Способ сушки древесины

.;"ЯЦЗУ р орл .ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Межхозяйственное предприятифАгрококсфф и Латвийское научнопроизводственное объединениеГауяфф(54) (57) СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫпутем ее обдува нагретым воздухом,отвода выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения времени сушки и повышения качества, перед обдувом древесину предварительно выдерживают подвакуумом 10 кПа, а затем обдув ведут при температуре воздуха 50-60 Сс одновременным отводом выделяющихся паров сначала при 30 кПа, азатем при 20 кПа, и при скоростивоздуха соответственно 2,75-3,25 м/си 3,0-3,5 м/с, а охлаждение ведутвоздухом с температурой 4-20 фСпод вакуумом, - сначала равным15 кПа, а затем - 10 кПа, и прискорости воздуха соответственноЗю 5 4 к 0 м/с и 4,0-5,0 м/с.55 Изобретение относится к технологии сушки древесины и может быть использовано в деревообрабатывающейпромышленности при сушке различных "сортиментов натуральной древесиныили древесины, пропитанной аммиаком. 5Известен способ сушки древесиныпутем постепенного нагрева ее контактными нагревательными элемента"ми и насыщенным водяным паром до50 С и вакуумирования до 70 кПа 1. 10Недостатком этого способа является неравномерность сушки в местахконтакта с нагревательными элементами по сравнению.с остальнымиучастками, что приводит к возникновению напряжений и ухудшению качест"ва,Известен также способ сушки древесины путем ее обдува Нагретым воз"духом, отвода выделяющихся паров,вакуумирования и охлаждения, Приэтом операции обдува воздухом и вакуумирования неоднократно чередуют"ся. Соотношение продолжительностиэтих операций составляет от 3:1до 6:1 при продолжительности вакууми-рования в пределах 45"120 с. Затемпроизводится охлаждение древесинывне камеры в атмосферных условиях 23,Недостатками этого способа являются пониженное качество вследствиенеравномерности обдува древесиныв средней зоне и по краям штабеля,а также значительная продолжительность процесса. 35Цель изобретения .- сокращениевремени сушки и повышение качества.Поставленная цель достигается тем,что при сушке древесины путем ееобдува нагретым воздухом, отводавыделяющихся паров, вакуумированияи охлаждения, перед обдувом древесину предварительновыдерживаютпод вакуумом 10 кПа, а затем обдувведут при температуре воздуха 50- 4560 С с одновременным отводом выделяющихся паров сначала при ЗС кПа, азатем при 20 кПа, и при скоростивоздуха, соответственно 2,753,25 м/с и 3,0-3,5 м/с, а охлаждение ведут воздухом с температурой4-20 С подвакуумом, - сначала равоным 15 кПа, а затем - 10 кПа, и прискорости воздуха соответственно3.,5-4,0 м/с и 4,0-5,0 м/с.укаэанные последовательностьопераций и параметры позволяют высушить древесину с,влажностью 3095 до влажности 6,0-6,2% эа5,25-15 ч.Физическая сущность предлагаемого способа заключается в следующем.На 1 стадии сушки (прогрев древесины на предельно низком вакууме10 кПа до 40-50 ОС) древесина в начале процесса имеет температуруокружающей среды 18-20 ОС. Влагу вповерхностном слое древесины притакой температуре условно можнорассматривать как поверхность жидкости, граничащую с газообразнойсредой - разреженным воздухом, Вповерхностном слое проявляется нескомпенсированность молекулярныхсил. Молекулы.воды, находящиеся вповерхностном слое, испытывают си"лу притяжения со стороны молекул,находящихся внутри древесной массы.Для извлечения молекулы воды извнутренних частей древесной массына ее поверхность требуется затратить определенную работу. Работа 4в квазистационарном процессе припостоянной температуре пропорциональна д 5, т.е.4=6 д 5где 6 - коэффициент поверхностногонатяжения для поверхностираздела воды древесины своздухом;Д 5 - увеличение поверхности водыв древесине.Работу 4 совершает воздух путемтеплоотдачи во время разреженияэа счет внутренней энергии с тенденцией к охлаждению. Однако, таккак выбрана предельно низкая степень вакуума, процесс охлаждениявлияет незначительно на динамикумолекулярного процесса. Подводтепла для прогрева древесины до40-50 С обеспечивает диФФузию влаги из древесины, Пары в воздухе приэтом выделяют дополнительное количество теплоты, что приводит к ос"лаблению охлаждения воздуха при егоразрежении, ускоряя процесс сушки на1 стадии, Вторая стадия сушки (1 и6 ступени): подвод тепла продолжается для увеличения температуры древесины до 60 С на 1 ступени и до70 С на й ступени. При вакуумирова"нии с непрерывной подачей теплогрвоздуха температуру внутренней частизаготовок древесины подцерживаютвыше температуры насыщенного водяного пара,При сушке древесины из-за сопротивления распространению теплотыпо сечению нагревания штабеля температура сильно убывает от поверхности заготовок древесины к ихсредней части, Разность температурпостепенно уменьшается за счет наружного нагревания камеры и за счетламинарного течения подогретого воздуха в вакууме 30 кПа на 1 ступении 20 кПа на й ступени. Так как в камере создают постоянство отсоса среды, воэможность парообразования наР стадии исключается.Скорость воздуха, проходящегочерез штабель высушиваемой древеси67319 510 3 10 ны, действует прямо пропорционально степени глубины вакуума: чем глубже вакуум, тем менее скорость воздушного потока, и наоборот.9 стадия - охлаждение древесины в камере осуществляется в двух ступенях, однако беэ подвода тепла. На 1 ступени охлаждения температуру древесины снижают от 70 до 30 С, а наступени от 58 до 25 С, одно" временно уменьшая объем связанной влаги. Кондиционированный воздушный поток с температурой 4-20 С способствует процессу охлаждения и тем самым одновременному удалению связанной влаги.На 1 стадии сушки на одном конце древесных капилляров возникает нескомпенсированность сил поверхностного натяжения (Й), действующих на находящуюся,в камере воду, При нагревании 6 уменьшается и, следовательно, уменьшается молекулярная сила со стороны нагретого конца капилляра На В стадии во время охлаждения дре" весины вода в капиллярах, а также связанная влага перемещается к холодным концам капилляровТаким образом, увеличение темпе" ратуры сушильной камеры происходит только на 1 и О стадиях сушки при одновременном по ступеням снижении глубины вакуума и соответственно уве личивающейся скорости воздуха. По- стадийное распределение сушки,с постепенным увеличением температуры (1- й ступени) и скорости воздуха обеспечивает равномерность сушки на всех участках высушиваемого штабеля. Исключен дисбаланс температурных колебаний между наружной и внутренней частями высушиваемой древесины. Во время сушки и охлаждения пиломатериалов (заготовок) их температура стремится к снижению до точки росы водяных паров, однако ламинарный поток разреженного воздуха устраняет это и исключает конденсацию паров, выходящих из внутренней части древесины на ее поверхность.Древесина, предварительно пропиэанная аммиаком, имеет более сильно выраженную тенденцию к испарению - десорбции влаги, чем не пропитанная. Существенно при этом влияют Физические свойства аммиака: плотность 0,5963 г/смэ, температура киеения 33-35 С, теплота испарения 5,581 ккал/моль. При кипячении Физически не связанный аммиак иэ дре весины быстро десорбируется и улетучивается, захватывая с собой частицы воды. Присутствие аммиака способствует сокращению продолжительности процесса сушки,В результате реализации способа достигается одинаковая конечная влажность древесины в штабеле и исключается воэможность появления поверхностных или внутренних напряжений - Факторов, вызывающих трещинообраэование.На чертеже схематически иэобра жена установка для реализации предлагаемого способа сушки древесины.Установка содержит снабженнуюрубашкой цилиндрическую камеру 1,в которой перпендикулярно оси рав"мешен штабель древесины 2. Камера 1 подключена трубопроводом 3к вакуум-насосу 4 и трубопроводом 5к теплообменнику 6 и системе подачи воздуха. Между теплообменником 6и камерой 1 к трубопроводу 5 25 подсоединена линия 7 подачи кондиционированного воздуха.Установка работает следующим Образом.Уложенную в штабель 2 древесину 30 в виде пиломатериалов или заготовокзагружают в камеру 1. Вакуум-насосом 4 в камере 1, предварительно нагретой рубашкой до 60 С, создаютвакуум (10 кПа), и выдерживают дре- .35 весину пока она не прогреется до40-50 С. После чего во й стадииподают теплый воздух .через теплооб"менник 6 и трубопроводи ведутобдув штабеля 2 в две ступени при 40 различных значениях вакуума и скорости воздуха. При этом выделив"шаяся иэ древесины влага насыщаетвоздух парамиУдаление насыщенногопара отработанного воздуха осуществляется непрерывно вакуумным насосом 4. На ф стадии штабель 2 древесины подвергают двухступенчатомуохлаждению. Для этого прекращаютподвод тепла и в камеру 1 подаюткондиционированный воздух по линии 7.В таблице приведены примеры реализации предлагаемого способа дляразличных видов древесины.Для сравнения дан пример 7 сую".55 ки, реализованный в проьыаленноети.1067319 Продолжение таблицы Последовательность операций Продол- жительность,ч Скоростьпотокавоздуха,м/с Скоростьпотокавоздуха,м/с Продолжительность, ч Вакуум,кПа, Вакуум, кПа Пример 3 (береза) Пример 6 (дуб) Выдержка подвакуумом 3,0 10 10 2,0 Обработка теплоносителем 2,75-3,0 2,5 3,0-3,25 3,5 1 ступень 30 302,75-3,0 1,5 20 3,0-3,50 2,0 Й ступень 20 Охлаждение 3,75 1 ступеньступень 15 15 4,0 1 0 10 4,25 3,5 10 4,5 1,5 Продолжительность 8,0 14,5 Влажность 6,2 6,2 П р и м е ч а н и е. В примерах 1-3 древесина натуральная, в примерах 4-6 древесина, обработанная аммиаком..Составитель В.Вакар .Редактор Н.Киштулинец Техред И,Метелева Корректор А.Повх Заказ 11190/43. Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5юФилиал ППП ффПатентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Высушенные по примерам 1-6 образцы древесины не имеют трещин.и покоробленности.П р и м е р 7. Сушат березовые заготовки для паркета После загрузки,камеры в ней создают вакуум до 70 кПа и прогревают древесину до 70 С в течение 12,5 ч. Затем нао1,ступени ведут обдув воздухом со скоростью 1,5-1,75 м/с в течение 6,5 ч при температуре. древесины 70-80 С, а на 9 ступени - со скооростью 1,75-2,5 мс в течение 4 ч при температуре древесины 80-90 фСи вакууме 60 кПа. Охлаждение ведутна 1 ступени при скорости воздуха 45 2,5-2,75 м/с втечение 3,5 ч. притемпературе древесины 90 82 фС икууме 50 кПа, а наступени прискорости воздуха 2,75-3,0 м/с в течение 4,5 ч при температуре древе сины 82-70 С и вакууме 40 кПа. Общая продолжительность 31 ч, конечная влажность 5,9, покоробленностьпоперечная. 2,55, степень трещинообразования 48.