Камерная сушка древесины

При камерной сушке древесины в лесосушильных камерах сушка происходит под действием циркулирующего воздуха, нагретого до температуры 100° С и выше, пара или смеси топочных газов с воздухом (которые называются сушильным агентом).

При камерной сушке древесина может быть высушена высококачественно в кратчайшие сроки при условии, что в течение всего процесса сушки в камере будут строго выдерживаться температура и относительная влажность воздуха, предусмотренные режимом.

Под режимом сушки понимают расписание температуры и влажности сушильного агента, поддерживаемых на заданном уровне или изменяемых на протяжении всего процесса сушки в зависимости от влажности материала. Обычно в каждом режиме задается постепенное повышение температуры и понижение влажности.

В зависимости от способа подвода тепла к высушиваемому материалу различают несколько видов камерной сушки: конвективно-тепловую, индукционную, диэлектрическую и другие. При конвективно-тепловом способе, который является основным, тепло высушиваемому материалу передают циркулирующий подогретый воздух, топочные газы и перегретый пар атмосферного давления, образующийся из влаги, испарившейся из древесины.

Индукционную сушку древесины производят в переменном магнитном поле, при этом высушиваемый материал получает тепло от ферромагнитных прокладок и сеток, размещаемых внутри штабеля.

Диэлектрическая сушка — это сушка в электрическом поле, образуемом токами высокой частоты. Этот способ сушки основан на том, что древесина, являясь плохим проводником электрического тока, быстро нагревается под действием пропускаемого через нее тока.

Процесс камерной сушки древесины протекает неравномерно и включает четыре стадии. Первая стадия — прогрев материала в среде с высоким влагосодержанием воздуха и значительной температурой. Это ускоряет продвижение влаги от внутренних слоев материала к поверхности. Продолжительность прогрева материала зависит от породы древесины, влажности и толщины материала. Так, принимается следующая продолжительность прогрева на каждые 25 мм толщины материала: для сосны 2—4 ч, для дуба — 3—4 ч, для бука — 3—24 ч.

На второй стадии происходит интенсивный процесс сушки, при котором влажность древесины уменьшается от начальной влажности до критической, соответствующей полному удалению свободной влаги. Во время третьей, наиболее ответственной стадии камерной сушки происходит уменьшение влажности древесины от критической влажности, соответствующей 30%, до конечной. При этом процесс сушки идет более медленно, чем на второй стадии. На четвертой стадии происходит остывание материала.

При сушке материала из твердых лиственных и хвойных пород толщиной более 40 мм, предназначенного для изготовления ответственных изделий, до остывания проводят кондиционирование материала, т. е. дополнительный прогрев и увлажнение поверхности с целью выравнивания влажности материала по толщине и ускорения протекания деформаций.

В зависимости от принципа действия сушильные камеры могут быть периодического и непрерывного действия.

Сушильные камеры периодического действия (рис. 7.1) при погрузке, выгрузке и остывании материала отключают, и сушка в них не производится.

Рис. 7.1. Лесосушильная эжекционно-реверсивная камера периодического действия 1 — электродвигатель; 2 — подшипники; 3 — вентилятор; 4 — нагнетательные каналы; 5 — щелевые сопла; 6 — конические сопла; 7 — ребристые трубы; 8 — экран; 9 — промежуточные ребристые трубы

Рис. 7 2. Лесосушильная камера непрерывного действия с реверсивной циркуляцией воздуха 1 — вентилятор; 2 — калорифер; 3 — экран направления воздуха; 4 — дополнительные вертикальные трубы калорифера

В сушильных камерах непрерывного действия (рис. 7.2) сушка пиломатериала происходит непрерывно. В тот момент, когда с одного торца камеры происходит загрузка вагонетки с сырым материалом, с другого торца камеры выводится вагонетка с сухим материалом. В этот период все вагонетки, размещенные в камере, передвигаются на длину одной вагонетки. Процесс сушки пиломатериала до конечной влажности по времени рассчитан на прохождение вагонетки через всю камеру.

В зависимости от скорости движения циркулирующего воздуха различают сушильные камеры с принудительной и естественной циркуляцией воздуха. В сушильных камерах с принудительной циркуляцией движение воздуха обеспечивают вентиляционные установки.

В судостроительной промышленности более широкое применение нашли сушильные камеры периодического действия с принудительной циркуляцией воздуха.

Наблюдение за снижением влажности материала в процессе сушки ведут по контрольным образцам, закладываемым в штабель. Взвешивая эти образцы, определяют ход просыхания и «текущую» влажность материала. По результатам взвешивания образцов судят о возможности перехода на следующую ступень режима или о прекращении сушки. Продолжительность камерной сушки зависит от начальной влажности, сечения сортамента и породы высушиваемой древесины.

Процесс камерной сушки древесины состоит из подготовки камеры и высушиваемого материала, начальной обработки материала, проведения и регулирования процесса сушки, конечной обработки и выгрузки материала.

При помощи траверзной тележки платформу с уложенным на нее штабелем материала закатывают в камеру после того, как будет проверена (осмотром) исправность приборов и механизмов в камерах. В каждый штабель материала до начала сушки укладывают в заранее подготовленные места по несколько штук контрольных досок для образцов, которые называют секциями влажности и силовыми секциями.

Влажность материала (абсолютную) в процессе сушки устанавливают по контрольным образцам — по секциям влажности. Контрольные образцы выпиливают толщиной 10—12 мм из контрольной доски на расстоянии 0,5 м от торца. В камере берется две-три секции.

Начальную обработку материала производят для прогрева и увлажнения его поверхности, чтобы исключить преждевременную сушку, которая может испортить материал. Обработку ведут паром повышенной влажности при температуре, превышающей на 5—10° температуру, заданную режимом для первой ступени сушки.

Начальную обработку материала нельзя проводить шаблонно, так как в некоторых случаях неправильная начальная обработка может привести к растрескиванию материала. При окончании начальной обработки температуру медленно снижают и доводят влажность воздуха до заданной по режиму, чтобы избежать интенсивной сушки и связанного с этим поверхностного сжатия материала. Затем переходят непосредственно к сушке материала.

Сушку ведут, учитывая результаты взвешивания контрольных образцов, т. е. заданная ступень режима продолжается до тех пор, пока влажность контрольных образцов не достигнет тех значений, при которых следует переходить к следующей ступени режима. Во всех случаях материал сушат, учитывая влажность древесины и ее состояние. Режимы сушки должны обеспечивать максимальную производительность камер и необходимое качество материала. Следовательно, режимы сушки необходимо корректировать в зависимости от конкретных условий работы сушильных камер.

Для выявления внутренних напряжений и распределения влажности по сечению материала на всех стадиях сушки выпиливают контрольные образцы — секции послойной влажности и силовые секции — из контрольных досок, заложенных в штабель. Толщина силовых секций берется примерно 20 мм, толщина зубцов б—8 мм, высота — 80 мм.

Внутренние напряжения в материале определяют по силовым секциям следующим образом. Непосредственно после изготовления силовой секции ее контуры обводят карандашом на листе чистой бумаги. Затем секцию выдерживают в лаборатории в течение суток при комнатной температуре, после чего на том же листе бумаги обводят карандашом новые контуры секции. По характеру изгибания зубцов секции в момент ее вырезания и после выдержки в течение суток судят о внутренних напряжениях в материале в процессе сушки и распределении влажности по его сечению.

Контуры секции на первом рисунке характеризуют напряжения в материале в момент вырезания силовой секции, на втором — распределение влажности и вероятные напряжения в материале, которые могут возникнуть после сушки, когда влажность распределится равномерно по всему сечению.

Если на первом контуре зубцы секции изогнулись наружу, то это означает, что поверхностные слои в материале растянуты, а внутренние сжаты. Если зубцы секции изогнулись внутрь, то растянуты внутренние слои, а сжаты — наружные. После выдержки секции в течение суток зубцы изгибаются в ту сторону, которая имела в момент вырезания большую влажность.

Конечную обработку материала проводят для устранения внутренних напряжений, возникающих в древесине при сушке. Для этого температуру в сушильной камере повышают на 7—8° С, а влажность воздуха — на 3%. Продолжительность конечной обработки принимают следующим образом: на каждые 25 мм толщины материала для сосны 6 ч, для березы 9—19 ч, а для дуба 15—16 ч. После конечной обработки проверяют по силовым секциям качество сушки.

Окончательную проверку влажности древесины производят после того, как по контрольным образцам и секциям послойной влажности будет установлено, что материал достиг заданной влажности. Затем камеру отключают и оставляют платформу со штабелем в камере на 12—16 ч для постепенного охлаждения материала, после чего разгружают камеру.

Высокотемпературную сушку древесины ведут в среде перегретого пара при температуре выше 100° С и давлении 1 атм в течение всего периода сушки. Лишь перед окончанием сушки температуру снижают до такого значения, при котором древесина достигает заданной равновесной влажности, в среде перегретого пара.

Процесс сушки начинают с прогревания материала до температуры 99—100° С. Двери сушильных камер должны быть герметизированы. Этот вид сушки предполагает механизацию формирования и загрузки штабелей лесоматериала в камеру, автоматизацию контроля и регулирования режима сушки. Продолжительность высокотемпературной сушки древесины в 2—3 раза меньше продолжительности сушки в среде влажного воздуха.

Автоматический контроль за текущей и конечной влажностью пиломатериала ведут при помощи дистанционного прибора, действие которого основано на учете закономерности изменения температуры и давления водяного пара по сечению древесины при сушке в зависимости от температуры и влажности агента сушки. Дистанционный контроль исключает надобность извлечения контрольных образцов для их взвешивания и входа обслуживающего персонала в камеру с высокой температурой и влажностью воздуха. Это повышает эффективность сушки и улучшает условия труда.

При индукционной сушке древесины токами промышленной частоты между рядами пиломатериала во время формирования штабеля для просушки укладывают по определенной технологической схеме ферромагнитные элементы из полосовой стали сечением 3 X 25. При работе камеры на ферромагнитные элементы действует поле электромагнитной обмотки соленоида, смонтированного в камере, который питается переменным током промышленной частоты напряжением 380/220 В.

Высокая эффективность камерной сушки древесины достигается автоматизацией всего процесса сушки материала. Наряду с облегчением условий труда автоматическое регулирование режимов сушки значительно повышает качество сушки и технико-экономические показатели сушильных камер; процесс сушки в таких камерах ускоряется в 3—4 раза. Автоматизация сушки может осуществляться как при усовершенствовании действующих, так и при сооружении новых сушильных камер силами предприятия и не связана с большими затратами.