Понятие о режиме сушки. Режимом сушки называется расписание температуры и влажности сушильного агента в процессе сушки. Режим определяет состояние воздуха перед входом в штабель.
В зависимости от температуры и влажности сушильного агента интенсивность испарения влаги из пиломатериалов может быть различной. Интенсивность процесса принято называть жесткостью режима.
В зависимости от требований, предъявляемых к качеству сухой древесины, установлены четыре категории режимов.
Мягкие режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета. Нормальные режимы, при использовании которых сохраняются прочностные показатели древесины с возможными незначительными изменениями цвета. Форсированные р е ж и м ы, при использовании которых некоторые прочностные показатели древесины снижаются до 20 %. Высокотемпературные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку, но при заметном (до 30.. 35 %) снижении некоторых прочностных показателей и потемнении древесины. Они рекомендуются для сушки пиломатериалов, используемых для изготовления изделий, которые работают с большим запасом прочности. Первые три категории режимов относятся к режимам низкотемпературного процесса (ГОСТ 19773—84). Каждый режим сушки содержит три ступени состояния воздуха. В процессе сушки переход с одной ступени на другую осуществляют при определенной переходной влажности древесины. Для всех режимов установлены одинаковые значения переходной влажности - 30 и 20 %.
Высокотемпературных режимов всего семь. Они имеют две ступени состояния, переходная влажность 20 %.
В камерах периодического действия применяют режимы низкотемпературного и высокотемпературного процессов, причем в воздушных камерах применяют режимы низкотемпературного процесса, в паровоздушных — всех категорий, а в камерах, действующих на перегретом паре, — только высокотемпературные.
В камерах непрерывного действия в отличие от камер периодического действия состояние воздуха изменяется не по времени процесса; а по длине камеры, оставаясь в любом ее сечении (например, в сухом и сыром концах) стабильным.
Для сушки товарных пиломатериалов до транспортной влажности применяют нормальные и мягкие режимы (последние — при сушке экспортных пиломатериалов). Допускается сушка в этих камерах пиломатериалов и до эксплуатационной влажности, если в них не регламентируются остаточные внутренние напряжения. Здесь в зависимости от требования к сохранению прочности и цвета древесины возможно применение мягких, нормальных и форсированных режимов.
Управление сушильной камерой и контроль за режимом сушки и состоянием материала. Перед началом сушки проводится влаготеплообработка древесины с целью ее быстрого прогрева, В это время в камеру подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточновытяжных каналах.
Температура сушильного агента в камере в период прогрева должна быть на 5 °С выше температуры первой ступени режима сушки.
Сырую древесину (W > 30 %) прогревают в среде сушильного агента со степенью насыщенности 98... 100 %, т. е. При одинаковых показаниях сухого и мокрого термометров психрометра. Древесину с начальной влажностью ниже 25 % прогревают в среде сушильного агента, степень насыщенности которого соответствует начальной влажности материала. Продолжительность прогрева ориентировочно составляет для хвойных пород летом 1...1,5 а зимой 1,5...2 ч на каждый сантиметр толщины материала.
В процессе сушки в сушильной камере необходимо поддерживать заданную температуру и влажность агента сушки. Температуру воздуха в камере регулируют полным включением и частичным отключением поверхности нагрева калорифера или изменением степени открытия вентиля на пароподводящей трубе к калориферу.
Увеличения влажности воздуха в камере можно достичь или только закрытием шиберов на приточно-вытяжных каналах, или одновременно с закрытием шиберов пуском пара через увлажнительные трубы. К последнему способу прибегают в тех случаях, когда появляется опасность растрескивания материалов или необходимо провести влаготеплообработку материала, а влажность воздуха при закрытых шиберах нарастает медленно. Для уменьшения влажности воздуха в камере открывают приточно-вытяжные каналы, предварительно прекратив подачу увлажнительного пара.
В газовых камерах температуру сушильного агента регулируют, изменяя степень открытия шибера на газоходе, подающем в камеру газы из топки. Степень насыщенности сушильного агента регулируют, увеличивая или уменьшая приток свежего воздуха.
В камерах периодического действия контроль за режимом сушки и его регулирование ведут по состоянию сушильного агента, поступающего в штабель, а в камерах непрерывного действия — по состоянию агента сушки в сухом конце камеры. В сыром конце контролируют относительную влажность сушильного агента. Если она отклоняется от заданной, изменяют количество циркулирующего воздуха или газа. При повышении относительной влажности количество воздуха или газа увеличивают, а при понижении — уменьшают.
За время сушки периодически (1...3 раза в сутки) контролируют текущую влажность древесины и внутренние напряжения в ней. Текущую влажность определяют по контрольным образцам, которые периодически взвешивают, по формуле где тТ — масса контрольного образца в момент определения текущей влажности; тс — масса образца в абсолютно сухом состоянии.
По текущей влажности судят о возможности перехода на следующую ступень режима или окончания процесса.
При появлении в материале значительных напряжений сушку временно приостанавливают и материал подвергают промежуточной обработке воздухом повышенной температуры и влажности (влаготеплообработке).
При проведении сушки записывают ряд данных, характеризующих протекание процесса, а именно:
фактическое и рекомендуемое режимом состояние воздуха в камере (ежечасно);
начальное состояние материала (влажность, напряжение) и его характеристику;
сведения, относящиеся к контрольным образцам и результатам определения влажности по ним;
данные о напряжениях и результаты контроля качества сушки; данные о промежуточной и конечной влаготеплообработке; простои камер, их причины и др.
Окончание процесса сушки. По достижении контрольными образцами заданной конечной влажности проводится конечная влаготепло- обработка при следующих условиях: температура воздуха на 5...80оС выше температуры той ступени режима сушки, которая предшествовала началу обработки; степень насыщения воздуха в камере должна быть выше влажности материала в камере на 3 % (с целью увлажнения поверхности древесины). Продолжительность конечной влаготеплообработки зависит от породы и толщины пиломатериалов. Ее цель — устранить остаточные деформации и напряжения в материале. Результаты влаготеплообработки контролируют по силовым секциям (рис. 81).
Для выпиловки силовых секций в штабель одновременно с контрольными образцами закладывают силовые образцы длиной 1...1,2 м, торцы которых замазывают масляной краской.
Силовой образец укладывают в месте наиболее интенсивной сушки. От силового образца на расстоянии не менее 10 см от торца отпиливают торцовую пластинку, из которой вырезают силовую секцию в виде двузубой гребенки, как показано на рис. 81.
Сразу же после раскроя зубцы секции начинают изгибаться. Если зубцы загибаются наружу (рис.
82, а), значит в материале, из которого выпилена секция, в момент ее выпиловки есть растягивающие напряжения в наружных слоях и сжимающие во внутренних.
Если, наоборот, зубцы загибаются внутрь (рис. 82, б), то в древесине наружные слои сжаты, а внутренние растянуты. Если зубцы не деформировались (рис. 82, в), то внутренних напряжений нет.
Влаготеплообработка снимает напряжения, которые были до нее. Однако в процессе самой влаготеплообработки, в связи с тем что материал на поверхности имеет более высокую влажность, возникают внутренние напряжения — сжатия на поверхности и растяжения в центре, и силовые секции принимают форму, показанную на рис. 82, б. Эти напряжения после выравнивания влажности древесины исчезнут, если обработка была проведена правильно (секции будут иметь форму, как на рис. 82, в).
Для выравнивания влажности секции выдерживают в отапливаемом помещении в течение 8...12 ч. Если результаты нужно получить быстро, то можно силовую секцию высушить в сушильном шкафу при температуре 100°С в течение 2..3 ч (надежность результата в этом случае меньше).
Если влаготеплообработка была проведена неправильно, то секции после выравнивания влажности будут иметь форму, которая показана на рис. 82, а и указывает на недостаточную эффективность обработки, или форму, показанную на рис. 82, б, которая свидетельствует о чрезмерной интенсивности обработки. Напряжения, которые получаются в последнем случае, исправить трудно.
По окончании влаготеплообработки в течение 2...4 ч (в зависимости от породы и толщины) поверхность пиломатериалов подсушивают при параметрах последней ступени сушки, после чего отбирают пробы для контроля качества сушки.
Определение перепада влажности и качества сушки. Качество сушки определяется рядом показателей, к которым относятся видимые дефекты, среднее значение конечной влажности древесины, равномерность конечной влажности (отклонение фактической влажности отдельных досок от средней влажности партии), перепад влажности по толщине материала, внутренние напряжения в материале. Показатели качества устанавливают по отношению к штабелю досок и заготовок. Конечную влажность определяют взвешиванием контрольных образцов.
Равномерность конечной влажности обычно характеризуется разностью между максимальной и минимальной влажностью досок в штабеле Wpср, которая определяется путем отбора проб на влажность из досок, расположенных в зонах наиболее я наименее интенсивного просыхания материала.
Рекомендуется отбирать четыре — шесть проб: две-три пробы из зон наиболее интенсивного и наименее интенсивного просыхания материала.
Разность между влажностью поверхности и центрального слоя древесины называется перепадом влажности по толщине пиломатериала. Его определяют по секциям послойной влажности, которые отпиливают от образцов для определения общей влажности. После выпиловки секцию раскраивают: для досок толщиной до 50 мм по схеме, показанной на рис. 83, а, а для досок толщиной 50 мм и более по схеме на рис. 83, б.
Перепад влажности по толщине ∆W определяется как разность между влажностью центрального слоя и средней влажностью двух поверхностных слоев. Для этого берут три-четыре пробы из разных зон штабеля.
Внутренние напряжения определяют по силовым секциям, взятым из высушенных пиломатериалов. Способ определения внутренних напряжений дан выше.
В зависимости от назначения высушиваемых материалов установлено четыре категории качества сушки:
0 — сушка до транспортной влажности товарных пиломатериалов без снижения их прочности и изменения цвета (для экспортных);
1 — сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов для точного машиностроения, музыкальных инструментов, приборостроения, лыж и др.;
II — сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов для изготовления мебели, деталей пассажирского машиностроения, автостроения;
III — сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов для столярных изделий, грузового, сельскохозяйственного машиностроения, а также для изготовления тары.
Установлены нормы требований по каждому показателю качества в зависимости от категории сушки.
Выравнивание влажности и охлаждение материала. При контролировании качества сушки производят кондиционирующую обработку материала в камерах. Цель обработки — выравнивание влажности пиломатериалов по штабелю. Ее производят при закрытых вентиляционных каналах и температуре последней ступени режима (или несколько большей). Степень насыщения воздуха должна быть равновесной конечной влажности пиломатериалов.
Если по контрольным секциям будет установлено, что древесина высушена удовлетворительно, то отключают калорифер и увлажнительные трубы, останавливают вентилятор и камеру охлаждают До 30...40оС сначала при открытых приточно-вытяжных каналах, а затем при полуоткрытых дверях. Далее штабеля выкатывают и начинают готовить камеру к следующей загрузке. Выкатка штабелей сразу после сушки может вызвать растрескивание материала. Хорошо высушенный материал пускают в обработку только после полного его охлаждения в остывочном помещении. Если же установлено, что материал не отвечает предъявляемым требованиям, то должна быть назначена дополнительная влаготеплообработка или продолжено кондиционирование.
Понятие об условных пиломатериалах. Продолжительность сушки пиломатериалов, а также производительность сушильных камер зависят от многих факторов: размеров и породы древесины, начальной и требуемой конечной влажности, применяемого режима, требований к качеству сушки, типа камер.
Чтобы получить сравнимые данные по продолжительности сушки разных пиломатериалов и производительности камер, вводится понятие условного пиломатериала.
За условный пиломатериал принимают сосновые обрезные доски толщиной 50 и шириной 150 мм, с начальной влажностью 60 и конечной 12 %. Этот материал, уложенный на прокладках толщиной 25 мм, просыхает применительно к требованиям II категории качества сушки в камерах со скоростной реверсивной циркуляцией воздуха в течение 5 сут.
Сушка в досках и заготовках. При сушке древесины в досках уменьшаются затраты на погрузочно-транспортные работы, легче механизировать трудоемкие работы, можно увеличить габариты штабелей и тем самым лучше использовать объем камер.
Массовую сушку пиломатериалов производят в досках.
Если возможности предприятия по сушке древесины ограничены (недостаток камер, дефицит пара или топлива), то древесину сушат в заготовках. В этом случае усложняются погрузочно-транспортные работы, но зато уменьшаются расход пара и потребность в камерах для выполнения программы предприятия.
Технология лесопильно-деревообрабатывающего производства
Тюкина Ю.П., Макарова Н.С.
1988 г.
|
