Приведен анализ традиционной технологии сушки древесины. Выявлены ее основные особенности и существенные недостатки, снижающие качество и экономичность сушки. Описана новая авторская технология сушки, показаны ее существенные отличия от традиционной технологии, дающие повышение качества и экономичности сушки древесины. Приведены графические данные сушки, выполненные по новой технологии

Агапов, В. П.

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University

 26 Новые технологические решения в заготовке, переработке и отделке древесины  New technological decisions in preparation, processing and wood finishing  УДК 674.047; 630.847  В.П. Агапов (УралНИИПДрев, г. Екатеринбург, РФ), agapov.v.p@lenta.ru  ТРАДИЦИОННАЯ И НОВАЯ ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ  TRADITIONAL AND NEW WOOD DRYING TECHNOLOGIES  Приведен анализ традиционной технологии сушки древесины. Выявлены ее      основные особенности и существенные недостатки, снижающие качество и эконо-мичность сушки. Описана новая авторская технология сушки, показаны ее сущест-венные отличия от традиционной технологии, дающие повышение качества и эконо-мичности сушки древесины. Приведены графические данные сушки, выполненные по новой технологии.    Traditional wood drying technology is analyzed. Advantages and disadvantages, which reduce the quality of wood drying, are shown. Modern technology is described as well as drying graphics are shown.  Рассмотрим основные черты традиционной и новой технологии сушки древеси-ны. Выявим основные особенности и свойства, определяющие экономические и техно-логические результаты использования их в промышленности. 1. Традиционная технология [13] заключается в том, что в процессе сушки в камере создают определенные режимом температуру и влажность воздуха и поддер-живают их в течение длительного времени постоянными. После уменьшения влажно-сти 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 посто-янными. Изменения параметров воздуха производят в течение сушки несколько раз (25 раз в зависимости от используемого режима).  Задаваемым параметрам воздуха соответствует определенная равновесная влаж-ность древесины, которая всегда ниже текущей влажности. Поэтому поверхность пи-ломатериала постоянно сохнет, и ее влажность уменьшается. Когда влажность поверх-ности пиломатериала станет ниже предела насыщения древесного волокна (примерно 30 %), начинается усушка поверхности пиломатериала и в ней возникают растягиваю-щие напряжения. При дальнейшей сушке поверхностные напряжения натяжения уве-личиваются и могут превысить предел прочности древесины. В этом случае происхо-дит образование поверхностных трещин, что является дефектом сушки, и допускать этого нельзя.  Чтобы исключить образование трещин, периодически производят термовлаго-обработку (ТВО) древесины. Термовлагообработка заключается в том, что в сушиль-ной камере создают высокую влажность воздуха, при которой поверхность пиломате-риала увлажняется. При этом уменьшаются усушка поверхности и поверхностные на-пряжения. Это и предотвращает образование трещин.  Необходимость и продолжи-тельность проведения ТВО определяются оператором сушки или предусматриваются Электронный архив УГЛТУ 27программой сушки. От правильности назначения и проведения ТВО зависит качество высушенной древесины. Для проведения ТВО сушильная камера снабжается увлаж-няющим 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 су-шильной 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 вла-ги из древесины происходит с поверхности пиломатериала 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 непрерывной работы вентиляторов, обеспечивающих движение воздуха через штабель. Предусматривается также перио-дическая смена направления вращения вентиляторов и движения воздуха в штабеле с целью уменьшение разности влажности древесины на входе и выходе воздуха в шта-бель. При этом реверсивный вентилятор имеет более низкий коэффициент полезного действия, чем нереверсивный. Осуществление реверса вентиляторов усложняет уст-ройство управления и повышает стоимость сушильной камеры. Все это дополнительно повышает стоимость сушки. Кроме того, имеются публикации результатов исследова-ний, которые свидетельствуют не только о пользе реверса, но и о его вреде качеству сушки. 2. Новая авторская технология сушки древесины использует сушильные камеры широко распространенных конструкций. Она [4] предусматривает следующие основ-ные операции: начальный прогрев древесины; подвод тепла в штабель без искусствен-ного увлажнения воздуха и вентиляции сушильной камеры; выдержку древесины без подвода тепла, без искусственного увлажнения воздуха и без вентиляции сушильной камеры; вентиляцию сушильной камеры без подвода тепла в штабель. Операции под-вода тепла в штабель, выдержка древесины, вентиляция сушильной камеры цикличе-ски повторяются до тех пор, пока древесина не высохнет до требуемой влажности. Продолжительность цикла составляет 0,54 часа. После достижения требуемой влаж-ности 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 технологи-ей. 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 пиломате-риала. За счет этого уменьшаются градиент влажности по сечению и внутренние на-пряжения 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 текущие параметры воздуха в сушильной камере. Отсутствие в сушильной камере реверса вентиляторов и искусственного увлаж-нения воздуха не только упрощает конструкцию сушильной камеры, но и снижает рас-ход энергии и стоимость сушки. Воздух сушильной камеры увлажняется только за счет влаги, испаряемой из древесины. Этой влаги вполне достаточно, т.к. при сушке 1 ку-бометра древесины, например, сосны, от влажности 60 % до влажности 8 %  испаряет-ся 208 килограммов воды.  Электронный архив УГЛТУ 28 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 су-шильного 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 по традиционной технологии. Она может быть        использована практически в любой сушильной камере. Конечно, управлять вручную сушильной камерой при этом невозможно, т.к. человек просто не справится с этой за-дачей. Для этого нами разработан и изготовляется автоматический регулятор сушки древесины АРС-2М. Он полностью автоматизирует управление сушильной камерой и обеспечивает стабильное высокое качество сушки древесины. Пользоваться регулято-ром просто, и не требуется специальная подготовка по технологии сушки древесины. Ниже приведен график сушки древесины, произведенной в промышленных ус-ловиях с помощью автоматического регулятора АРС-2М. График выполнен по данным автономного регистратора и с помощью его программного обеспечения. На графике видны периодические подъемы и понижения температуры и влажности воздуха, вы-полняющие роль ТВО. Видно, как по мере высыхания древесины плавно снижается влажность воздуха.   Данные сушки № 2 древесины  в реконструированной паровой сушильной камере Дата и время записи: начало 28.04.2014, 13:26:56; окончание 14.05.2014, 14:17:56; интервал записи 0:01:00. Электронный архив УГЛТУ 29Измеряемые параметры: температура от -30 до +80 0С ± 10С; влажность от 0 до 100 %  ± 2 %. Уставки: - по температуре: верхняя − нет, нижняя − нет, 0С; - по влажности: верхняя − нет, нижняя − нет, %  Организация «Уралтрансстрой»                                Тип автономного регистратора: RHT Исполнитель В.П. Агапов                        Зав. номер 36. Дата изготовления: 28.02.2011 г.    Библиографический список  1. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины / П.С. Серговский. − М.: Лесная промышленность, 1975. − 400 с. 2. Селюгин Н.С. Сушка древесины / Н.С. Селюгин. − Ленинград: Гослестехиз-дат, 1940. − 547 с. 3. Кречетов И.В. Сушка древесины / И.В. Кречетов. − М.: Лесная промышлен-ность, 1972. − 439 с. 4. Агапов В.П. Описание полезной модели к патенту РФ 39938 / В.П. Агапов, А.Г. Гороховский.   УДК 674.047; 630.847  В.П. Агапов  (УралНИИПДрев, г. Екатеринбург, РФ), agapov.v.p@lenta.ru  УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВОЗДУХА  С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ В ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ   IMPROVED METHOD OF AIR PREPARING WITH SPECIFIED  PARAMETERS IN WOOD DRYING CAMERA  Описан способ, позволяющий, применяя известные операции: нагрев, и увлаж-нение воздуха, и вентиляцию сушильной камеры, – повысить качество сушки древеси-ны и экономить тепловую энергию.   Method which can improve quality of wood drying and economize on energy using air heating, air humidifying, ventilation is shown.  Из проведенного анализа [1] традиционного способа управления сушильной ка-мерой известно, что каждая технологическая операция: нагрев, увлажнение воздуха и вентиляции сушильной камеры − действует одновременно на температуру и влажность воздуха. Поэтому независимое регулирование температуры и влажности воздуха не может быть эффективным. Необходимо вести связанное регулирование. Как это необ-ходимо делать, рассмотрим на отдельных примерах. Эти примеры соответствуют оп-ределенным этапами сушки древесины. 1. Совершенствование способа подготовки воздуха при прогреве пиломатериала в начале сушки. Для этого обратимся к Id-диаграмме прогрева древесины, изображен-ной на рисунке 1. Требуется нагреть воздух от исходной температуры Т1 до заданной тем-пературы Т2. При этом психрометрическая разность должна соответствовать заданной Электронный архив УГЛТУ

Traditional and new wood drying technologies

https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/4609/1/Agapov.pdf

Traditional and new wood drying technologies

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University