется. Если он все же используется, то очень простой по своим функциям, и оператору все равно необходимо будет на каждом этапе сушения задавать свой климат в сушильной камере, т.е. температуру и влажность воздуха в зависимости от влажности древесины, как и в случае полуавтоматики с применением отдельных устройств контроля параметров сушки. Но следует отметить, что полуавтоматика на каждом этапе будет поддерживать необходимые параметры сушения, заданные оператором, управляя при этом автоматически всеми исполнительными механизмами лесосушильной камеры.

Цена автоматической системы примерно в 2-3 раза дороже (в зависимости от исполнения), но она, несомненно, легче и удобнее в эксплуатации, более того, при использовании импортных контроллеров и датчиков, надежность системы увеличивается в разы. В настоящее время автоматические системы управления процессом сушки пиломатериала получили очень большое развитие и сильно дифференцированы по цене: от максимально упрощенных недорогих моделей, до высокоинтеллектуальных сложных и дорогих систем. В любом случае, применив систему с полностью автоматическим управлением, вы получите верную надежность того, что любой пиломатериал качественно высохнет за самый оптимальный срок. Кроме того, имея на предприятии более одной сушильной камеры, оборудованной автоматикой, можно будет управлять всеми лесосушилками с одного компьютера, а это намного удобнее, чем каждый раз ходить в операторную и следить за параметрами сушения.

Расчет объема сушильной камеры

Выбор оборудования

Ограждающие конструкции

Сушка древесины | Справочник | Лесоматериалы

Все способы профессиональной сушки древесины — конвективная, атмосферная, вакуумная, СВЧ, камерная.   Сушка древесины конденсационным способом и сушка древесины инфракрасным способом.

  

Выбор способа сушки древесины и сушильного оборудования определяется рядом факторов: породным и сортиментным составом высушиваемых пиломатериалов, стоимостью энергоносителя, необходимой производительностью, производственными условиями и инвестиционными возможностями потребителя. То есть, если раньше при стабильных ценах для технико-экономического обоснования проекта достаточно было двух-трёх обобщающих факторов, то сегодня нужен расчёт в каждом конкретном случае.

В настоящее время результаты изучения рынка сушильных камер показывают, что среди предлагаемых камер 90—95% — классического типа: конвективные с различными системами приточно-вытяжной вентиляции и видами теплоносителя. Их преимущества: малые капитальные затраты, простота процесса, удобства технического обслуживания.

Основными элементами таких сушилок являются: циркуляционное оборудование (вентиляторы), система нагрева (калориферы), система управления (регуляторы).

Вентиляторы должны обеспечивать необходимую скорость и равномерность распределения сушильного агента по материалу для различных пород с целью получения высшего качества и оптимальной продолжительности процесса сушки древесины. Для побуждения циркуляции сушильного агента используют осевые и, в отдельных случаях при большом сопротивлении, центробежные вентиляторы. К этому оборудованию должны предъявляться жёсткие требования по его надёжности при эксплуатации в среде с высокими температурой и влажностью.

Сушка древесины — длительный и энергоёмкий процесс. Тепловая энергия для сушилок вырабатывается в котельных. Тепловым носителем здесь является пар или горячая вода. Электроэнергию вследствие её дороговизны используют редко, хотя в последнее время этот вид энергоносителя становится всё популярнее.

За рубежом для выработки тепловой энергии в основном используют установки для сжигания древесных отходов (опилок, щепы, коры, стружки).

Параметры среды в сушильных камерах, как правило, измеряют психрометром. Управление и регулирование осуществляется автоматически.

Наряду с традиционными конвективными камерами определённое распространение получили вакуумные и конденсационные сушилки.

Вакуумные сушилки целесообразно использовать для сушки древесины твёрдых лиственных пород (дуб), крупных сечений (50 мм и более), когда скорость сушки является важным фактором. При покупке таких камер нельзя забывать о больших капитальных вложениях.

Конденсационные сушилки используют в тех случаях, когда электроэнергия как энергоноситель более дешёвая по сравнению с другими видами. КПД таких сушилок наиболее высок при температуре сушильного агента до 45°С. При этих параметрах себестоимость небольшая, зато срок сушки значительный.

В последнее время произошли значительные изменения в организации, технике и технологии сушки древесины. Если раньше основной объём сушки древесины приходился на крупные деревообрабатывающие и лесопильные предприятия, где сооружались большие сушильные цеха, то сейчас основная масса древесины перерабатывается на малых предприятиях, потребность которых может быть обеспечена одной-двумя камерами небольшой загрузочной ёмкости. Многие малые компании пытаются реконструировать устаревшие камеры или даже создают самодельные простейшие сушильные устройства, которые не могут обеспечить качественной сушки материала. Вместе с тем, рынок предъявляет всё более жёсткие требования к качеству изделий из древесины.

Низкое качество сушки древесины, обусловленное неудовлетворительным техническим состоянием сушилок и слабой технологической подготовкой обслуживающего персонала, приводит к скрытому браку — неравномерному распределению конечной влажности, который долгое время может оставаться незамеченным и сказаться тогда, когда изделие уже находится в эксплуатации.

Современные лесосушильные камеры как отечественного, так и зарубежного производства позволяют достичь высокого качества сушки древесины. Они оснащены системой автоматического управления процессом и являются сложным комплексом оборудования, требующим квалифицированного обслуживания.

 

Атмосферная сушка

 

Атмосферная сушка является наиболее доступным способом обезвоживания древесины. Известно, что атмосферно высушенная древесина может эксплуатироваться многие столетия, если её повторно не увлажнять.

Атмосферная сушка является наиболее дешёвым способом, и раньше она была основной на лесопильных предприятиях. Она не требует таких капитальных затрат, как камерная, но для неё нужны большие площади и большой запас материала.

Основным недостатком атмосферной сушки является то, что процесс неуправляем: в районах с повышенной влажностью воздуха повышается вероятность поражения пиломатериалов грибами, а на юге (от сильной жары) — растрескивания.

Разложение древесины грибами происходит при её влажности выше 22%, и это граничное значение (22%) считается «пределом биостойкости».

Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов регламентированы государственными стандартами: для пиломатериалов хвойных пород — ГОСТ 3808.1-80; для пиломатериалов лиственных пород — ГОСТ 7319-80.

По правилам, атмосферная сушка проводится в штабелях, укладываемых на специальных фундаментах (высотой 550 мм при грунтовом покрытии или 200 мм при бетонном или асфальтном покрытии подштабельной территории, если высота снежного покрова обычно не превышает 250 мм). Фундамент выполнятся, как правило, из железобетонных опор площадью не менее 400х400 мм. Можно использовать деревянные опоры, предварительно пропитав их антисептическим составом. Расстояние между центрами опор должно быть 1,0-1,7 м по длине и 1,3—1,4 м по ширине штабеля.

Состояние сушильного агента (воздуха) нестабильно, на него оказывают влияние климатические условия, время года и суток. В результате взаимодействия воздуха и высыхающей древесины на складах создаётся своеобразный микроклимат: воздух имеет пониженную температуру, повышенную влажность и небольшую скорость циркуляции. Поэтому процесс атмосферной сушки длительный. Древесина высушивается до влажности 12—20% в зависимости от климата (температуры и влажности воздуха), породы и толщины материала.

Можно ускорить процесс путём применения более разреженной укладки, размещения штабелей в соответствии с господствующим направлением ветра, или принудительной циркуляцией воздуха с помощью вентиляторов. Ускорение сушки, с одной стороны, сильно снижает возможность появления химических и прокладочных окрасок, синевы и гнили, но с другой стороны, способствует снижению относительной влажности воздуха, что приводит к увеличению остаточных напряжений. Ускоренная атмосферная сушка позволяет довести материал до влажности 20—30% за время, составляющее от 1/2 до 1/4 продолжительности обычной атмосферной сушки.

Для снижения вероятности заражения древесины грибами и плесенью в начальный период её необходимо защищать антисептиками. Сам процесс осуществляется опрыскиванием, т. е. поверхностным нанесением или глубокой пропиткой, путём окунания досок и пакетов в автоклавах.

Схема штабеля для естественной сушки и хранения пиломатериалов:

А — Основание штабеля (подстопные места)
В — Штабель пиломатериалов с перекрестной укладкой
С — Инвентарная крыша (досчатые фермы, досчатые, скрытые рубероидом, щиты кровли)
D — Вентиляционная шахта
F — Штабель
а — Прижимные брусья (или бревна диаметром до 18 см)
b — Тяжи (проволока диаметром 3 — 4 мм)
c — Скрутки
d — Вынос кровли; одновременно — размеры (min) подготовленной площадки 

 

Вакуумная сушка

 

Технология вакуумной сушки под давлением была изобретена в 1964 году. Сегодня в мире работает более 600 сушилок данного типа.

Вакуумная пресс-сушилка состоит из стальной нержавеющей камеры, которая внутри полностью герметична. Верх камеры закрыт эластичным резиновым покрытием в металлической рамке.

Доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с алюминиевыми нагревательными пластинами. Водяная помпа обеспечивает циркуляцию горячей воды внутри этих пластин. Вода нагревается внешним бойлером. Жидкостная вакуумная помпа обеспечивает вакуум внутри камеры.

После того, как древесина загружена в сушильную камеру, оператор устанавливает на панели управления параметры сушки: уровень вакуума (давление), температуру нагревательных пластин.

Практически каждая порода древесины требует своего уровня вакуума, который не изменяется на протяжении всей сушки. Изменяется только температура нагревательных пластин (параметры температур даны в таблицах производителя). Для программирования сушки и управления параметрами можно использовать микропроцессор.

Рассмотрим процесс сушки, состоящий из трех этапов:

1. Прогрев при атмосферном давлении.

2. Сушка нагреванием в вакууме.

3. Кондиционирование и охлаждение.

Прогрев. После того, как древесина уложена в камеру, переложена нагревательными пластинами и накрыта резиновым покрытием, начинается этап прогрева. Горячая вода, циркулируя в пластинах, нагревает древесину без включения вакуумной помпы. Влага в древесине не закипает, поскольку температура ниже 100°С, и следовательно, не происходит повреждения поверхности древесины.

Сушка. Когда температура внутри древесины достигает уровня, необходимого для сушки, включается вакуумная помпа, которая выкачивает воздух из камеры. В этом случае не происходит повреждения поверхности древесины, поскольку влага внутри древесины, двигаясь к поверхности, увлажняет её. Резиновое покрытие под воздействием атмосферного давления прижимает к полу камеры штабель древесины. Благодаря этому воздействию, доски делаются абсолютно ровными. Под воздействием высокой температуры и высокого уровня вакуума вода с поверхности древесины испаряется. Затем влага, как сконденсированная на стенках камеры, так и в виде пара, откачивается вакуумной помпой. Когда влажность древесины достигает установленного конечного значения, сушка переходит в фазу кондиционирования.

Кондиционирование и охлаждение. Нагревание пластин отключается, но вакуум в камере сохраняется. В этом случае древесина остывает под давлением пресса (1 кг/см2). После того, как древесина остыла достаточно, сушилка выключается.

Например: бук толщиной 32 мм высыхает в этих камерах до влажности 8% за 29 ч, а сосна толщиной 25 мм всего за 17 ч. Таким образом, вакуумные пресс-камеры сушат в 8—10 раз быстрее обычных и особенно эффективны при сушке толстых заготовок из ценных пород дерева, которые при сушке обычным способом могут давать трещины. Они занимают немного места, не нуждаются в фундаменте и расходуют намного меньше тепла. Объём камер (0,3—10 м3) позволяет использовать их на предприятиях с небольшим суточным объёмом производства.

Это даёт производителям неоценимое конкурентное преимущество — гибкость. Представьте себе, что к вам обращается клиент, который хочет купить лестницу из ясеня. Ему нужен всего 1 м3 высушенного материала. В случае с традиционной сушилкой объёмом, допустим, 50 м3 выполнить этот заказ теоретически возможно, а на практике — маловероятно. Ведь нужно ещё найти клиентов на 49 м3 сухого ясеня, купить 100 м3 круглого леса, распилить его и сушить не менее 30 дней. С вакуумной пресс-сушилкой объемом 1, 3 или 5 м3 вы в состоянии выполнить этот заказ за 4—5 дней. Таким образом, можно успешно конкурировать с крупными деревообрабатывающими комбинатами, работая в современных условиях с индивидуальными потребностями клиентов.

Но всё же имеется ряд существенных недостатков: большая трудоёмкость погрузо-разгрузочных работ; значительная неравномерность распределения конечной влажности по толщине материала и, соответственно, большие внутренние напряжения, малая вместимость камер. В силу этих причин вакуумно-кондуктивные камеры не получили широкого применения в промышленности, но в последнее время становятся всё более популярными. Этот способ является наиболее перспективным среди способов, направленных на ускорение процесса сушки.

Чтобы избавится от вышеперечисленных недостатков, с 1975 г. используются вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом. Характеристикой этого агрегата является конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней стенке, перемещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с периодической сменой вакуумных фаз. То есть материал сначала прогревают, а потом вакуумируют. В древесине, нагретой до температуры кипения воды, происходит выкипание свободной воды из полостей клеток. Образовавшийся пар удаляется из материала под действием избыточного давления. После прекращения парообразования, т.е. охлаждения древесины, её вновь нагревают, и цикл многократно повторяют до достижения требуемой конечной влажности. Продолжительность циклов и их параметры зависят от породы, толщины и влажности материала. Такой способ даёт сокращение продолжительности процесса в 4 — 5 раз по сравнению с классическим конвективным способом при высоком качестве сушки.

Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в производстве, работающем на толстом и трудно сушимом пиломатериале (из твёрдолиственных пород). Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения. В дальнейшем объединение двух одинарных сушилок в единый «тандем» дало заметное сокращение энергозатрат. Самая последняя сушилка — «Голиаф» — наконец позволила достичь цели: размеры загрузки составили 2,5х2,5 (3) м, полезная длина 13, 6 м и даже более.

Новые дорогостоящие вакуумно-термические сушильные камеры выпускаются такими компаниями, как WDE (Италия), Brunner и Lauber (Германия), IWT (Германия-Канада), причём камеры последней — с возможностью получения цветовой гаммы просушенного пиломатериала.

А вот сушилки фирмы Lauber предлагаются в тех случаях, когда для сохранения окраски дерева процесс сушки должен проходить быстро: например, для строительных лесоматериалов или для лиственных пород древесины. Сушилки «Мальбок» (Lauber) работают по технологии горячего пара. Процесс протекает без воздуха, в камере находится только водяной пар. Так как точка кипения воды в вакууме значительно ниже, процесс намного ускоряется. Для реализации различных технологических вариантов (обычная сушка, сушка без потребления воды или сушка вымораживанием) сушилки изготавливаются по специальному заказу. Объём загрузки камер — 1—30, а для сушки воздухом — 60, 100 или даже 1000 м3 пиломатериалов.

При эксплуатации сушилок часто возникает проблема снижения высоких энергозатрат. Например, на 100 м3 елового материала с исходной влажностью 80% при традиционной сушке до конечной влажности 10% необходимо в среднем израсходовать 30000 кВт/ч за всё время процесса. Отработанный воздух обычно выходит через выходной клапан наружу. В сушилке типа «Тандем» происходит иначе: в ней есть приспособление, очищающее отработанный воздух от влаги, забранной у древесины. Тепловую энергию сухого отработанного воздуха можно использовать далее: для отопления помещения или, опять же, для сушилки.

Основой всех агрегатов является алюминиевая конструкция с толстыми внутренними стенками с изоляцией из минваты. Внешний кожух выполнен из алюминиевого гофрированного листа.

При вакуумно-диэлектрическом способе сушки нагрев материала до 45 — 50°С осуществляется за счёт энергии высокочастотного электромагнитного поля при постоянном вакууме. Древесина находится в среде почти чистого пара малого давления, благодаря чему процесс происходит при малом перепаде влажности по толщине сортиментов и незначительных внутренних напряжениях.

Продолжительность сушки в этом случае уменьшается в 10 — 12 раз. Однако стоимость при таком способе достаточно большая из-за дороговизны и сложности оборудования и больших энергозатрат. И из опыта эксплуатации вакуумно-диэлектрических камер следует, что пока не удалось достичь хорошего качества сушки: материал из-за неравномерности электромагнитного поля имел очень большой разброс конечной влажности.

Поскольку температура кипения воды в вакууме ниже, чем при атмосферном давлении, то, создавая вакуум глубиной 0,9 кг/см2, температуру сушильного агента снижают до 40— 45°С. Таким образом, можно вести интенсивный и, вместе с тем, низкотемпературный процесс сушки при полном сохранении природных свойств древесины. Если сушить при постоянном неглубоком вакууме (0,2 кг/ см2) и одновременном конвективном нагреве, то это даёт также хорошее качество. Продолжительность процесса при этом не уменьшается, а соответствует конвективной сушке. Себестоимость сушки в три раза меньше за счёт использования теплоты конденсации испаренной воды и применения низких температур сушильного агента.

В общем, основываясь на анализе вышеупомянутых результатов, можно утверждать: сушилка типа «Голиаф» — это агрегат большой производительности, удобный для обработки больших размеров; значительно сокращая время сушки, по сравнению с обычной сушилкой, «Голиаф» позволяет существенно сократить количество древесины на складе и быстро реагировать на запросы рынка; значительное снижение расходов понижает стоимость сушения; что касается периода амортизации, сушилка может работать гораздо более длительное время. Поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна, это может принести дополнительную прибыль до истечения срока амортизации и будет иметь высокую рыночную и остаточную стоимость после него.

 

Сушка в СВЧ

 

СВЧ-сушка аналогична диэлектрической сушке токами высокой частоты (ВЧ = 25 МГц). Проводится на более высоких частотах 460, 915— 2500 МГц. Поэтому энергия СВЧ-поля передаётся в древесину путём излучения свободных, не связанных линией передачи энергии (контуром) колебаний в пространство герметичной металлической камеры, где располагается штабель пиломатериалов. В этом случае взаимодействие электромагнитного поля с древесиной максимально и не зависит от характеристик древесины и нагрузочных способностей генераторов. Генераторы пространственно разнесены с высушиваемым материалом. Условия сушки близки к оптимальным.

Достоинства. Качество сушки близко к естественному, высокая скорость сушки, энергозатраты средние: 550 кВт/ч на 1 м3 сосны, 2000 кВт/ч на 1 м3 дуба. Не требует коммуникаций, мобильна, имеет малые размеры. Универсальна, способна высушивать любые диэлектрические материалы: лекарственные травы, ягоды, фрукты, овощи, керамику, удобрения и т.д.

Недостатки. Высокая стоимость магнетронных генераторов и малый ресурс их работы (около 600 ч). Большие энергетические затраты. Трудность контроля процесса (над температурой среды и древесины, в силу специфики микроволновой энергии). Частота случаев возгорания материала изнутри. Малый объём одновременно высушиваемых пиломатериалов: объём загрузки — до 7 м3 для хвойных пород и до 4,5 м3 для твёрдолиственных. Комбинированный СВЧ-способ ещё мало изучен, и режимы сушки не отработаны.

Характер процессов, происходящих при сушке пиломатериалов в СВЧ-печи (СВЧ электромагнитном поле) не отличается существенно от сушки другими методами. Отличие состоит лишь в способе нагрева пиломатериалов. Поэтому, как и при других способах, процесс подразделяется на четыре этапа.

Первый этап — разогрев с отпариванием. При СВЧ-сушке связан с нагревом заложенного объёма пиломатериалов и находящегося в них объёма воды до температуры 55— 60°С, при которой начинается сушка. Одновременно с этим при отключенной вентиляции вытяжки идёт увеличение влажности воздуха в сушильной камере до 100% и более. Это обеспечивает отпаривание древесины. Последнее необходимо для снятия имевшихся в древесине напряжений и улучшения влагопроводности поверхностных слоёв пиломатериалов. Для рекомендуемых объёмов закладки и располагаемой энергетики СВЧ-печи длительность первого этапа составляет 6— 8 ч. Характерными признаками конца первого этапа являются накопление в сушильной камере воды в виде капель на стенках и даже небольших луж.

Второй этап — собственно сушка с выпариванием основной влаги; является логическим продолжением первого этапа. Сущность этого этапа — удаление интенсивно выделяющейся влаги из пиломатериалов при их дальнейшем нагреве. Величина подъёма температуры при этом может составлять всего 5— 10°С, т. е. 60— 70°С в конечном итоге. Для удаления большого количества выделившейся влаги из камеры вентилятор работает в усиленном режиме. Далее, с выпариванием основного объёма влаги из слоистых структур древесины начинаются процессы выпаривания влаги из клеточных структур (обычно это наступает при влажности древесины 24— 30%). Интенсивность выхода влаги при этом существенно замедляется. Подаваемая к пиломатериалам энергия начинает всё больше тратиться на их нагрев, что приводит к возрастанию температуры до значения, заданного оператором. Усиленный режим работы вентилятора в этих условиях может привести к снижению влажности до низких уровней порядка 25— 30%, что затрудняет выход влаги с поверхности. Таким образом, нарастание температуры пиломатериалов до заданной величины может служить критерием для перехода к третьему этапу (для задания нового значения температуры и режима работы вентилятора вытяжки).

Третий этап — досушка пиломатериалов до нижнего (заданного) порога влажности. Он характеризуется сушкой в жёстких режимах, прежде всего температурных. Целью введения таких режимов является эффективное и быстрое удаление клеточной влаги. Для поддержания хорошей влагопроводности поверхностных слоёв древесины уровень влажности в сушильной камере должен быть вновь высокий, порядка 70%. С этой целью вентилятор вытяжки переводится в нормальный режим работы, а температура сушки поднимается на 5— 10°С.

Необходимо осознавать, что длительная сушка пиломатериалов в жёстких режимах, особенно трудносохнущих пород (дуб, ясень), может привести к потемнению древесины и к внутренним трещинам в ней. Критерием окончания третьего этапа является достижение требуемого уровня влажности.

Четвёртый этап — охлаждение пиломатериалов до температуры внешней среды. Это производится вне СВЧ-сушки, и тем самым повышается производительность:

до 210 м3/мес. — хвойные породы;
180 м3/мес. — берёза, лиственница;
до 100 м3/мес. — дуб, бук, ясень.

Общая средняя продолжительность нахождения пиломатериалов в СВЧ — 20— 24 ч при WM4 = 48-55%, WKOS = 6— 8%. Для твёрдолиственных пород — дуб, бук, ясень — показатели иные.

Охлаждение проводится естественным путем без выгрузки пиломатериалов из камеры. СВЧ-печь отключается, створки дверей приоткрываются, пиломатериалы остывают за счет конвекции. Разность температур пиломатериалов и внешней среды при выгрузке не должна быть более 20°С. Обычно длительность остывания пиломатериалов составляет 5— 6 ч.

Следует отметить, что выделение описанных выше этапов условно и их длительность и соотношение определяются многими факторами: видом и сортиментом древесины, начальной влажностью, начальной температурой пиломатериалов, объёмом закладки. Очевидно, что при начальной влажности этапа 30— 40% сушка по условиям второго этапа может и не проводиться, а длительность первого этапа будет меньше. Все эти особенности необходимо учитывать и сверять с реальными параметрами процесса сушки по указанным критериям.

Сушка сосновых пиломатериалов. Сосна в силу своего строения (слоистая структура с длинными продольными волокнами и капиллярами) и химического состава (наличие в древесине скипидара) имеет хорошую влаго- и газопроводность. По этим причинам сосна может выдерживать высокие температуры до 100-120°С без внешних и внутренних физических повреждений. Согласно экспериментальным данным, значение температуры сушки сосновых пиломатериалов всех сортиментов составляет 100°С. Из-за малой плотности древесины и большой её влагоотдачи, длительности первого и второго этапов в сушке увеличиваются. Длительность первого этапа составляет 7— 8 ч, второго — до 80% всего времени сушки. Переход от второго этапа к третьему (переключение режима вентиляции вытяжки) производится при достижении температуры пиломатериалов 90°С.

Сушка буковых материалов. Бук относится к трудносохнущим видам пород древесины. При естественной сушке на воздухе бук быстро, в течение 1—2 суток, портится (синеет, поражается грибком), а также приобретает сильные напряжения (пиломатериалы закручивает в разных направлениях, появляются многочисленные трещины, наибольшие — по сердцевинной трубке). Исходя из вышеизложенного, качество СВЧ-сушки буковых пиломатериалов в сильной степени зависит от их начального качества и состояния.

Для исключения указанных недостатков распиловку бука необходимо проводить непосредственно перед сушкой, а сам бук держать в водяных ваннах.

Несмотря на высокую плотность древесины по сравнению с другими породами, бук хорошо сохнет в СВЧ-печи из-за наличия длинных продольных волокон и капилляров. Буковые пиломатериалы при СВЧ-сушке сушатся в мягких режимах с температурой не более 90°С. Посиневшие участки древесины на начальном этапе заражения грибком при СВЧ-сушке восстанавливают свой первоначальный цвет. При этом грибковые колонии погибают, а древесина стерилизуется. Переход от второго этапа сушки к третьему производится при достижении пиломатериалами температуры 80°С.

Сушка ясеневых и дубовых пиломатериалов. Дуб, ясень в силу своего строения (наличия множественных коротких переплетённых волокон по типу войлока) являются наиболее трудносохнущими породами древесины и обладают низкой влаго- и газопроводностью. При СВЧ-сушке требуют применения мягких режимов: 70— 75°С при сушке пиломатериалов с влажностью 80— 30% и 80— 85°С при сушке пиломатериалов с влажностью 30% и менее. В силу малой влагоотдачи и высокой плотности древесины динамика нагрева данных пиломатериалов в СВЧ-печах быстрее, чем у других пород. Влажность воздуха в сушильной камере необходимо держать на уровне 60— 80%. На третьем этапе досушка пиломатериалов с 30 до 8— 6% конечной влажности, особенно для сортиментов 40— 60 мм, проходит очень медленно. Причиной этому является обсыхание поверхностного слоя пиломатериалов на глубину 10— 15 мм (длину волокон) и блокирование влаги внутри. Для ускорения сушки в этих случаях применяют принудительное отпаривание (влагообработку) и подъём температуры сушки до 85— 90°С при влажности от 16% и ниже. Принудительное отпаривание проводят путём увлажнения (орошения) поверхности разогретых пиломатериалов водой из разбрызгивателя из расчёта 7— 10 л воды на 1 м3 пиломатериалов и зачехлением штабеля полиэтиленовой пленкой; сушка в таком состоянии длится 30-40 мин. Затем полиэтиленовый чехол удаляется, и сушка продолжается в обычном порядке.

Сушка пиломатериалов из ольхи. По своему строению и физическим свойствам ольха близка к сосне. Технологии сушки данных пород подобны. Различие состоит в использовании более мягкого температурного режима: температура сушки составляет 90°С.

Особенности сушки материалов с сердцевиной. Высушивание таких пиломатериалов без трещин и напряжений по сердцевине на торцах практически невозможно. Для уменьшения торцевых трещин целесообразно покрывать последние защитным слоем, ухудшающим влагопроводность в продольном направлении. С этой целью могут использоваться меловые или известковые водные растворы.

 

Камерная сушка

 

Процесс сушки происходит в конвективных камерах. Эти камеры классифицируются по следующим признакам: принципу действия, устройству ограждения, виду теплоносителя, циркуляции агента сушки.

По принципу действия различают камеры периодического действия и непрерывного. Камеры периодического действия представляют собой помещения, в которые загружается определённый объём материала, высушивается, а затем выгружается. Режимы сушки здесь изменяются с течением времени в зависимости от влажности древесины. На период загрузки и выгрузки камеры процесс сушки прекращается. Камеры непрерывного действия представляют собой помещения, туннели, в которых постоянно находится древесина, перемещаемая на вагонетках. Материал высушивается по мере прохождения им туннеля, от сырого конца к сухому. Режимы сушки изменяются по мере продвижения материала по длине камер.

Камеры непрерывного действия применяются обычно на крупных предприятиях при массовой сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности, а также для сушки хвойных пиломатериалов, берёзы и осины, идущих на столярно-строительные изделия, тару, сельхоз- и вагоностроение.

По устройству ограждения камеры подразделяются на стационарные и сборные. Стационарные камеры строятся на месте их эксплуатации из строительных материалов, а сборные, как правило, металлические, изготавливаются заводским способом и собираются на месте их эксплуатации.

По теплоносителю камеры различаются на паровые, электрические, водяные, газовые. В первых трёх агентом служит влажный воздух или перегретый пар, а в последнем — смесь воздуха и топочных газов.

По циркуляции воздуха различают камеры с естественной и принудительной циркуляцией. Газовые и электрические бескалориферные камеры (аэродинамические) имеют только принудительную циркуляцию.

Естественная циркуляция создаётся за счёт разности плотности нагретого и охлаждённого воздуха: горячий, более лёгкий воздух стремится вверх, а охлаждённый, тяжёлый — вниз. Поскольку воздух в силу этого циркулирует вертикально по штабелю, пиломатериалы укладываются со шпациями. Камеры с естественной циркуляцией давно устарели, хотя продолжают эксплуатироваться на ряде предприятий. Продолжать эксплуатировать такие камеры нерационально, так как они малопроизводительны, качество сушки в них низкое из-за большой неравномерности распределения конечной влажности по штабелю.

Принудительная циркуляция воздуха или газа достигается при помощи вентиляторов. Побуждение циркуляции может быть прямое — когда перемещение воздуха осуществляется непосредственно вентилятором, или косвенное (эжекционное) — когда побудителем циркуляции служит энергия струй сушильного агента, вытекающих с большими скоростями из сопл эжекторов. Эжекционные камеры были распространены в 50— 60-х гг., теперь же эта конструкция устарела. Но несмотря на большие энергозатраты на циркуляцию, большую неравномерность сушки, эти камеры продолжают эксплуатироваться.

По кратности циркуляции сушильного агента камеры могут быть с однократной и многократной циркуляцией. При однократной циркуляции сушильный агент после прохождения через штабель полностью выбрасывается в атмосферу; при многократной — воздух постоянно циркулирует по штабелю в течение всего процесса сушки и только часть его выбрасывается. В современных лесосушильных камерах используется только многократная циркуляция воздуха.

Современные лесосушильные камеры имеют прямое побуждение воздуха, создаваемое осевыми или центробежными вентиляторами.

В зависимости от направления движения сушильного агента различают камеры с вертикальным или горизонтальным кольцом циркуляции. Вентиляторные установки в камерах с вертикальным кольцом циркуляции расположены в верхней части над штабелями, а с горизонтальным — за штабелем.

 

Конденсационный способ

 

По принципу действия конденсационный способ относится к замкнутому циклу, т.е. сушильный агент совершает циркуляцию по камере без выброса в атмосферу и, соответственно, без подпитки свежим воздухом. Воздух, насыщенный влагой, отобранной из древесины, омывает холодную поверхность и охлаждается до температуры ниже точки росы. Часть влаги, содержащейся в воздухе, конденсируется, а теплота, выделенная при этом, используется для подогрева сушильного агента. В качестве охладителя используется фреон.

Теоретически конденсационный сушильный цикл с холодильником, играющим роль теплового насоса, характеризуется нулевым расходом тепла на испарение влаги. Затраты электроэнергии здесь идут на прогрев материала и теплопотери, а также на привод компрессора и вентиляторов. Для компенсации теплопотерь агрегат снабжается дополнительным калорифером с внешним электропитанием.

По данным зарубежных компаний Hildebrand, Brunner, Vanicek, энергопотребление конденсационных сушилок составляет 0,25— 0,5 кВт/ч на 1 л испаренной воды в зависимости от влажности материала, увеличиваясь при её снижении. Это примерно в два раза меньше расхода энергии в обычных сборно-металлических камерах периодического действия.

Из-за свойств фреона, который используется в качестве хладагента, в конденсационных камерах применяются низкотемпературные режимы сушки с температурой не выше 45°С. При повышении температуры сушильного агента более 45°С КПД таких сушилок понижается. Поэтому производительность их малая, так как продолжительность процесса в 2— 3 раза больше, чем в камерных сушилках. Эти сушилки следует использовать в тех случаях, когда электроэнергия является наиболее дешёвой по сравнению со всеми другими теплоносителями.

Учитывая, что этот способ даёт сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных сушильных камер с холодильными установками на хладагенте, позволяющем применять нормальные режимы сушки.

Отечественных конденсационных сушилок пока нет. Из импортных можно рекомендовать сушилки следующих компаний: Vanicek, Hildebrand-Brunner, Nardi. 

 

Современный способ сушки древесины инфракрасной сушилкой видео

 

Сушильные камеры — Mühlböck-Vanicek

Сушильные установки для древесины определяют качество получаемого пиломатериала. Именно поэтому компания «Мюльбок-Ваничек» целенаправленно сосредоточилась на производстве современного, высокотехнологичного, и самое главное профессионального оборудования для сушки древесины.

На сегодняшний день большинство сушильных камер во многом схожи по конструкции друг с другом. Зачастую производители оборудования создают только две-три работоспособные модели наиболее распространенных размеров и полностью фокусируются на их продаже, не особенно вдаваясь в технологический процесс и модернизацию своего оборудования, и тем более не обращая пристального внимания на индивидуальные особенности продукции каждого заказчика.

Мы считаем такой подход непрофессиональным. В сушке древесины не бывает мелочей. Любые небольшие на первый взгляд ошибки и недочеты обходятся простоями предприятия и финансовыми потерями в последствии. К сожалению эти ошибки многими делаются уже на стадии проектирования сушильного комплекса, а не только при монтаже или пуско-наладке.

Наша компания проектирует и производит сушильные комплексы учитывая индивидуальные потребности каждого заказчика. Достаточно посмотреть на палитру производимого оборудования и географию поставок, чтобы понять — у нас любой клиент найдет себе решение! Вне зависимости от объемов производства и породы древесины!

 

На нашем сайте Вы можете ознакомится с различными типами оборудования, выпускаемыми нашей компанией:

• классические камеры, подходящие для сушки практически любых пород и сечений пиломатериалов;
• камеры для сушки щепы, опилок, древесных отходов, предназначенные для использования на линиях производства пеллет и топливных брикетов: вертикальная и горизонтальная сушильная установка ленточного типа;
• камеры 603 для ускоренной сушки пиломатериалов хвойных пород тонкого сечения;
• камеры 1306 для сокращения издержек на энергию, а также более быстрого процесса сушки;
• сушильные каналы — для непрерывной сушки на крупных предприятиях;
• специальные вакуумные, пропарочные и термокамеры.

 

Пресс-вакуумные сушильные камеры — принцип и технология работы

В производстве столярных изделий для домостроения и в мебельном производстве применяется древесина. Это прекрасный натуральный материал, которому нет альтернативы, но для того, чтобы получить хорошее качество изделий, для производства должен применяться исходный высококачественный и самое главное — сухой материал. Сырая смолистая древесина плохо поддается таким видам обработки, как фрезерование, шлифование, склеивание и др. Если лакокрасочные покрытия нанести на сырое неподготовленное дерево, они будут нестойкими и неэстетичными. Кроме того, сырое дерево менее прочно, чем сухое, оно подвержено короблению и растрескиванию. Именно поэтому перед обработкой древесина должна пройти определенный подготовительный процесс — сушку.

Принцип работы пресс-вакуумной сушки

Для эффективной сушки пиломатериалов различных пород древесины применяется пресс-вакуумная сушильная камера, которая представляет собой емкость из нержавеющей стали. Внутрь камеры укладываются слоями пиломатериалы, чередуясь с нагревательными пластинами из алюминия.

 

1. Камера
2. Резин. мембрана
3. Рамка
4. Резин. уплотнитель
5. Древесина
6. Нагрев. пластины
7. Шланги
8. Вод. помпа
9. Нагреватель
10. Термоизоляция
11. Вакуумная помпа

Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды внутри нагревательных пластин. Вода нагревается в бойлере, который находится снаружи камеры. Камера герметично закрывается крышкой. Герметичность создает специальная силиконовая мембрана, конструктивно предусмотренная и смонтированная на крышке камеры.

После загрузки пиломатериалов крышка камеры плотно закрывается, включается жидкостный вакуумный насос, откачивающий воздух из камеры. При созданном вакууме силиконовая мембрана прижимает штабель пиломатериалов, переложенных нагретыми пластинами, ко дну камеры с усилием до 10 000 кг/м2. Таким образом, нагрев и сушка древесины осуществляется в вакууме под прессом.

Практическим результатом сушки древесины под давлением является уменьшение её деформаций в виде скручивания или коробления, что часто сопровождает другие виды сушки. При температуре свыше 80°С происходит пластификация древесины. Доски после пресс-сушки становятся абсолютно ровными, без коробления и других деформаций.

В зависимости от вида и толщины материала выбирается соответствующая температура сушки и режим. Температура нагрева и вакуумная нагрузка рассчитаны таким образом, что испаряемая влага не создает концентраторов и напряжений, которые могли бы привести к растрескиванию древесины. При соблюдении программы сушки цвет пиломатериала не меняется, что бывает важно при работе с ценными породами дерева.

Сжатие пакета из досок и нагревательных пластин обеспечивает хороший контакт с нагревателями и хороший тепловой обмен, что увеличивает скорость сушки пиломатериалов до нужной кондиции (мебельная влажность 6 — 8%). Увеличение скорости сушки снижает потребление электроэнергии, что соответственно снижает себестоимость произведенной продукции.

Чтобы качество сушки было наилучшим, материал необходимо подбирать наиболее однородным по размерам и влажности, учитывая условия его хранения. В пресс-вакуумной сушильной камере самый короткий цикл сушки по сравнению с другими способами. Так сушка досок из сосны толщиной 30 мм, до уровня влажности 6% происходит за 12 часов. Для сравнения: продолжительность сушки древесины хвойных пород традиционным способом с постепенным разогревом, обдувом и охлаждением составляет от 10 до 20 дней в зависимости от необходимой конечной влажности и назначения материала.

Пресс-вакуумная сушильная камера помогает решить еще одну важную проблему изделий из пихты, сосны и других пород хвойных деревьев. Такой проблемой является длительное выделение смол при температурных перепадах в уже готовых изделиях, если они изготовлены из материала, не прошедшего обработку в сушильной камере под вакуумом. Смолистые соединения древесины состоят из двух основных компонентов —

• из канифоли и
• скипидарного масла.

Скипидарное масло — это летучий компонент, который в вакууме испаряется при температуре около 80°С. Более тяжелая фракция (канифоль и другие смолы), которая остается после выпаривания скипидара, кристаллизуется при комнатной температуре. Кристаллические вкрапления уже не выделяются на поверхности древесины, не являются препятствием при дальнейшей обработке заготовок. Таким образом, древесина, высушенная в вакуумной сушильной камере, имеет много преимуществ, которые обнаруживаются при работе с этой древесиной.

Пресс-вакуумная сушильная камера, изготовленная под нужды заказчика, выполненная из нержавеющей стали, имеет длительный срок эксплуатации и хорошую защиту от коррозии. Использование сушильных камер данного типа дает значительную экономию энергоносителей, снижает себестоимость продукции при её высоком качестве.

Мы предлагаем доступное и качественное решение — пресс-вакуумную сушильную камеру Redwood!

BM engineering | Инжиниринговая компания в сфере переработки биомассы

Инжиниринговая компания в сфере переработки биомассы BM Engineering впервые на рынке Украины обеспечивает выполнение полного комплекса услуг по созданию под ключ современных заводов по переработке биомассы, производящих пеллеты, брикеты, а также комбикорм. На этапе подготовки проекта специалисты компании дают квалифицированное заключение о целесообразности строительства объекта, его предполагаемой рентабельности и сроке окупаемости.

Мы анализируем будущее производство от А до Я! Начинаем исследование с расчета объема сырьевой базы, ее качества, логистики поставок. Количества биомассы на начальном этапе и поставок ее должно быть достаточно для бесперебойной работы оборудования длительное время. На основе объективной информации, собранной о будущем производстве, мы рассчитываем характеристики основного оборудования, а по желанию заказчика дополнительного оборудования и механизмов.

В общую стоимость проекта обязательно входят затраты на подготовку производственной площадки, монтажные и пусконаладочные работы, обучение персонала. А в прогнозе себестоимости продукции заранее учтены энергоэффективность и конкретная стоимость производства единицы готовой продукции, ее технические и качественные характеристики, соответствие международным стандартам, прибыльность и период окупаемости инвестиций. Использование оборудования для производства экструдированных кормов значительно повышает доходность животноводства за счет повышения их качества и снижения себестоимости.

Сертификация и аудит пеллетного производства в соответствии с нормами европейских стандартов серии EN 17461 предусматривает, что на всех этапах работы от получения и контроля качества биосырья до изготовления пеллет, их упаковки, маркировки, хранения, доставки и использования, необходимо строго соблюдать единые нормативы, технические условия и правила.

В соответствии с системой ENplus сертификат необходимо получать на конкретную партию биотоплива после проведения соответствующих испытаний по всем параметрам в сертифицированной лаборатории. Запомните! Сертифицированная продукция стоит в несколько раз дороже!

Полный комплекс инжиниринговых услуг, выполняемых компанией «BM Engineering», включает: составление бизнес-плана производства с расчетом энергоэффективности, рентабельности и себестоимости продукции, проектирование, строительство, пусконаладочные работы, ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание. Кроме того, компания поставляет оборудование собственного производства, выполняет работы по автоматизации и сертификации построенных предприятий.

Уникальный модуль переработки биомассы (щепы и опилок) МБ-3 разработан по новейшей технологии, при которой биосырье не сушат перед прессованием с большими затратами энергии, а моют в гидромойке. Загрязнители (металл, частицы почвы, мусор) удаляют потоком воды, а чистые и влажные частицы сырья по конвейеру, а затем через сито, поступают во входной бункер модуля переработки.

Вращающийся шнек перетирает влажную биомассу и продавливает ее через сито. При биохимической реакции в клетках древесины (биополимерах) выделяется тепло. Оптимальную температуру увлажненной массы поддерживает модуль термостабилизации. Тепловой насос обеспечивает циркуляцию подогретой воды по всему контуру переработки. Весь технологический процесс контролирует система автоматизации.

Комплектация модуля:

• гидромойка;
• модуль переработки биомассы;
• тепловой насос;
• модуль термостабилизации;
• система автоматизация технологического процесса.

Технические характеристики модуля переработки биомассы МБ-3:

• производительность — 1000 кг/ч;
• мощность электродвигателей — до 100 кВт;
• входное сырье: размер частиц — до 4 см, влажность — до 50%;
• транспортировочные габариты — 2000х2200х12000 мм;
• масса — 16700 кг.

Только в первом полугодии 2015 года было проведено 6 специализированных семинаров «Основы пеллетного производства», на которых прошло обучение около 200 слушателей. Со второго полугодия 2015 года семинары проводятся ежемесячно и пользуются возрастающей популярностью у слушателей. Те специалисты, которые прослушали все лекции и посмотрели на работающее оборудование, полностью изменили отношение к технологии производства пеллет. Метод влажного прессования – абсолютно новый инновационный подход к переработке биомассы, за которым будущее.

Реализация полного биорефайнинга сельскохозяйственных и древесных отходов – один из путей к процветанию экономики. Энергонезависимости Украины и построению энергоэффективной экономики можно добиться расширением использования энергии, произведенной из возобновляемых энергоресурсов, сертификацией биотоплива, энергосбережением. А если кроме этого привить обществу основы энергоэффективного мышления, привлечь в биоэнргетику целевые инвестиции и исключить коррупцию и непрофессионализм, то энергонезависимость Украины будет обеспечена навсегда.

Единственные в Украине курсы менеджеров качества твердого биотоплива и его производства организованы с целью обучить специалистов предприятий по производству, продаже и экспорту биотоплива основам технологии изготовления пеллет второго и третьего поколения (торрефицированных), системе управления качеством производства и продукции, европейской системе сертификации пеллет.

Компания «BM Engineering» проектирует, производит, монтирует и сертифицирует самые современные пеллетные и комбикормовые производства. Выполняет сертификацию производств и готовой продукции по стандартам ENplus и ISO. Наши уникальные и инновационные технологии – залог вашего успеха.

Ведущие специалисты в области переработки биомассы, известные инженеры-конструкторы под руководством Владимира Бунецкого проводят уникальные по своему контенту семинары на тему «Эффективное пеллетное производство»

Узнать подробнее о расписании семинаров и возможности участия можно Здесь.

(PDF) Выбор эффективного графика сушки в обычных камерах

133

CANDEL-PEREZ, D., LO, YH, BLANCO, JA, CHIU, CM, CAMARERO, JJ, DE ANDRES, EG,

IMBERT, JB, CASTILLO, FJ 2018. Изменения плотности древесины, вызванные засухой, не предотвращаются

за счет прореживания насаждений сосны обыкновенной. В лесах. 9 (1).

CIVIDINI, R. 2001. Обычная сушка пиломатериалов в печи. Милан: Nardi S.P.A., 64 стр.

COPCAL. Руководство печи сушилки Mod 4001 PGR, 1995, 16 с.

ДАРАБИ Х., ЗОМОРОДЯН А., АКБАРИ М.Ю., ЛОРЕСТАНА А.Н. 2015. С помощью CFD спроектируйте сушильный шкаф с двумя геометрическими конфигурациями

. В J.Food Sci. Nechnol. 52 (1): 359–366.

ДЕНИГ, Дж., ВЕНГЕРТ, Э.М., СИМПСОН, В.Т. 2000. Сушка пиломатериалов из твердых пород древесины: лесные товары

Лаборатория Мэдисон, Висконсин, 2000. 138 с.

ДСТУ 4921: 2008. Пиломатериалы. Оценка качества сушки, 2009.

ДЗУРЕНДА, Л., ДЕЛИИСКИ, Н. 2012. Сушка древесины бука в камерных сушильных печах по режимам

Сохранение первоначального цвета древесины.Acta Facultatis Xylologiae Zvolen, 54 (1): 33–42.

ДЗУРЕНДА, Л., ДЕЛИИСКИ, Н. 2012. Конвективная сушка пиломатериалов из бука без изменения цвета

древесины. В Дрвна индустрия. 63 (2) 95-103.

ФЕЛЛЕР, М.Н. 1980. Учет влияния случайной гидравлической проводимости

коэффициента и случайной начальной влажности на процесс движения влаги при сушке пиломатериалов

. В книге «Научно-технический прогресс в деревообрабатывающей промышленности», 1980.п. 97140.

HERMAWAN, A., FUJIMOTO, N., SAKAGAMI, H. 2012. Влияние предварительной обработки высокой и низкой влажности

на сушильные свойства древесины Sugi в коробке с сердцевиной черного цвета

. В технологии сушки. 30 (7): 780–786.

Кей, Р., Лангриш, А., Уолкер, Дж. 2000. Сушка пиломатериалов в печи. Берлин, Германия, 2000. 326 с.

КЛЕМЕНТ И., ВИЛКОВСКАЯ Т. 2015. Влияние сушильных характеристик и качества древесины ели

с содержанием реакционной древесины.Acta Facultatis Xylologiae Zvolen, 57 (1): 75-82.

КРЕЧЕТОВ И.И. 1949. Сушка древесины. Москва, Россия, 1949. 527 с.

МИЛИК, Г., КОЛИН, Б. 2017. Влияние продолжительности процесса кондиционирования на снижение уровня цементации

в сушеных в печи пиломатериалах из бука и дуба. В технологии сушки. 26 (10): 1225–1231.

ПАНГ, С., Вайбер, П. 1998. Распределение влаги в пластине Pinus

Radiata, рассчитанное по модели и сканированное КТ, во время сушки. В Holz als Roh-und Werstoff, 56: 9–14.

ПИНЧЕВСКАЯ, О.О. 2008. Ресурсосберегающая технология сушки конвекционных пиломатериалов с установкой

показателей качества сушки. Неопубликованный отчет, Киев, Украина, 300 с.

ПИНЧЕВСКАЯ, О., СПИРОЧКИН, А., СЕДЛЯЦИК, Дж., ОЛИЙНИК, Р. 2016. Оценка качества пиломатериалов

после низкотемпературной сушки с точки зрения характеристик случайного процесса. В лесу

Research, 61 (6): 871 87884.

ЩЕПАЩЕНКО Д., ШВИДЕНКО А., УСОЛЬЦЕВ В., LAKYDA, P., LUO, Y., VASYLYSHYN, R.,

LAKYDA, I., MYKLUSH, Y., SEE, L., MCCALLUM, I., FRITZ, S., KRAXNER, F., OBERSTEINER, М. 2017.

Набор данных о структуре лесной биомассы Евразии. Научные данные 4, 170070

(2017). DOI: 10.1038 / sdata.2017.70.

SCHNABEL, T., HUBER, H., PETUTSCHNIGG, A. 2017. Моделирование и моделирование деформации

поведения во время сушки с использованием концепции метода линейных разностей. В науке и технологии древесины.

51 (3): 463–473.

СЕЛУХИН, Н.С. 1936. Wood Drying L. 1936. 553 с.

СЕРГОВСКИЙ П.С., РАСЕВ А.И. 1987. Гидротермальная обработка и сохранение древесины, Москва,

Россия, 1987. 360 с.

СОКОЛОВ, П. 1968. Сушка древесины, Москва, Россия, 1968. 368 с.

СОКОЛОВСКИЙ Ю., ШИМАНСКИЙ В., ЛЕВКОВИЧ М. 2016. Математическое моделирование не

изотермического переноса влаги и вязкоупругого деформирования в материалах с фрактальной структурой.В

XI Международная научно-техническая конференция: Информатика и информация

Технологии CSIT, Львов, Украина: 9195.

TIEMANN, H. 1917. Печная сушка пиломатериалов, 1917. 319 с.

WATANABE, K., KORAI, H., KOBAYASHI, I., YANAGIDA, T., TOBA, K., MITSUI, K. 2017. Оценка

времени сушки бревен на воздухе и оценка свойств бревен Влияние на сушку

Характеристики бревен с использованием иерархической байесовской модели.В Мокузай Гаккаиси. 63 (2): 63–72.

(PDF) Программируемое управление сушкой пиломатериалов в камерах

камеры продолжается до достижения в ней заданной температуры

, что позволяет избежать нежелательной конденсации увлажняющей жидкости

на холодных материалах и на стенках камеры

;

• функциональные возможности существующей ЭВМ —

интегрированные системы автоматического управления процессом

конвективной сушки пиломатериалов;

• многолетний научно-технический опыт

авторов в этой области.

● автоматическое двухпозиционное или ПИД-регулирование Т и относительной влажности посредством

, непрерывное сравнение вычисленных контроллером

заданных значений для контролируемых переменных и их текущих

значений. Контроль Т и RH осуществляется

изменением притока в камеру нагрева

агента, увлажняющей жидкости и холодного воздуха и оттока из

влажного воздуха;

База данных в виде таблицы для основного режима сушки

в программном обеспечении контроллера заполняется после ввода

соответствующего пароля для каждой породы древесины.Параметры режима

включают в себя базовые значения для SP-T, SP-

RH и L различных стадий процесса сушки

в зависимости от текущего значения влажности древесины

содержания U пиломатериалов ( Таблица 1).

● автоматическое включение и реверс

вращения вентиляторов в камере; Начальная (InHTT), промежуточная (ImHTT) и окончательная

(FHTT) гидротермическая обработка древесины материалов

составляют отдельные этапы процесса сушки

в алгоритме, что соответствует изменению U

в диапазонах, указанных в первой строке таблицы 1.

● автоматическое отключение сушки при достижении

заданного конечного значения Uf древесины и звуковой сигнал

об окончании процесса сушки.

В программируемый контроллер

встроены дополнительные функции для автоматической записи и считывания

измеренных значений Т и RН в камере,

, выходящих за пределы диапазонов ΔТ и ΔRH, введенных оператором

, определенный относительно текущих вычисленных значений

для SP-T и SP-RH.

В основной таблице отсутствуют значения для SP-T, SP-RH

и L за InHTT, ImHTT и FHTT, а также для длительности

L2В стадии, соответствующей Ub> 45%. Контроллер

вычисляет продолжительность этапа для

Ub> 45% из уравнения:

Контроллер также ведет запись дневного времени и

даты, когда T и / или RН выходят за пределы диапазона и

, когда они снова войдут в эти диапазоны. Каждый раз, когда T или

RН покидают диапазон на передней панели контроллера

, загорается соответствующий светодиод и включается звуковая сигнализация

.

45) (UCL bL22B —

(1)

и заполняет соответствующую ячейку таблицы 1 вычисленным значением

L2В. Коэффициент CL2 относится к породе древесины

.

Контроллер использует данные из таблицы 1, а также ввод оператора

для толщины d (в мм) высушиваемых материалов

, Ub и Uf для расчета SP-T, SP-RH и L для

различных стадий сушки обрабатывает и записывает

их в так называемую операционную таблицу — Таблица 2.Операционная таблица

содержит значения SP-T и SP-

RH, которые должны быть достигнуты к концу каждой из стадий

, а также значения SP-L для каждой стадии в случае

программируемых контроль.

Записи, которые регистрируют недопустимые большие

отклонений T и RH от их вычисленных значений уставки

, могут быть извлечены и прочитаны нажатием клавиш на дисплеях контроллера

, что позволяет анализировать причины

, вызывая эти отклонения.

3 Алгоритм для вычисления

контрольных точек SP-T и SP-RH

Алгоритм для вычисления SP-T и SP-RH

разработан и объяснен в [7] после тщательного анализа

of:

Контроллер вычисляет значения для SP-TiW, SP-

RHiW и SP-LiW для заполнения рабочей таблицы 2,

с учетом их соответствующих значений SP-TiB, SP-RHiB

и SP-LiB в базовая таблица 1 согласно

следующих уравнений:

• имеющаяся в литературе и Интернете данные о

рекомендуемых и используемых на практике режимах сушки пиломатериалов

различных пород [1, 3-5];

Таблица 1.Основные значения для: уставки температуры SP-TiB и относительной влажности SP-RHiB в камере;

длительность отдельных стадий ST-L для каждой породы древесины (i = 2 ÷ 9) из базы данных контроллера

iB

Сушка

стадия

Параметр

1

Начальная HTT

(InHТT)

2

U> 45%

3

45≥U

> 35%

4

35≥U

> 25%

5

25≥U

> 20%

6

Промежуточное

HTT

(ImHТT)

7

20≥U

> 19%

8

19≥U

> 11%

9

11≥2U

11≥2U

10

Final HTT

(FHТT)

Температура воздуха

T, oC

T

2B T3B T4B T5B T

7B T8B T9B

R

Относительная влажность воздуха

% р h3B Rh4B Rh5B RH5B RH7B RH8B RH9B

Продолжительность стадии сушки

L, мин.

L

2B =

f (Ub)

L3B L4B L5B L 9000 L

9000 Proce2

Международная конференция по системам, Агиос Николаос, остров Крит, Греция, 23-25 ​​июля 2007 г. 196

Вакуумная сушка древесины — современное состояние

Технологии сушки древесины можно классифицировать по методу передачи тепла древесине. или как влага удаляется из сушильной камеры.Основываясь на способе передачи тепла древесине, технологии вакуумной сушки можно разделить на методы кондуктивного нагрева, такие как вакуумная сушка с горячей плитой; методы конвекционного нагрева, такие как вакуум перегретым паром и циклическая вакуумная сушка; и вакуумная сушка с диэлектрическим нагревом, где используются радиочастоты или микроволны. Технологии сушки древесины оцениваются на основе того, насколько они сокращают время сушки, обеспечивают адекватное качество сушки, эффективно используют энергию и имеют разумные затраты на сушку [28, 29].В этом разделе обсуждаются основные технологии вакуумной сушки древесины и их производительность.

Кондуктивный нагрев Вакуумная сушка

При кондуктивном обогреве тепло передается дереву за счет прямого контакта с горячей поверхностью. Вакуумная сушка «горячей пластиной» является одной из таких технологий, при которой штабеля древесины укладываются между металлическими пластинами (обычно алюминиевыми), нагретыми горячей жидкостью, протекающей через них [30]. Эта система обеспечивает равномерный нагрев пиломатериалов и хороший контроль используемых температур.Однако загрузка и разгрузка печи отнимают много времени, если они выполняются вручную, а плиты требуют периодического обслуживания или замены, что увеличивает стоимость. Некоторые компании-производители печей предлагают автоматические системы для штабелирования пиломатериалов и плит.

Несколько исследователей исследовали использование вакуумной сушки с горячей плитой для сушки дуба, породы, склонной к деформации, деформации и окрашиванию во время сушки. При вакуумной сушке дуба скорость сушки была значительно выше, чем при обычной сушке, на 20-50% короче для пиломатериалов из красного дуба толщиной 40 мм [31] и на 243-43% быстрее для пиломатериалов из красного дуба толщиной 28 мм.Дуб толщиной два с половиной дюйма (поверхность до 51 мм) также был высушен за 300 часов с удовлетворительным качеством [32]. Чен и Лэмб [33–35] смогли достичь скорости сушки от 0,32 до 2,2% в час для зеленого красного дуба, где скорость сушки зависела от размера образца.

Проводящий процесс моделировался несколькими способами. Fohr et al. [31] разработали диффузионную модель, основанную на общих уравнениях сохранения, с граничным уравнением, которое устанавливает гигроскопическое равновесие между паром и поверхностью древесины.Defo et al. [36] разработали двумерную модель конечных элементов для вакуумной контактной сушки древесины на основе концепции водного потенциала для моделирования изменения содержания влаги, температуры и общего давления газа. Существовали различия между экспериментальными и расчетными данными, которые объяснялись использованными граничными условиями и отсутствием учета теплопередачи за счет конвекции [36].

Циклическая вакуумная сушка

При циклической вакуумной сушке, также известной как прерывистая вакуумная сушка, пиломатериалы нагревают обычными методами (т.е.например, путем конвекции, нагнетания горячего воздуха через пустые пространства между слоями пиломатериалов, разделенные «наклейками»). После фазы нагрева создается вакуум. Сушка происходит в периоды вакуума, когда существует достаточная разница температур и давлений между условиями окружающей среды и в древесине. Когда температура древесины падает, цикл нагрева повторяется. В циклической вакуумной сушке есть две отдельные фазы: начальная быстрая сушка и затем замедление сушки, когда давление внутри материала приближается к давлению окружающей среды [37].Jomaa и Baixeras [38] показали, что циклическая вакуумная сушка позволяет высушить дуб толщиной 27 мм за 10 дней, по сравнению с 30 днями при обычной сушке. Авторы также смоделировали процесс в масштабе материала и печи с удовлетворительными результатами [38].

Вакуумная сушка перегретым паром

Как кондуктивное нагревание, так и циклическая сушка имеют недостатки. Например, при кондуктивном нагреве ручная укладка пиломатериалов может занять значительное время, а при циклической вакуумной сушке сушка не происходит в периоды нагрева.Если перегретый пар (водяной пар с температурой выше точки кипения) используется в условиях низкого давления и пропускается через слои пиломатериалов, может быть достигнут нагрев за счет конвекции и непрерывный процесс вакуумной сушки. Этот процесс известен как вакуумная сушка перегретым паром (SSV) или конвективный вакуум. Перегретый пар обладает лучшими теплопередающими свойствами, чем горячий воздух той же температуры [39]; однако пар в вакууме имеет более низкую теплоемкость (из-за более низкой плотности), а скорость сушки ниже, чем с горячим влажным воздухом, как при обычной сушке.Это можно компенсировать циркуляцией воздуха с высокой скоростью, около 10 м / с, и частым реверсированием вентилятора [40]. Наличие «температуры инверсии» перегретого пара (когда температура пара превышает точку инверсии, скорость сушки SSV превышает скорость воздушной сушки) отмечалось при сушке сосны Masson 100 × 100 × 40 мм с исходной влажностью от 140 до 147%. Некоторые преимущества SSV, заявленные в литературе, включают экономию энергии за счет возможности рециркуляции скрытой теплоты пара путем конденсации и лучшего качества сушки за счет уменьшения упрочнения, коробления и раскола [41].Одним из недостатков сушки SSV является то, что, как и при обычной сушке, высокие значения конечной MC в печи совпадают с областями относительно низкой скорости воздуха [42].

В ряде исследований изучалось использование сушки SSV для определенных видов, размеров и продуктов. Остальная часть этого раздела посвящена этим приложениям. Neumann et al. [43] обнаружили, что бук, ель и сосна обыкновенная сушатся в SSV примерно в три раза быстрее, чем при атмосферном давлении, и что время сушки дуба не отличается от времени сушки при обычной сушке.Однако более 45% бука и дуба MC сушились аналогичным образом, что привело авторов к предположению, что вакуум только ускоряет гигроскопическую сушку. Авторы предположили, что во время сушки SSV воздух, содержащийся в просвете, поддерживает давление, предотвращая кипение воды. Толстый материал (100 × 100 × 40 мм) сосны Masson сушили с неуказанной более высокой скоростью, чем обычная сушка [41]. Было обнаружено, что каучуковое дерево высыхает в 8,4 раза быстрее при использовании SSV, чем при использовании традиционных методов [44]. Хотя для заболони сосны лучистой [45] и пиломатериалов из березы были достигнуты более быстрые скорости сушки для SSV, чем для традиционной сушки (на 30-40% выше) [19], для пиломатериалов, высушенных SSV, наблюдалась более высокая изменчивость конечной MC.Было высказано предположение, что более высокая изменчивость MC объясняется большим перепадом температуры в нагрузке, что, скорее всего, было связано с отсутствием реверсирования вентилятора [45]. В том же эксперименте была измерена усадка, и значения были меньше для вакуумной сушки, при этом объемная усадка от зеленого до 5% MC составляла 12 и 13% для вакуумной и традиционной сушки березы, выращенной на плантациях, соответственно, и 12,8 и 13,4% для пиломатериалы из естественных лесов [46]. Плантации эвкалипта в Австралии [47] сушили на 60% быстрее, чем обычную сушку; однако качество пиломатериалов нуждалось в улучшении, что, по мнению авторов, могло быть достигнуто путем изменения условий сушки.

Математические модели сушки SSV были разработаны как метод для лучшего понимания и улучшения процесса. Модели, соответствующие экспериментальным данным, были разработаны Defo et al. [48], которые разработали модель, основанную на водном потенциале (для влаги и тепла) и нестационарном сохранении массы воздуха (для давления), и Ananias et al. [49], которые смоделировали сушку SSV сосны лучистой и проверили модель экспериментальным запуском при 0,2 бар (20 кПа) и 70 ° C. Эластондо и др. [50] оценили три модели для сушки SSV и обнаружили, что наиболее точная модель была основана на теплопередаче и миграции влаги, в которых скорость сушки пропорциональна депрессии по влажному термометру и разнице между фактическими MC и EMC [50].

Радиочастотная и микроволновая вакуумная сушка

Для кондуктивного нагрева при вакуумной сушке необходимы нагревательные плиты, а для циклической вакуумной сушки и сушки SSV необходимо использовать наклейки между слоями пиломатериалов, тогда как диэлектрический нагрев устраняет необходимость в наклейках или плитах, поскольку нагрев Электромагнитные волны зависят не от толщины пиломатериала, а от его диэлектрических свойств [17]. Частоты делятся на две группы: радиочастоты на частотах ниже 100 МГц и микроволны на частотах выше 300 МГц [51, 52].Применение радиочастоты и микроволн для вакуумной сушки было тщательно изучено, и такие усилия описаны в этом разделе.

Радиочастотная вакуумная сушка

В большинстве коммерческих применений диэлектрического нагрева для сушки пиломатериалов используется радиочастотная технология, известная как высокочастотная вакуумная сушка (RFV). Во время сушки RFV древесина подвергается воздействию переменного электромагнитного поля, которое заставляет полярные молекулы воды в древесине смещаться в соответствии с изменяющимся направлением поля.Эти смещения вызывают поглощение энергии, которая рассеивается в виде тепла [53]. Это явление повышает температуру древесины настолько, что запускает движущие силы миграции влаги. Интенсивность нагрева зависит от MC древесины и электрического поля, а движение влаги зависит от проницаемости и градиента внутреннего давления [51]. В отличие от обычной сушки, при сушке RFV передача энергии как основное сопротивление выше точки насыщения волокна становится несущественной из-за «объемного нагрева», а вакуум усиливает внутренний массоперенос из-за разницы давлений.Следовательно, контролирующим сопротивлением становится внутренний массоперенос [7], а механизмами массопереноса являются капиллярный и объемный поток (выше FSP) и диффузия связанной воды (ниже FSP).

Теплопередача очень эффективна при сушке RFV; Фактически, внутреннее давление может развиваться настолько быстро, что превышает механическую прочность древесного волокна, что потенциально может вызвать разрушение и, в свою очередь, соты. Это усугубляется тем фактом, что, как правило, при вакуумной сушке визуальный контроль высушиваемого материала практически не контролируется [17].Следовательно, графики сушки для сушки RFV в значительной степени зависят от пороговой плотности мощности (энергия на единицу объема пиломатериалов, обычно выражаемая как кВтч / м ³ ), ниже которой не образуются соты. Это связано с тем, что скорость поглощения энергии пропорциональна напряжениям электродов. Плотность мощности зависит от вида (проницаемость), а также зависит от площади поперечного сечения высушиваемого материала. По мере высыхания древесины ее потери мощности (показатель теплопоглощающей способности материала под действием электромагнитного поля) уменьшаются, замедляя процесс [54].Таким образом, существует два варианта управления скоростью сушки: с использованием постоянного или переменного напряжения. Последнее можно проводить постепенно или поэтапно. Лю и др. [54] протестировали обе стратегии и их влияние на скорость и качество сушки квадратов из болиголова 3,5 × 3,5 дюйма (89 × 89 мм). Когда напряжение поддерживалось постоянным, коэффициент потерь древесины уменьшался по мере уменьшения MC, тем самым замедляя скорость сушки; этому можно противодействовать, повышая напряжение, таким образом сохраняя постоянную удельную мощность на единицу объема пиломатериалов.Время сушки было на 73-87% короче, чем при обычной сушке, а конечная MC по длине образцов колебалась от 12 до 16%. Не было никаких внутренних, торцевых или поверхностных проверок, обрушения и внутренних напряжений, когда удельная мощность была ниже 10 кВт / м ³ [54].

Было предложено несколько методов контроля условий сушки во время сушки RFV. Хуэй и Инь-чун [55] заявили, что на относительную влажность влияют температуры по сухому и влажному термометрам и разница между температурой воздуха и температурой воды в конденсаторе, а на относительную влажность оказывает лишь незначительное влияние давление [55].Cai и Hayashi [56] использовали измерения температуры и давления в древесине как метод контроля MC во время сушки RFV. Их измерения были очень близки к измерениям, полученным методом сушки в печи, с абсолютными ошибками от 0,8 до 1,8%, в зависимости от положения в поперечном сечении [56]. В аналогичном исследовании использовалась взаимосвязь между температурой, давлением и ЭМС для измерения MC в режиме реального времени при сушке RFV [57], где авторы пришли к выводу, что их метод может быть использован при MC ниже FSP и что на точность измерения не влияет график сушки (два были протестированы) или место измерения [57].

Было проведено несколько работ по моделированию сушки RFV. В отчете, состоящем из трех частей, Koumoutsakos et al. [7, 12, 58, 59] описали разработку и экспериментальную проверку одномерной математической модели для моделирования явления переноса для сушки RFV. В их модели были выведены и решены первичные уравнения тепломассопереноса, а также учтено внутреннее тепловыделение и влияние градиентов давления газовой фазы [7]; Показано, что одномерная модель способна удовлетворительно прогнозировать средний MC и время высыхания [12].Затем моделировалась сушка RFV пиломатериалов с прямоугольными кромками на основе теории массо- и теплопередачи и уравнений сохранения. Модель рассчитывала каждую независимую переменную независимо, а кривые рассчитывались для разных частей образца древесины. Смоделированные данные для MC и температуры сравнивались с экспериментальными результатами с древесиной Суги, и авторы пришли к выводу, что поведение при сушке адекватно описывается их моделью [60 •]. В другом случае преобразование диэлектрической энергии в испаренную воду моделировалось с использованием хорошо известных уравнений тепломассопереноса с целью прогнозирования термического КПД.Модель смогла прояснить идею «сушки изнутри» и увеличение скорости сушки с увеличением газопроницаемости древесины. Наконец, модель предоставила основу для классификации сложности видов сушки с помощью RFV [61].

RFV сушка была предложена для нескольких уникальных применений, включая повторную «влажную» сушку некоторых пород древесины хвойных пород западного побережья, деталей мягкой мебели, бревен, столбов для коммунальных служб и трудно сушимых пород. Использование RFV для повторной сушки влажных материалов состоит из выбора досок, высушенных в обычной печи, с MC, превышающей максимально допустимое стандартом, и повторной сушки их в камере RFV.Испытания в промышленном масштабе и стохастическое моделирование показали, что эта стратегия улучшает время и качество сушки, а также экономическую целесообразность, если камера RFV точно соответствует объему образующейся жидкости [62, 63]. Также утверждалось, что предварительная сортировка в сочетании с RFV дополнительно сокращает время сушки и изменчивость MC, что в конечном итоге приводит к более высокой экономической прибыли [64]. Когда RFV сравнивали с традиционной сушкой пиломатериалов и деталей для каркасов мягкой мебели, а также с резкой деталей до и после сушки обоими методами, самые высокие урожаи были получены, когда сырые пиломатериалы были высушены RFV, а затем разрезаны на части.RFV дает меньше коробления, чем обычная сушка, что авторы объясняют меньшей усадкой материала, высушенного с помощью RFV [65]. Сушка RFV была также предложена для сушки поперечных бревен лиственницы японской и акации [66–68]. Равномерное распределение влаги в процессе сушки было получено для лиственницы, но в меньшей степени для саранчи, а чеки и V-образные трещины имели место в 27% образцов. RFV использовался для сушки опор электросети от 80% MC до менее 25% менее чем за 16 часов с однородным конечным MC и удовлетворительным качеством [69]. Эвкалипт globulus был высушен от зеленого (58-86% MC) до 10% MC за 5-13 дней (дольше для высоких исходных MC) с адекватным качеством сушки [70].

Литература предполагает, что основным преимуществом сушки RFV перед другими методами сушки является объемный нагрев, который приводит к более равномерному распределению MC по поперечному сечению пиломатериалов [51]. Это одна из причин, почему RFV используется в определенных приложениях. Например, при сушке китайской золы для бейсбольных бит было определено, что время сушки с RFV составляло около 30% от времени, полученного с помощью обычной сушки, тангенциальная и радиальная усадка с RFV была на 40 и 25% меньше, а торцевые и внутренние проверки были минимальный.Образцы были испытаны на ударный изгиб, важное качество для летучих мышей, и высушенные RFV детали показали лучшие характеристики, чем высушенные в печи (на 14% выше) [71].

Как указано в другом месте в этой статье, красный дуб является одним из наиболее трудно поддающихся сушке пород [72]; следовательно, это хороший вид для оценки эффективности сушки альтернативных методов по сравнению с традиционной сушкой. Сушка RFV позволяет сушить пиломатериалы из красного дуба длиной 7 футов (2,13 м) толщиной 1 дюйм (25,4 мм) от зеленого до 8% MC в 14 раз быстрее, чем сушка осушением [23], и соотношение между временем сушки с RFV и обычная сушка была 1:17 для 2 дюймов.-толстый (50,8 мм) пиломатериал [73]. Градиенты влажности поверхность-ядро были одинаковыми для обоих случаев, низкие на поверхности и высокие в центре, хотя был более высокий градиент между внешним слоем и слоем непосредственно под ним для сушки RFV. Радиальная и тангенциальная усадка были ниже для RFV (5,6 и 10,3% соответственно) по сравнению с таковыми для традиционной сушки (6,4 и 11,6%). Однако в других исследованиях сообщалось, что вариации MC среди досок из красного дуба высоки, мокрые карманы относительно распространены, а значительная часть досок была закалена, возможно, потому, что используемая система RFV не предусматривала способ выравнивания или кондиционирования. пиломатериалы [74].

Микроволновая вакуумная сушка

Микроволны — это еще одна форма диэлектрического нагрева, которую можно использовать в сочетании с вакуумом для сушки древесины. В отличие от обычной сушки, при микроволновой вакуумной сушке почти весь процесс сушки регулируется периодом постоянной скорости сушки, которая, по-видимому, опускалась ниже среднего MC ниже FSP. Микроволны имеют более короткую длину волны и более однородны по сравнению с радиочастотой, что приводит к потенциально более быстрой сушке [75], в основном из-за более высокой энергоемкости [52].

Микроволновая вакуумная сушка успешно применяется для бука [47, 76, 77], дуба [76] и сосны массон [77]. Одним из ограничений использования стандартных микроволн для нагрева является низкое проникновение, особенно в материалах с низким коэффициентом потерь. Чтобы преодолеть это, исследователи предложили использовать непрерывный процесс [76]. Непрерывный процесс с использованием конвейерной ленты, движущейся через камеру со скоростью 20 м / ч, был успешно использован для сушки бука и дуба за 2-6 минут от 32 до 79% MC до 8–12% окончательной MC [76].

Специальные методы

В ряде исследовательских проектов изучалась возможность комбинирования вакуумной сушки с другими методами нагрева или предварительной обработки с целью сокращения времени, качества и использования энергии. Ниже приводится краткое изложение этих методов.

Сушка под вакуумом

Комбинация механического сжатия и вакуумной сушки была предложена как способ увеличения теплопередачи во время сушки. Юнг и др. [78] использовали эту технологию для сушки древесины от зеленого до 15% за 4 дня для белой сосны, 5 дней для красной сосны и тсуги западной и за 6 дней для лиственницы [78].Ли и Ли [79, 80] обнаружили, что сжимающая нагрузка 0,092 МПа приводила к увеличению размерных изменений в направлении нагрузки, в то время как перпендикулярные к нагрузке изменения уменьшались. Тангенциальная и радиальная усадка нагруженных образцов в 1,5 раза больше, чем у ненагруженных [79, 80]. Те же авторы провели аналогичный эксперимент с дубовыми блоками и отметили, что различия между загруженными и ненагруженными образцами составляли до 14%. Было предложено, что при использовании сжимающей нагрузки древесина должна сортироваться по направлению волокон [81].

Сублимационная сушка в вакууме

Идея сублимационной сушки заключается в удалении воды в замороженном состоянии под вакуумом путем сублимации (избегая жидкого состояния). Этот метод распространен в пищевой промышленности; однако при использовании с деревом он может вызывать повреждение клеток, даже приводя к коллапсу [82]. Ян и др. [83] определили, что сублимационная сушка в сочетании с вакуумом или сублимационная вакуумная сушка (FVD) позволяет сохранить желаемые органические соединения в древесине Dalbergia bariensis по сравнению с традиционной сушкой.FVD также сравнивали с высокотемпературной и низкотемпературной сушкой пихты китайской [82]. Результаты показали, что относительный модуль упругости и модуль относительных потерь были самыми низкими для метода FVD, что означает снижение механических свойств, которое, как предполагают авторы, может быть вызвано повреждением стенки ячейки при сушке замораживанием в вакууме.

Комбинированный радиационный и контактный нагрев

Некоторые авторы предложили комбинировать радиационный и кондуктивный нагрев в вакууме для улучшения характеристик сушки.Юнг и др. [10] сравнили различные методы нагрева в эксперименте, а именно теплопроводный, радиочастотный и гибридный (сочетание радиочастотного и теплопроводного). Гибридный метод обеспечил наибольшую скорость удаления влаги и наименьший градиент влажности (поперечный и продольный). Использование инфракрасного (ИК) излучения при температурах, близких к 600 К (327 ° C), было предложено в качестве метода нагрева для преодоления ограничений вакуумных методов кондуктивного нагрева [84, 85]. Излучательные «нагревательные устройства», обычно используемые в бумажной промышленности, размещаются между слоями пиломатериалов вместо нагревательных одеял.Нагревательные устройства могут быть сконструированы таким образом, чтобы влага могла свободно покидать поверхность древесины. Обе модели отражают большинство наблюдаемых тенденций с различиями в скорости вычислений [84, 85]. Лопатин и др. [86] определили, что применение низкотемпературного нагрева вместе с контактной сушкой значительно увеличивает влагоперенос и сокращает время сушки древесины более чем на 25–30% MC. Авторы предположили, что применение LRF и контактной вакуумной сушки должно снизить риск изгиба и растрескивания за счет выравнивания неравномерности распределения влаги [86].

Предварительная обработка

Предварительная обработка, такая как ультразвук, покрытие торцов, паровой взрыв и пропил, были предложены в качестве методов повышения производительности некоторых систем вакуумной сушки. Например, считается, что применение ультразвуковой энергии в качестве предварительной обработки или во время вакуумной сушки [87–89] [90] улучшает массоперенос из-за нескольких явлений, таких как изменение давления на границах раздела твердое тело-жидкость, создание микроскопических каналов, и кавитация, уменьшающая толщину пограничного слоя.Эксперименты показали значительное увеличение скорости миграции воды с увеличением скорости сушки при более высокой частоте волн и времени обработки. RFV в сочетании с торцевым покрытием и паровым взрывом при низком давлении позволили сократить время сушки и уменьшить усадку для японского кедра толщиной 3 дюйма (76 мм), который был предварительно обработан паровым взрывом, по сравнению с традиционными методами; однако в большинстве образцов были обнаружены сердечные тесты [91]. Сравнивая характеристики сушки паровым взрывом и продольной пропилкой, Ли и Луо [92] обнаружили, что предварительная обработка паровым взрывом резко ускоряет скорость сушки в образцах с высокой начальной MC и на ранних стадиях сушки.Конечный градиент влажности в поперечном направлении был ниже для образцов, взорванных паром, чем для образцов с продольным пропилом. Образцы с продольным пропилом имели меньшие градиенты влажности в продольном направлении. [92]. Ли и др. [93] проверили предварительную обработку при высокой температуре и низкой влажности (HT-LH) (120 ° C и 3,3% ЭМС в течение 64 часов с предшествующей пропаркой при 95 ° C в течение 12 часов) и пропилом (продольные разрезы шириной 3 мм и 50 мм) от качества окончательной сушки. Время высыхания составляло от 150 до 190 ч [93].

дерево | Свойства, производство, использование и факты

Древесина — основная укрепляющая и проводящая питательные вещества ткань деревьев и других растений, а также один из самых распространенных и универсальных природных материалов. Произведенная многими ботаническими видами, включая голосеменные и покрытосеменные, древесина доступна в различных цветах и ​​структурах. Он прочен по отношению к своему весу, изолирует тепло и электричество и обладает желаемыми акустическими свойствами.Кроме того, он придает ощущение «тепла», которого нет у конкурирующих материалов, таких как металл или камень, и относительно легко обрабатывается. В качестве материала дерево используется с тех пор, как на Земле появились люди. Сегодня, несмотря на технологический прогресс и конкуренцию со стороны металлов, пластмасс, цемента и других материалов, дерево сохраняет свое место в большинстве своих традиционных ролей, и его эксплуатационные качества расширяются за счет новых применений. В дополнение к хорошо известным продуктам, таким как пиломатериалы, мебель и фанера, древесина является сырьем для производства древесных плит, целлюлозы и бумаги, а также многих химических продуктов.Наконец, древесина по-прежнему является важным топливом во многих странах мира.

Британская викторина

Строительные блоки повседневных предметов

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, из чего вы на самом деле сделаны, проанализировав вопросы в этой викторине.

Производство и потребление древесины

С ботанической точки зрения древесина является частью системы, которая переносит воду и растворенные минералы от корней к остальным частям растения, хранит пищу, созданную в результате фотосинтеза, и обеспечивает механическую поддержку.Его производят примерно от 25 000 до 30 000 видов растений, в том числе травянистые, хотя только от 3 000 до 4 000 видов производят древесину, пригодную для использования в качестве материала. Древесные деревья и другие древесные растения делятся на две категории: голосеменные и покрытосеменные. Голосеменные или шишковидные деревья производят мягкую древесину, такую ​​как сосна и ель, а покрытосеменные — лиственные породы умеренного и тропического климата, такие как дуб, бук, тик и бальза. Следует отметить, что различие между лиственной древесиной и мягкой древесиной верно не во всех случаях.Некоторые лиственные породы, например бальза, мягче, чем мягкие породы, например тис.

Древесина — это материал, имеющий большое экономическое значение. Его можно найти во всем мире, и его можно рационально использовать как возобновляемый ресурс — в отличие от угля, руд и нефти, которые постепенно истощаются. За счет лесозаготовок, транспортировки, обработки в мастерских и на промышленных предприятиях, а также торговли и использования древесина обеспечивает рабочие места и поддерживает экономическое развитие, а в некоторых странах — средства к существованию.Об этой важности свидетельствует сохраняющийся высокий спрос на древесину и изделия из нее.

По весу потребление древесины намного превышает потребление других материалов. Более половины производимого круглого леса (бревен) используется в качестве топлива, в основном в менее развитых странах. Производство бумаги и картона показало самый быстрый рост среди изделий из древесины; Ожидается, что эта тенденция сохранится по мере приближения потребления на душу населения в менее развитых странах к уровню потребления в развитых странах.Рост мирового населения является движущей силой увеличения потребления древесины и, как следствие, обезлесения. Истощение многих лесов, особенно в тропиках, делает сомнительным обеспечение достаточного количества древесины для удовлетворения ожидаемых потребностей. Усилия, направленные на то, чтобы остановить сокращение лесного покрова Земли и повысить продуктивность существующих лесов, создание обширных программ лесовосстановления и плантаций быстрорастущих древесных пород, переработка бумаги и улучшение использования древесины посредством исследований могут облегчить проблему поставок древесины и помочь уменьшить вредное воздействие на окружающую среду лесной промышленности.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Incomac — мировой лидер в области технологий сушки пиломатериалов

— Рекламное объявление —

Incomac, международный лидер в области технологий сушки пиломатериалов, базирующийся в Италии, продолжает расти с 1975 года, ставя все более высокие цели в отношении качества в ответ на рыночный и потребительский спрос.

Компания, представленная в США с 1998 года, имеет более 10 000 единиц, работающих в 95 странах.Incomac продолжает уделять внимание инновациям в процессе и технологиях сушки пиломатериалов. Все печные системы производятся в Италии.

Технологии сушки древесины

Incomac предлагает широкий спектр технологий и продуктов для сушки, пропаривания и термообработки древесины. Традиционные печи для обжига пиломатериалов ICD нагреваются водой, диатермическим маслом или паром. В сушильных камерах MAC для сушки пиломатериалов используется технология теплового насоса. Сушилки для древесины TAG представляют собой вариант обычных систем, оснащены горелкой и работают на газе или дизельном топливе.В паровых камерах VAP пиломатериалы подвергаются воздействию высоких температур и влажности, чтобы изменить цвет древесины. Камеры PAL предназначены для сушки и термообработки деревянных поддонов в соответствии с требованиями ISPM-15 для деревянной упаковки.

Вязкостное рассеивание и рекуперация тепла

Incomac также предлагает сушилки для древесины IDV, в которых используется инновационный процесс вязкого рассеивания. Камеры вязкого рассеивания не требуют дополнительного тепла. Используя только скорость вентиляторов, тепло создается определенным воздушным потоком, который выделяет тепло из-за турбулентности и трения между воздухом и древесиной.Температура древесины также увеличивается, из-за чего вода испаряется из ячеек. Этот процесс не приводит к рассеиванию или потере тепла, в отличие от других процессов теплообмена.

Incomac объединил этот революционный процесс с другой фундаментальной технологией сушки пиломатериалов: системой рекуперации тепла, которая заменяет классические заслонки в печи. Рециркуляция воздуха важна для обеспечения хорошего процесса сушки, а демпферы необходимы для вывода горячего воздуха, насыщенного влажностью, за пределы сушилки и впуска сухого воздуха.Однако, особенно в зимний период, потери тепла из-за вентиляции значительны из-за низкой температуры наружного воздуха. Чтобы поддерживать постоянную температуру внутри печи, сушилка должна постоянно снабжаться теплом.

— Рекламное объявление —

В системе рекуперации тепла Incomac весь воздух пропускается через воздухо-воздушный теплообменник, который рекуперирует в среднем 25 процентов тепла, которое увеличивается зимой, когда температура наружного воздуха ниже.

Сочетание этих двух «зеленых» технологий приводит к более быстрому процессу сушки, снижению энергопотребления и сокращению выбросов.

Ориентация на клиента

Сильной стороной бизнеса Incomac является высокая степень доверия, которым он пользуется со стороны клиентов — клиентов, которые ценят качество систем сушки древесины Incomac, а также прямые, постоянные и совместные консультации, которые они получают. Цель Incomac — построить доверительные отношения с клиентами и стать надежным деловым партнером в области сушки древесины. С этой целью компания предлагает ряд послепродажных услуг, чтобы гарантировать клиентам ожидаемую эффективность сушки древесины.Услуги включают в себя круглосуточную диагностическую программу обслуживания, периодическое обслуживание и запасные части.

Incomac стремится к постоянному совершенствованию своей производственной деятельности и инвестирует в исследования и разработки, а также уделяет особое внимание послепродажному обслуживанию и поддержке.

Для получения дополнительной информации о Incomac и ее системах сушки пиломатериалов посетите сайт www.incomac.com.

Incomac представлен в США компанией Cambium International в Кэри, штат Нью-Йорк.C. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Иваном Пересом по телефону (919) 380-7926 или по электронной почте [email protected].

Моделирование | Бесплатный полнотекстовый | Экспериментальное моделирование солнечной сушилки для древесного топлива в Эпинале (Франция)

1. Введение

В 2015 году внутренний лесной сектор во Франции обеспечил 15 560 прямых рабочих мест, которые составляли 19% рабочих мест в сфере возобновляемых источников энергии [1]. Древесина находит широкое применение в производстве мебели, жилищном строительстве, производстве предметов искусства и в производстве энергии для производства биотоплива и дегтя.Древесина также используется для обогрева домов в регионах с умеренным климатом зимой и в тропических регионах в сезон дождей. Что касается домашних хозяйств, то во Франции около 7,8 млн домов используют дрова для отопления [2]. Энергия древесины в настоящее время доминирует над производимой во Франции возобновляемой энергией, составляя 40–47% от общего объема возобновляемых источников [1,3]. Только во Франции среднее годовое потребление энергии зданием составляет 186 кВтч _ep / m ² , и 67% этой энергии используется для отопления [4].Сухая древесина составляет основную часть источников энергии для отопления этих зданий, и сообщалось, что она составляет около 73% древесины только для отопления жилых помещений [3]. Это огромное количество, учитывая, что только в 2018 году во Франции было построено 418 600 новых зданий [5]. Следовательно, с увеличением количества зданий, строящихся ежегодно, возникает необходимость поиска быстрого решения для оптимизации энергии, используемой для целей отопления. По данным французского агентства по развитию и управлению энергопотреблением (ADEME), 90% древесных продуктов, потребляемых в энергетических целях, представляют собой бревна, за которыми следуют пеллеты (9%) и другие виды топлива (1%), которые восстанавливаются в виде брикетов и щепы [ 1].Эти бревна необходимо просушить до желаемого содержания влаги по назначению. Таким образом, сушка древесины — это процесс удаления из продукта определенного количества доступной воды для улучшения биологических и термофизических свойств высушенного продукта. Сушка древесины до состояния равновесия между продуктом и окружающей средой сохранит древесные материалы, улучшит срок годности продукта и его свойства горения. При прямом сжигании древесных материалов образуются атмосферные загрязнители (частицы), которые зависят от возраста, типа инструмента и влажности древесины.Кроме того, влажность древесины влияет на динамику температуры и выход продукта в процессе пиролиза или газификации для производства газа, биодизеля, гудрона и угля [3]. Когда древесина не высохла, ее сгорание происходит неполно, медленно и выделяет больше газообразных загрязнителей. Влажная древесина имеет низкую теплотворную способность и, следовательно, выделяет меньше тепла, чем такое же количество древесины в сухом состоянии. Хотя низкая теплотворная способность (LHV) древесины варьируется в зависимости от породы при одинаковом содержании влаги, более высокая вариация получается, когда для одной и той же породы древесины учитывается разный уровень влажности.Например, LHV безводной древесины составляет около 5,2 кВтч / кг, но это значение уменьшается примерно до 2,6 кВтч / кг при увеличении содержания влаги до 40% [3]. Следовательно, очевидно, что правильно высушенная древесина может производить большое количество энергии после ее сгорания, уменьшая при этом воздействие на окружающую среду, создаваемое процессом. Некоторые традиционные сушилки для древесины используют ископаемую энергию, которая доставляет загрязняющие вещества в окружающую среду. Это приведет к ухудшению состояния окружающей среды, увеличит стоимость ископаемого топлива и стоимость конечного продукта.Вентилируемые печи и печи с тепловым насосом генерируют 345 и 25 кг CO ₂ -экв. На кубический метр пиломатериалов соответственно [6]. В настоящее время возобновляемые источники энергии являются хорошим решением для всех энергетических стратегий по защите окружающей среды и устойчивого развития. Солнечная энергия используется в течение многих десятилетий для сушки влажных продуктов во всем мире, поскольку она обеспечивает дешевую и экологически чистую энергию [7]. Применение солнечной энергии при сушке некоторых продуктов дает приемлемую кинетику сушки [8]. Однако солнечная сушка древесины занимает больше времени, чем сушка других агропродуктов.Для сушки древесины до состояния равновесия с использованием солнечной сушилки требуется от одного до четырех месяцев, но при использовании солнечной сушки на открытом воздухе рекомендуется от одного до трех лет [9]. Энергия, необходимая для сушки древесины с использованием обычных солнечных сушилок, зависит от типа, конструкции солнечной сушилки, типа древесины и толщины [10,11]. Например, 494 кВтч / м ³ тепловой энергии было использовано при сушке соснового леса (Pinus pinaster) толщиной 27 мм от начальной влажности 120% до 14% по влажной основе с использованием обычной печи, в то время как 60 кВтч / м ³ было использовано используется с той же целью для сушки и электрической вентиляции с использованием сушилок для солнечных печей [12].Управление по энергоэффективности и сохранению энергии [13] также сообщило об использовании энергии около 3,2 ГДж / м ³ (889 кВтч / м ³ ) для традиционной вентилируемой печи для сушки древесины. Simo-Tagne и Bennamoun [14] изучали количество энергии, необходимое для сушки 1 кубометра пиломатериалов тропических пород с использованием солнечной сушилки в регионах Центральной Африки. Они получили значения 4,221 ГДж / м ³ (1173 кВтч / м ³ ), 3,024 ГДж / м ³ (840 кВтч / м ³ ) и 2,401 ГДж / м ³ (667 кВтч / m ³ ) соответственно на Сапеле, Ироко и Обече, показывая, что при увеличении плотности древесины требуется больше энергии для ее сушки [14].Кроме того, помимо энергии, потребляемой для целей сушки, количество воды, которую необходимо извлечь для сушки древесины, также может зависеть от типа сушилки и объема древесины, подлежащей сушке. Bekkioui et al. [15,16] и Bentayeb et al. [11] представили стеклянную солнечную сушилку для древесины умеренного пояса, используемую в марокканском климате, с удовлетворительными характеристиками для небольшого количества древесины. Однако результаты, полученные с той же сушилкой при использовании в течение длительного периода сушки с большим объемом древесины для промышленного применения, не были удовлетворительными.Хуя и Драуи [17] представили солнечную сушилку для древесины умеренного пояса, использующую скрытый накопитель тепловой энергии в марокканском климате. Они получили сокращение времени высыхания примерно на 47%. Khouya показывает, что эта солнечная сушилка может снизить коэффициент потребления энергии на 91%, сокращение времени сушки на 62,4% при хорошем тепловыделении [18]. Ламрани и др. [19] представили гибридную солнечную сушилку непрямого действия для древесины умеренного пояса в марокканском климате, и их результаты показали, что солнечный коллектор может помочь ежегодно сокращать выбросы CO ₂ на 34%.При использовании насадочной системы аккумулирования тепловой энергии срок окупаемости сушильной системы может составить 1,85 года [20]. Накопление энергии с помощью материала с фазовым переходом в гибридной солнечной сушилке для древесины умеренного климата, используемой в погодных условиях на участке в Танжере, Марокко, позволяет иметь время сушки не более 5 дней в течение всего года [21]. Важность параболического желоба для сушки древесины была показана Ламрани и др. [22]. Они достигли максимального теплового КПД 76%, используя солнечную сушилку с параболическим коллектором в летний период.Luna et al. [23] представили солнечную сушилку с двумя солнечными коллекторами для сушки древесины в погодных условиях Мексики. Древесины складывались в два слоя (размеры 2,16 × 1,60 × 2,5 м), отделенные друг от друга на расстоянии 0,027 м. Однако, учитывая такие параметры, как расположение древесины, сезонные колебания и т. Д., Относительно периодов сушки, они пришли к выводу, что для снижения содержания влаги в древесине с 0,94 кг / кг (дб) до 0,12 потребуется около 250–300 часов. кг / кг (дб). Предыдущие численные исследования по солнечной сушке древесины в Центральной Африке показали, что можно построить дешевые сушилки для малоимущих [14,24,25,26].Ndukwu et al. [27] также выполнили подробный обзор нескольких конструкций солнечных сушилок для древесины в Африке. Литература, рассмотренная выше, дает некоторое представление о параметрах сушки древесины с использованием различных конструкций солнечных сушилок. Однако они также показали, что полученные результаты зависят от материала, из которого изготовлены солнечные сушилки, типа высушенной древесины, погодных условий окружающей среды, в которой проводилась оценка, и сезонных колебаний в этот период года.В Эпинале, Франция, очень мало литературы о параметрах сушки древесины бука с корой, учитывая два основных сезона — весну и зиму. Наличие таких данных с учетом специфических погодных условий этого региона Франции поможет оптимизировать параметры процесса сушки такой древесины для значительного числа деревообрабатывающих предприятий, расположенных в этом регионе страны. Таким образом, эта работа принимает во внимание климатические условия Эпиналя, Франция, для сушки бревен (с корой) из древесины бука (Fagus sylvatica) с использованием солнечной сушилки для деревянных панелей в течение двух сезонных периодов весной и зимой.Поэтому основная цель этого исследования — представить параметры процесса сушки бревна с корой в весенний, летний и зимний периоды в Эпинале с использованием солнечной сушилки для деревянных панелей. Моделирование и валидация были выполнены, чтобы помочь в разработке будущего инструмента оптимизации для эффективного проектирования сушилки для данной местности. Большинство доступных моделей для солнечной сушки бревен из древесины [28] не учитывают геометрическую форму бревна, которая в основном является цилиндрической. Опять же, бревно, представленное в этом исследовании, смоделировано с использованием коры, которая отличается от той, которую можно получить в литературе.

3. Результаты

На рисунке 3 представлены экспериментальные различия температуры и относительной влажности между воздухозаборником и выходом воздуха солнечного коллектора, полученные с 7 июня 2017 года по 13 июня 2017 года в Эпинале (весенний сезон). Судя по результатам, разница температур воздуха в нашем солнечном коллекторе увеличивается и достигает пика между 20 ° C и 30 ° C в течение дня, но ночью внешний и внутренний воздух имеют одинаковые значения. Солнечный коллектор снижает значения относительной влажности воздуха до 50% в течение дня, но ночью наш солнечный коллектор никак не повлиял на значения относительной влажности воздуха.Это одна из проблем солнечных сушилок, которая приводит к повторному смачиванию продукта, что в большинстве случаев решается добавлением накопителя тепла или дополнительного нагревателя для продолжения процесса сушки в ночное время или в периоды отсутствия солнечного света [37, 38,39]. В течение дня тепловой КПД солнечного коллектора оценивался в 30%. Влияние относительной влажности на температуру окружающего воздуха и температуру воздуха в сушильной камере при закрытой двери представлено на рис. 4а, б соответственно для шести недель эксплуатации. весенний сезон в Эпинале.Результаты были представлены с 1 июня 2019 года по 16 июля 2019 года. 29 июня 2019 года в печи была зафиксирована максимальная температура 75 ° C, что на 38 ° C выше, чем соответствующая температура окружающей среды. Это показывает эффективность конструкции в повышении температуры сушильной камеры. На рис. 5 показано влияние солнечных лучей на тепловую эффективность солнечной сушки в зимний период в Эпинале. Во время эксперимента дверь сушильной камеры была закрыта, и сушильный воздух в течение ночи не возобновлялся.Графики на рисунке 5 показывают, что температура окружающей среды ниже температуры сушильного воздуха как ночью, так и днем. Также в течение дня разница между температурой воздуха для сушки и температурой окружающей среды увеличивается с увеличением количества солнечных лучей. Максимальная температура 40 ° C была зафиксирована в печи 5 и 6 января 2020 года, что на 32 ° C выше, чем соответствующая температура окружающей среды. Температура древесины и температура окружающей среды взяты из рисунка 5. Значения L и Cpb были приняты равными 2 257 000 Дж / кг и 1275 Дж / (K.кг) соответственно [26]. Используемая безводная масса (m _o ) составляла 28,175 кг, поскольку m _i = 48,05 кг и H _i = 0,7054 кг / кг. Через неделю масса поленьев составила 45,6435 кг. Продолжительность дня в Эпинале зимой около 9 часов. Согласно литературным данным, для вентиляции с помощью вентиляторов требуется около 28 кВтч на кубометр древесины [12]. Следовательно, если высушить 0,0251 м ³ древесины, то jPj.tdj = 2530080 Дж. Общий эффективный КПД равен ηgl = 38.71%. Это разумно по сравнению с отчетами о сушилках [40]. Максимальный тепловой КПД (ηth) представлен на Рисунке 6, который показывает, что зимой он зависит от дня и ночи. В Нигерии Fuwape и Fuwape [40] обнаружили, что средняя тепловая эффективность солнечной сушилки для древесины составляет около 38,5%. По сравнению с этим значением можно сказать, что данная сушилка приемлема. На рисунке 7 показано изменение во времени относительной влажности, температуры окружающей среды и кинетики сушки в процессе солнечной сушки зимой.Из рисунка 7 видно, что относительная влажность воздуха для сушки ниже, чем относительная влажность окружающего воздуха (рисунок 7а), что свидетельствует о том, что сушка не прекращалась. Кроме того, рисунок 7b показывает, что температуры коллектора и сушильной камеры сушилки выше, чем температура окружающей среды. Однако, как видно из рисунка 7c, хотя влажность бревен уменьшается в условиях сушки, рекомендуемое содержание влаги, необходимое для бревен, используемых в качестве топлива, не было достигнуто. Таким образом, существует потребность в гибридной сушилке с дополнительным источником электрического тепла, теплоаккумулирующим материалом и т. Д.в зимний сезон. Дополнительный источник тепла будет продолжать процесс сушки в период отсутствия солнечного света, чтобы избежать повторного увлажнения древесины, которое продлит периоды сушки. На Рисунке 8 представлены числовые (модельные) и экспериментальные значения влажности в течение зимнего сезона 2019/2020 в Эпинале. Для проверки численной модели экспериментальные периоды сушки были ограничены 50 часами, как показано на рисунке 7, с используемым временным шагом, равным 1 часу (3600 с). Средний диаметр бревен был принят за толщину (e) и записан как 0.08425 м при общей площади бревен (A _b ) 1,3576 м ² . Скорость воздушного потока сушки была обратно пропорциональна, потому что положение бревен в сушильной камере не дает возможности различить реальное направление сушки воздуха возле бревен. Таким образом, мы сохранили значение vair равным 1,2 м / с. Эффективно для достижения хорошей сушки в турбулентном режиме рекомендуется значение выше 1 м / с [41]. Excel 2016 использовался для создания всех числовых точек. Из графика на Рисунке 8 видно, что изменение содержания влаги во времени как для прогнозируемого, так и для экспериментального содержания влаги следовало той же тенденции, поскольку они уменьшались со временем.Коэффициент вариации числовых точек с экспериментальными значениями, заданными моделью, составляет менее 5% при средней средней ошибке и средней относительной ошибке 2,33% и 4,53% соответственно. Эти значения приемлемы по сравнению с имеющимися в литературе [19,25]. Полученные небольшие различия могут быть связаны с наличием коры на бревне, неоднородностью диаметра образцов или неравномерностью скорости сушильного воздуха. Таким образом, массоперенос задается уравнением (1), общий коэффициент массопереноса определяется уравнением (2), а модель изотермы сорбции задается уравнениями (3a) — (3e), а уравнение (4) может использоваться для моделирования вся солнечная сушилка с использованием погодных условий города.

Сушка древесины | Лесопилки | ЛОГОСОЛ

Для столярных изделий понадобится сухая древесина. Молдинги, мебель, полы и окна — примеры того, когда сухость древесины особенно важна. Предпочтительно древесина должна иметь влажность не более 10% и не иметь трещин. Этого может быть трудно достичь традиционной сушкой на воздухе. Имея собственную сушильную камеру, вы сможете производить идеально высушенные ценные столярные изделия за несколько недель.

Сушильная камера — быстро и легко сушите древесину

Сушильная камера

Logosol — это разумное решение с мягкой изолированной крышкой, которая поддерживается внутренней жесткой алюминиевой конструкцией.Сушильная камера удерживает горячий и влажный воздух во время начальной фазы сушки. Если сушильная камера установлена ​​на открытом воздухе, что мы рекомендуем, используйте двухслойный раствор с защитным наружным тентом. Сушильная камера вместе с сушильным блоком весит всего около 50 кг, поэтому два человека могут легко перемещать ее. Верхний клапан сушильной камеры с градуированными положениями открытия регулирует скорость выпуска пара.

Более эффективный сушильный агрегат WDU дает вам больше контроля

Модернизированный сушильный агрегат Sauno мощностью 2 кВт имеет значительно более мощный вентилятор для циркуляции воздуха в сушильной камере.Новый блок также имеет встроенный воздухозаборник, который втягивает воздух в сушилку за счет разрежения, образующегося в воздушном потоке. Сухой и холодный наружный воздух смешивается с нагретым влажным воздухом в сушильном агрегате Sauno, прежде чем достигнет древесины в камере. Эти особенности обеспечивают более равномерный и контролируемый результат сушки.

Преимущества сушильной камеры

✔ Погрузка в древесину проста благодаря большому отверстию.

✔ Идеально высушенные ценные столярные изделия за несколько недель.В течение недели у вас будут высушенные сосновые пиломатериалы, готовые к строганию и формованию.

✔ Сушильная камера вместе с сушильным блоком весит всего около 50 кг; его легко могут переместить два человека.

✔ Энергоэффективная сушка с идеальным результатом. Вы получаете меньше трещин и короблений по сравнению с древесиной, высушенной на воздухе.

Преимущества сушильной установки:

✔ Мощный вентилятор для эффективной циркуляции в сушильной камере.