Режимы сушки в конвективных сушилках
Режимы сушки рассчитаны с учетом возникновения и развития внутренних напряжений в материалах. Основная задача - удаление влаги из древесины в максимально короткое время без нарушения целостности древесины и дефектов.
Режимом сушки называют расписание температуры сушильного агента в зависимости от влажности древесины в камере. В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы высушивают по режимам для низкотемпературного или высокотемпературного процесса.
Рациональным считается режим, применение которого обеспечивает наименьшую продолжительность процесса сушки и его экономичность при сохранении целостности сортиментов, заданной прочности и других естественных свойств древесины.
Интенсивность испарения влаги при сушке в среде заданного состояния характеризуется жесткостью режима. Жесткость режима возрастает с уменьшением равновесной влажности. При одинаковой степени насыщенности сушильного агента более жестким будет режим с повышенной температурой, а при одинаковой температуре - режим с меньшей степенью насыщенности. Воздух одного и того же состояния создает более жесткие условия сушки (с возможностью даже растрескивания древесины) для толстого, более твердого, более влажного пиломатериала и с большей продолжительностью сушки.
В России основным руководством по проведению сушки древесины являются РТМ - "Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины" (ЦНИИМОД, г. Архангельск), ГОСТ 19773 и ГОСТ 18867.
В зависимости от породы и размеров пиломатериалов, а также требований, предъявляемых к их качеству сушки, древесина может высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню.
Существует несколько видов режимов сушки: мягкие, нормальные, форсированные и высокотемпературные.
Мягкие режимы сушки обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, прочности, цвета и состояния в ней смолы. Эти режимы рекомендуются для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов, в которых не допускается выплавление смолы, выпадение сучков и изменение натурального цвета (потемнение древесины хвойных пород или пожелтение буковой и березовой древесины от нагревания). Например, для хвойных пород толщиной 32-60 мм. Максимальная температура при мягком режиме сушки - 75°С.
Нормальные режимы сушки обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении прочностных показателей древесины с незначительными изменениями ее цвета. Данные режимы рекомендуются при сушке древесины для собственного потребления до любой влажности. Для хвойных пород Толщиной 50-60 мм максимальная температура при нормальном режиме сушки - 96°С.
Форсированные режимы сушки обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при снижении прочности на скалывание и раскалывание до 20% с потемнением древесины. Такие режимы рекомендуются при сушке до эксплуатационной влажности пиломатериалов и предназначены для изделий, работающих с большим запасом, прочности (штучный паркет, оконные и дверные блоки и др.). Для хвойных пород толщиной 50-60 мм максимальная температура при форсированном режиме сушки - 110°С.
Высокотемпературные режимы сушки древесины. При использовании режимов высокотемпературного процесса агентом сушки служит перегретый пар при атмосферном давлении с температурой выше 100°С. Высокотемпературные режимы сушки обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при незначительном уменьшении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, при заметном снижении прочности до 35% на скалывание и раскалывание с потемнением древесины. В этих режимах рекомендуется сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов целевого назначения для изделий, работающих с большим запасом прочности.
Для пиломатериалов и заготовок, высушиваемых по I и II категориям качества, конечная влаго- и теплообработка обязательна. Заготовки, подлежащие ребровой распиловке, высушиваемые по III категории качества, также подвергают конечной влаго- и теплообработке.
Лесосушильная техника постоянно совершенствуется в сторону повышения качества сушки пиломатериалов и снижения ее себестоимости. Поэтому появляются новые технологии и особые режимы сушки древесины, например режимы с прерывистой циркуляцией воздуха и с изменением скорости потока. Наблюдается увеличение значения автоматики сушильных камер в процессе сушки и уменьшается участие в нем операторов.
Режимы сушки с прерывистой циркуляцией воздуха. Особенности режимов с прерывистой циркуляцией заключаются в периодическом прекращении побудительного движения воздуха по пиломатериалу и в поддержании повышенной его температуры и скорости во время циркуляции (по сравнению с обычными режимами). При этом используется тепловая инерционность древесины при кратковременных изменениях состояния среды. Среднее гигротермическое воздействие на материал должно быть таким же, как и без перерыва.
Использование прерывистой циркуляции воздуха для трудносохнущих сортиментов: снижает почти в 2 раза расход электроэнергии вследствие периодического выключения вентиляторов; улучшает качество (равномерность по влажности) высушенной древесины по объему штабеля; сокращает длительность процесса сушки.
Во время перерыва циркуляции воздуха и прекращения подвода тепла внутрь штабеля приостанавливается испарение влаги с поверхности пиломатериала, но продолжается ее движение к поверхности (выравнивание влажности по толщине) и снижение в нем напряжений. Затем наступает фаза интенсивной циркуляции воздуха с достижением равномерного просыхания древесины по всему объему штабеля. В режиме учитывается длительность цикла и паузы.
Длительность цикла зависит от породы древесины и стадии сушки: для твердых пород и в начале процесса циклы короче, чем для мягких и во второй стадии. Для упрощения регулирования длительность цикла можно принять в отдельном процессе постоянной.
С применением режимов сушки с прерывистой циркуляцией даже мощные по подаче воздуха сушильные камеры будут эффективны как для быстросохнущих материалов при непрерывной работе вентиляторов (например, сосна толщиной до 30 мм), так и для трудно высушиваемых сортиментов (например, дуб толщиной более 30 мм, сосна более 60 мм) с большой продолжительностью процесса сушки при прерывистой с уменьшенной подачей воздуха.
Применение значительно более сухого воздуха, при сушке древесины в режиме с прерывистой циркуляцией, способствует замедлению коррозии металлов в системе лесосушильной установки, в том числе железной арматуры в плитах перекрытия камер.
Использование прерывистой циркуляции позволяет индивидуально подобрать наиболее рациональный режим для сушки любого сортимента. При этом сушка ускоряется за счет устранения зоны недосушки пиломатериала в штабелях и выравнивания температур в пиломатериале, а также увеличения числа ступеней режима (с плавным его регулированием и своевременным переходом на новую ступень). Повышается качество просыхания древесины по объему штабеля и снижается расход электричества.
Режимы сушки с плавным повышением температур, т.е. с большим количеством ступеней, которые позволяют подобрать наиболее оптимальные параметры сушильного агента для каждой фактической влажности древесины. Это позволяет, без увеличения трудоемкости и без привлечения высококвалифицированных операторов, избегать появления видимых дефектов древесины за счет применения рациональных режимов, соблюдение которых контролирует автоматика сушильной камеры.
Особые режимы камерной сушки древесины Изменение скорости циркуляции воздуха. C увеличением скорости воздуха через штабель интенсивность сушки древесины возрастает. С понижением влажности поверхности пиломатериала влияние скорости воздуха на интенсивность сушки падает. Однако этот параметр оказывает решающее воздействие на равномерность просыхания материала по объему штабеля, влияя на качество сушки всей партии древесины.
Чем тоньше материал, короче нормативная продолжительность, чем длиннее путь воздуха по материалу, чем больше его влажность, чем выше требования к качеству, тем больше должна быть скорость воздуха в штабеле материала.
Влияние скорости циркуляции на стадию сушки. Желательно увеличивать скорость воздуха в начале и снижать в конце процесса сушки пиломатериалов - лучше, даже если поток воздуха будет более прерывистым. В начале процесса интенсивность сушки трудносохнущих сортиментов желательно уменьшить.
Желательно отдавать предпочтения сушильным камерам с большей скоростью циркуляции воздуха, поскольку у них выше производительность. В сушильных камерах с невысокой скоростью циркуляции при ширине штабеля более 1 м необходимо применять реверсирование потока.
Реверсивная циркуляция воздуха. Теория сушки древесины, РТМ и опыт эксплуатации сушильных камер показывают, что применение реверсивного обдува штабеля позволяет: сократить время сушки древесины на 10%; снизить энергопотребление сушильной камеры на 10%; получать пиломатериалы с наиболее равномерной влажностью по ширине штабеля.
В нереверсивной камере сушильный агент, проходя через первую часть штабеля, насыщается влагой и теряет температуру. Поскольку у агента сушки существует предел насыщения, то он уже не может вобрать в себя столько же влаги с оставшейся части штабеля. В итоге левая и правая части штабеля в нереверсивных камерах с поперечным обдувом имеют разную влажность.
Максимальная эффективность от использования реверса достигается при изменении направления движения воздуха на противоположное в сушильной установке не реже одного раза в час. Существенную помощь в достижении максимального эффекта от переключения потоков может оказать система автоматического реверсирования. Она позволяет полностью исключить влияние человеческого фактора - привлечение труда квалифицированного и высокооплачиваемого персонала, халатность, отсутствие на рабочем месте и т.д.
Реверсирование потока позволяет в определенных конструкциях сушильных камер экономить электроэнергию за счет установки менее мощных электродвигателей, использовать менее дорогие вентиляторные установки, сохраняя высокое качество сушки. Скорость сушильного агента и его реверсивность по материалу - показатель технического уровня и совершенства сушильной установки.
Одним из условий высокого качества сушки является правильная укладка материала в штабеля, что значительно снижает процент брака от коробления, улучшает равномерность просыхания материала. При формировании сушильных штабелей число прокладок устанавливается в зависимости от породы древесины, толщины пиломатериалов и длины штабеля.
Прокладки по высоте располагают друг против друга, крайние укладывают заподлицо с торцами заготовок или пиломатериалов. Необрезные доски укладывают концами в разные стороны. Узкие, а также короткие доски помещают в середину, широкие и длинные - по краям штабеля. Стыкуемые заготовки укладывают не менее чем на двух прокладках. Форма поперечного сечения штабелей должна быть прямоугольной, торцы досок выровнены по вертикали.
Размеры межрядных прокладок 25x40x1800 мм, отклонения по толщине не должны превышать 1 мм. В качестве прокладок допустимо использование самих заготовок, если их сечение не превышает 32x70 мм.
