Строительная доска объявлений - BENT.RU
Cтроительный портал BENT. Проектирование, гражданское и промышленное строительcтво. Проектирование зданий.

Добавить объявление
Строительные объявления Строительная документация Статьи по строительству Строительный портал

19. ЗНАЧЕНИЕ И СУЩНОСТЬ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

  [Раздел: Лесопильное производство]

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги испарением. В деревообрабатывающих производствах промышленное применение имеют два способа сушки: конвективная газопаровая и конвективная атмосферная. При сушке древесины этими способами необходимая для испарения влаги теплота передается древесине путем конвекции от газообразной среды. Эта среда называется агентом сушки. Она обеспечивает также поглощение испарившейся влаги и ее удаление. Газообразными агентами сушки являются атмосферный воздух, топочные газы, водяной пар и их смеси.

Сушка улучшает физико-механические свойства древесины, обеспечивает устойчивость формы и размеров древесных сортиментов, повышает стойкость древесины против гниения и уменьшает ее массу.

Газопаровая сушка, проводимая в специальных помещениях — сушильных камерах, называется также камерной. Необходимая для испарения влаги теплота подводится к древесине с помощью нагретого воздуха, смеси воздуха с топочными газами или водяного пара. Скорость камерной сушки поддается регулированию. При этом способе сушки можно получать материалы требуемого качества и заданной влажности.

Атмосферная сушка производится на открытых складах или под навесами при размещении пиломатериалов в штабелях. Агентом сушки является атмосферный воздух. Так как холодный воздух слабо поглощает влагу, то атмосферная сушка протекает медленно, а в зимнее время практически прекращается. Регулировать скорость атмосферной сушки можно лишь в незначительной степени путем изменения плотности укладки материала в штабеле.

Атмосферная сушка пиломатериалов может применяться в сочетании с камерной. В этом случае атмосферная сушка — первый этап сушки, в процессе которого влажность древесины снижается до 30...35 %. Дальнейшее снижение влажности происходит на втором этапе сушки в камерах.

Агенты сушки. Для того чтобы понять процесс сушки древесины, рассмотрим некоторые свойства водяного пара. Водяной пар может быть насыщенным и перегретым. Насыщенным называется пар, находящийся в равновесии с образующей его жидкостью (когда отсутствует испарение влаги). Давление пара в состоянии насыщения называется давлением насыщения (рн).

Насыщенный пар имеет определенные давление и температуру. Нагревание насыщенного пара при постоянном давлении приводит к образованию перегретого (ненасыщенного) пара. Насыщенный пар не может быть сушильным агентом, потому что не способен испарять влагу из древесины. Перегретый пар может испарять влагу, причем его испарительная способность тем больше, чем больше температура перегрева.

В качестве агента сушки древесины чаще всего используют атмосферный воздух. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. т. е. сушка древесины осуществляется влажным воздухом. Поэтому атмосферный воздух можно рассматривать как смесь, состоящую из сухой части (азота, кислорода и др.) и водяного пара. Количество водяного пара в воздухе непостоянно.

Характеристика влажного воздуха включает следующие основные параметры: температуру, парциальное давление водяного пара, степень насыщения, плотность, влаго- и теплосодержание воздуха.

Атмосферное давление воздуха (ра) складывается из суммы парциальных (частичных) давлений сухого воздуха (рв) и водяного пара (рп). Водяной пар в воздухе обладает теми же свойствами, что и в чистом виде. Поэтому в воздухе водяной пар может быть перегретым и насыщенным.

Сушильным агентом может быть лишь воздух, содержащий перегретый (ненасыщенный) пар. Отношение парциального давления пара (ри) к давлению его насыщения (рн) называется степенью насыщения воздуха паром или степенью насыщения (φ). Чем меньше степень насыщения воздуха паром, тем интенсивнее испаряется влага при сушке древесины.

При испарении влаги в воздух температура воздуха понижается, а степень насыщения увеличивается. Температура, при которой воздух, испаряя влагу, достигает состояния полного насыщения, называется температурой предела охлаждения (tп.0).

Плотность влажного воздуха — это масса 1 м3 смеси воздуха и пара при определенной температуре и степени насыщения воздуха (ρ, кг/см3). Плотность влажного воздуха складывается из плотности сухого воздуха (ρв) и плотности содержащегося в воздухе водяного пара (ρп). С увеличением температуры плотность влажного воздуха уменьшается.

В процессе сушки воздух отдает теплоту, необходимую на испарение воды, содержащейся в древесине. Теплосодержание воздуха, или количество содержащейся в воздухе теплоты при постоянной степени насыщения, зависит от температуры: чем выше температура воздуха, тем больше его теплосодержание.

Влагосодержанием воздуха называют массу водяного пара (в граммах), приходящуюся на 1 кг воздуха. В сушильной технике массу водяного пара, или количество теплоты, содержащейся в воздухе, принято исчислять по отношению к массе сухой его части (т. е. без водяного пара).

Влажность древесины. Содержание влаги в древесине характеризуется ее влажностью, т. е. отношением массы влаги, содержащейся в древесине, к массе самой древесины. Влажность можно исчислять по отношению к массе древесины в абсолютно сухом состоянии, когда из нее удалена вся влага, или по отношению к массе древесины вместе с влагой. В технологии деревообработки принято исчислять влажность по первому способу. Влажность древесины выражают в процентах. Определяют ее различными способами. Наибольшее распространение получили весовой и электрический.

При весовом способе (ГОСТ 16588—79) от доски отпиливают секцию влажности шириной около 10 мм на расстоянии 300...500 мм от торца доски. Затем эту секцию тщательно (с погрешностью до 0,01 г) взвешивают на технических весах, помещают в сушильный шкаф и сушат при температуре (103 ± 2) °С. Во время сушки секцию периодически взвешивают: первое взвешивание производят через 6 ч после закладки, остальные — через каждые 2 ч. Если масса секции перестанет изменяться, значит древесина достигла абсолютно сухого состояния. Эта последняя величина используется для определения влажности древесины по формуле

где тн — начальная масса пробы, г; тс — масса пробы в абсолютно сухом состоянии, г.

Для определения влажности одной доски (заготовки) необходимо выпилить из нее не менее двух секций. Среднее значение влажности, вычисленное по двум секциям, принимают за влажность доски (заготовки). Число контрольных досок зависит от размера контролируемой партии. Этот способ дает точные результаты, но требует много времени (до 10 ч).

Электрический способ менее точен, зато затраты времени на определение влажности древесины очень малы. При этом способе используют приборы, называемые электровлагомерами. Для измерения влажности от 7 до 60 % применяют электровлагомеры ЭВА-2М и ЭВ-2К, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления древесины от ее влажности. При измерении влажности влагомером в древесину вводят игольчатые преобразователи прибора таким образом, чтобы ток проходил от одной иглы преобразователя к другой вдоль волокон древесины. Ток, проходящий через древесину, усиливается и затем измеряется микроамперметром, шкала которого отградуирована в процентах влажности древесины сосны при температуре 20 °С. Если измеряется влажность древесины других пород и при иной температуре, то в показания прибора вводятся поправки, значения которых, даны в прилагаемых к электровлагомеру таблицах. Электровлагомер определяет влажность древесины только непосредственно в местах заглубления игл датчика. Поэтому на доске или заготовке делают много замеров и определяют среднее значение показаний прибора по всем замерам, по которому и судят о влажности древесины.

Влажность свежесрубленной древесины (имеющей влажность растущего дерева) зависит от породы и места взятия пробы по сечению ствола. У хвойных пород влажность древесины в периферийной части ствола (заболони) больше влажности древесины в центральной части ствола (ядра). У лиственных пород влажность по всему сечению ствола примерно одинакова.

Влажность сплавной древесины, как правило, выше, чем у древесины, доставленной сухопутным способом, причем влажность сплавной древесины выше влажности свежесрубленной. Так, влажность заболонной части сосновых бревен после сплава повышается до 150 %, ядровой части бревен — до 50 %.

Как известно, древесина имеет клеточное строение. Влага в древесине может находиться в полостях клеток, заполнять пространство между клетками и стенки клеток. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточное пространство, называется свободной, а находящаяся в стенках клеток — связанной, или гигроскопической.

Свежесрубленная древесина имеет как свободную, так и связанную влагу. При высушивании древесины сначала удаляется свободная влага, а затем связанная. Состояние древесины, при котором она содержит максимально возможное количество связанной влаги и не содержит свободной влаги, называется пределом гигроскопичности. Это состояние характеризуется средней влажностью около 30 % (при температуре 15...20 °С).

Древесина может отдавать или поглощать влагу из воздуха (это свойство древесины называется гигроскопичностью), при этом ее влажность будет изменяться. Влажность, к которой стремится древесина при постоянных условиях состояния воздуха, называется устойчивой. Она зависит от влажности и температуры окружающего воздуха. Поэтому древесину нужно высушивать с учетом условий, в которых будут использоваться изготовленные из нее изделия. Так, древесину для изготовления мебели нужно сушить до 8...10 %, а для изготовления изделий, эксплуатируемых на открытом воздухе, — до 16... 18 %.

Устойчивую влажность древесина может достигнуть не только отдавая влагу в воздух, но и поглощая ее из воздуха. Влагу из воздуха могут поглощать только клеточные стенки древесины. Появление свободной влаги невозможно, даже если воздух будет насыщен водяным паром. Максимальная устойчивая влажность, которую приобретает древесина при длительной выдержке в воздухе, насыщенном влагой, называется влажностью предела гигроскопичности

Усушка и плотность древесины. Древесина обладает свойством изменять свои линейные размеры с изменением влажности: усыхать при уменьшении влажности и разбухать при ее увеличении. Усушка начинается после того, как влажность древесины достигнет предела гигроскопичности, и прекращается после достижения древесиной абсолютно сухого состояния. Разбухание происходит при повышении влажности от 0 до 30 %.

Вследствие неоднородности строения древесины усушка неодинакова в различных направлениях. Усушка в направлении длины волокон составляет примерно 0,1 %, в радиальном направлении — 3...5, а в тангенциальном — 6...10 %.

Чтобы после усушки пиломатериалы или заготовки имели заданные размеры, устанавливают припуски на усушку. Припуски на усушку даются только по толщине и ширине пиломатериалов и заготовок, припуск по длине очень мал и нм пренебрегают. Размеры припусков на усушку установлены после тщательных измерений фактической усушки древесины разных пород и узаконены ГОСТами.

Припуски на усушку можно определить для пиломатериалов и заготовок с любой начальной и конечной влажностью древесины. Поэтому при выработке пиломатериалов (или заготовок) из сырой древесины их размеры по толщине и ширине должны быть увеличены на припуск на усушку.

Размеры пиломатериалов, выпиливаемых из сырой древесины (распиловочные), определяют по формуле где Вс — размер сухих пиломатериалов; Пу — припуск на усушку.

При использовании древесины важно иметь представление о ее плотности — массе древесины, заключающейся в единице объема. Плотность зависит от породы и влажности древесины.

В сушильной практике пользуются понятием условная плотность (или условная объемная масса), которая представляет собой отношение массы древесины в абсолютно сухом состоянии (кг) к ее объему (м3) при влажности выше предела гигроскопичности (т. е. до усушки).

Сущность физических явлений, происходящих в процессе сушки древесины. Испарение влаги с поверхности древесины в окружающую среду называется влагоотдачей. Интенсивность (скорость) влагоотдачи зависит от температуры и влажности воздуха, скорости воздуха, температуры и влажности древесины (чем выше температура и влажность древесины, тем больше интенсивность влагоотдачи). Если бы задача сушки состояла только в удалении влаги с поверхности древесины, то чтобы интенсифицировать процесс сушки достаточно было бы создать у поверхности древесины мощную циркуляцию горячего воздуха с низкой степенью насыщения. Однако процесс сушки значительно сложнее.

В процессе сушки влага из внутренних слоев древесины должна переместиться к ее поверхности. Скорость перемещения влаги внутри древесины во много раз меньше скорости испарения влаги с ее поверхности, поэтому поверхностные слои высыхают быстрее, чем внутренние. Высыхая ниже точки насыщения волокна, поверхностные слои будут сжиматься. При этом внутренние слои, влажность которых значительно выше, усушки не имеют и, следовательно, растягивают поверхностные слои древесины. Если растягивающее усилие превзойдет предел прочности древесины поперек волокон, то в поверхностных слоях образуются трещины.

Во избежание повреждений древесины сушка должна вестись таким образом, чтобы скорость испарения влаги с поверхности не превышала скорости продвижения влаги из внутренних слоев древесины.

В продолжение всего процесса сушки имеется различие во влажности внутренних и наружных слоев древесины. За счет этой разницы происходит перемещение влаги. Свойство древесины перемещать влагу из внутренних слоев к наружным под влиянием перепада влажности по толщине материала называется влагопроводностью. Влагопроводность зависит от перепада (разницы) влажности наружных и внутренних слоев и температуры древесины. Чем выше температура древесины, тем меньше вязкость содержащейся в чей жидкости и, следовательно, больше скорость ее движения.

Влага может перемещаться в древесине и под влиянием разности температуры слоев древесины (влага движется в направлении понижения температуры). Свойство древесины перемещать в себе влагу под влиянием разности температуры называется термовлагопроводностью. В условиях камерной сушки решающее влияние на продолжительность сушки оказывает влагопроводность древесины.

Напряжения и деформации, возникающие в древесине при сушке.

Выше указывалось, что в процессе сушки имеется перепад влажности по сечению древесины. В связи с этим связанная с влажностью усушка неодинакова. Последнее обстоятельство приводит к образованию внутренних напряжений.

На первой стадии сушки влажность поверхностных слоев быстро опускается ниже точки насыщения волокна и они стремятся к усушке. Этому стремлению противодействуют внутренние слои древесины, усушка которых еще не началась. Поэтому наружные слои будут испытывать растягивающие напряжения, а во внутренних возникнут сжимающие напряжения, уравновешивающие растягивающие.

Если бы древесина была идеально упругим материалом, то появившиеся на первой стадии сушки внутренние напряжения в дальнейшем постепенно уменьшались бы и в конце сушки — в момент выравнивания влажности — исчезли бы окончательно. В действительности же внутренние напряжения исчезают на некотором промежуточном этапе сушки, но в конце сушки появляются снова с противоположным знаком.

Если внутренние напряжения в древесине превысят определенный предел, то материал растрескается. Так как предел прочности при растяжении поперек волокон меньше, чем при сжатии, то в начальной стадии сушки появляются поверхностные, а в конце сушки внутренние трещины.

Избежать внутренних напряжений при сушке невозможно, однако при правильном режиме их значения могут оставаться меньше предела прочности. Кроме того, внутренние напряжения можно значительно уменьшить за счет влаготеплообработки древесины. При влаготеплообработке на древесину воздействуют воздухом повышенной температуры с высокой степенью насыщения.

Увлажнение поверхностных слоев во время обработки вызывает возникновение в них сжимающих напряжений, которые противоположны по знаку действовавшим на первой стадии напряжениям и, следовательно, снижают их влияние.

Кроме внутренних напряжений, вызываемых перепадом влажности, в древесине возникают напряжения из-за различной степени усушки в тангенциальном и радиальном направлениях. Эти напряжения вызывают изменения формы поперечного сечения досок.

На рис. 65 показано, как изменилась форма досок, выпиленных на разных зон древесного ствола, в процессе сушки. Доска 1, выпиленная из периферийной зоны, приняла желобчатую форму, так как наружная пласть доски, направление которой приближается к тангенциальному, усыхает больше, чем сторона внутренняя, направление которой приближается к радиальному. Радиальная доска 2 не покоробилась, однако ширина ее наружных сторон по сравнению с шириной средней части доски уменьшилась.

Видимые дефекты, возникающие при сушке, их предупреждение. К видимым дефектам древесины, которые могут появиться в процессе сушки, относятся растрескивание и коробление.

Растрескивание характеризуется появлением наружных, внутренних, торцовых и радиальных трещин.

Наружные трещины появляются на начальной стадии сушки в результате слишком интенсивного испарения влаги с поверхности материала и возникновения в связи с этим больших растягивающих напряжений.

Высокая степень насыщения воздуха в начальный период сушки позволяет предупредить появление трещин.

Внутренние трещины образуются в конце процесса сушки, если напряжения в центре древесины превосходят предел прочности. Чем больше напряжения на первой стадии сушки, тем больше они будут в конце процесса. Поэтому для предупреждения появления внутренних трещин необходимо соблюдать правильный режим сушки с начала процесса. Дополнительная мера борьбы с внутренними трещинами — промежуточная влаготеплообработка древесины. Наиболее подвержена внутреннему растрескиванию древесина твердых лиственных пород.

Торцовые трещины появляются раньше других. Торцы древесных материалов более интенсивно испаряют влагу вследствие более высокой влагопроводности древесины вдоль волокон, чем поперек.

Понижение влажности в торцах вызывает усушку и, следовательно, возникновение растягивающих напряжений, которые являются причиной трещин.

Для предупреждения появления торцовых трещин проводят следующие мероприятия: замазывают торцы досок влагонепроницаемым составом; укладывают доски в штабель таким образом, чтобы крайний ряд прокладок выступал над торцами досок и, следовательно, уменьшал их омывание воздухом; применяют на первой стадии сушки воздух с высокой степенью насыщения.

Радиальные трещины характерны для досок и брусьев, полученных из центральной части бревен (центральных и сердцевинных). Причина их появления — различие между усушкой в тангенциальном и радиальном направлениях. Предотвратить появление этих трещин при камерной сушке невозможно, главное в этом случае — правильно раскроить древесину.

Коробление древесины вызывается различием в степени тангенциальной и радиальной усушки, поэтому короблению подвержены доски тангенциальной распиловки, у которых усушка наружной пласти больше, чем внутренней.

Коробление (рис. 66) бывает поперечное, продольное по пласти и кромке и винтообразное. Для предупреждения коробления доски в штабель укладывают таким образом, чтобы они были зажаты прокладками.

Коробление возникает при неправильной укладке досок в штабеле. При высыхании доски приобретают ту форму, которую им придали при укладке.

Классификация и устройство сушильных камер. По агенту с у ш к и сушильные камеры делятся на воздушные, газовые и действующие на перегретом паре. Последние часто называют высокотемпературными камерами. По устройству эти камеры относятся к группе воздушных. Применяют камеры, в которых агентом сушки может быть как воздух, так и перегретый пар (паровоздушные). В воздушных камерах сушильный агент (воздух) нагревается теплообменными устройствами калориферами, теплоносителем в которых может быть пар или вода.

Газовые сушилки не имеют калориферов. Теплоноситель — топочный газ — в этих камерах является одновременно и сушильным агентом.

По кратности циркуляции сушильного агента камеры могут быть с одно- и многократной циркуляцией. В сушильных камерах с однократной циркуляцией агент сушки гю:ле прохождения через штабель пиломатериалов полностью выбрасывается в атмосферу. В камерах с многократной циркуляцией он выбрасывается в атмосферу частично. Поэтому один и тот же агент сушки многократно проходит через штабель.

По характеру работы различают камеры периодического и непрерывного действия. В камерах периодического действия весь материал загружается и выгружается одновременно. На период загрузки или выгрузки материала процесс сушки прерывается.

Камеры непрерывного действия загружают непрерывно или небольшими партиями: с одного конца камеры выгружают партию высушенного материала, с другого конца одновременно загружают новую партию.

По устройству камеры делятся на стационарные и сборные. Стационарные камеры представляют собой здания, конструктивные элементы которых сооружаются на месте из обычных строительных материалов. Ограждения сборных камер изготовляют в заводских условиях в виде щитов с каркасами из профильной стали, облицованных с двух сторон листовым металлом.

На деревообрабатывающих предприятиях при сборке камер Щиты соединяют болтами либо непосредственно друг с другом, либо с рамками металлического каркаса камеры. Все стыки тщательно уплотняют.

На предприятиях несколько камер объединяют в блок, образуя так называемые сушилки. В сушилках из стационарных камер периодического действия со стороны дверей, через которые в помещение камер загружаются штабеля пиломатериалов, располагают устройства и оборудование для загрузки штабелей, а также помещения для формирования штабелей. С противоположного конца камер к ним пристраивают коридор управления.

В сушилках, состоящих из камер непрерывного действия, которые имеют двери с обеих сторон, коридор управления обычно размещают в чердачной части здания с одной его стороны.

Сушильное пространство камер сообщается с атмосферой вентиляционными (приточными и вытяжными) каналами. Камеры оснащаются тепловым и циркуляционным оборудованием. К тепловому оборудованию, обеспечивающему снабжение камер теплотой, относятся калориферы с конденсатоотводчиками и паропроводами, а также топки в газовых сушилках. К циркуляционному оборудованию, осуществляющему циркуляцию сушильного агента, относятся вентиляторы с механизмами привода и эжекторные установки.

Принцип действия, типы и конструкции сушильных камер.

В воздушных камерах с многократной циркуляцией свежий атмосферный воздух, пройдя через калорифер, нагревается, приобретая заданные параметры: температуру t1 и влажность φ1. Затем воздух проходит через штабель древесины, испаряя из нее влагу. После этого небольшая часть отработавшего воздуха выбрасывается в атмосферу, а большая его часть смешивается со свежим воздухом. Эта смесь затем доводится до заданного состояния и подается к штабелю.

В камерах можно существенно изменить состояние воздуха, входящего в штабель, меняя температуру нагрева воздуха в калорифере и кратность воздухообмена. Если надо понизить или повысить влагосодержание смеси, следует увеличить или уменьшить выброс отработавшего и впуск свежего воздуха.

Газовые сушилки имеют топку и камеру смешения, в которой смешиваются горячий топочный газ, свежий воздух и отработавший газ. Затем эта смесь подается к штабелю древесины и проходит через материал, испаряя влагу. Часть отработавшего газа после этого выбрасывается в атмосферу, а другая (большая) возвращается в камеру смешения.

В камерах, работающих на перегретом паре, перегретый пар температурой 100° С при атмосферном давлении подается к штабелю древесины. При прохождении пара через штабель и испарении влаги снижается его температура и повышается давление. Чтобы давление в камере не повышалось, избыток пара выбрасывается в атмосферу. После этого пар пропускают через калорифер и нагревают до требуемой температуры.

Среду перегретого пара получают путем перегрева (свыше 100 °С) влаги, которая испаряется из древесины, загруженной в камеру. В начальный период процесса сушки находящийся в камере воздух вытесняется парами испаряющейся из древесины влаги, и дальнейший процесс происходит только в среде перегретого пара. Испарительная способность перегретого пара высока, поэтому сушка древесины перегретым паром производительна.

Камеры периодического действия отличаются большим многообразием: камеры с принудительной циркуляцией, осуществляемой вентиляторами, и камеры с принудительной эжекционной циркуляцией.

Схемы камер с принудительной циркуляцией показаны на рис. 67. В камере с принудительной циркуляцией, осуществляемой вентиляторами (рис. 67, а), поток воздуха от вентилятора 5 проходит через калориферы 3, нагревается и проходит в штабель 6. Здесь он испаряет влагу из материала, увлажняется и снова попадает в зону вентилятора. Удаление отработавшего воздуха и приток свежего происходят через приточно-вытяжные каналы 2 и трубу 4. Воздух в камере увлажняется паром, поступающим через увлажнительную трубу 1.

В камере с принудительной эжекционной циркуляцией (рис. 67, б) воздух входит через специальные насадки — сопла 7. Струя воздуха, вышедшая из сопла, вовлекает в движение массы окружающего воздуха.

Причем эжектирующий воздух увлекает за собой в несколько раз больший объем окружающего эжектируемого воздуха. В результате этого весь воздух в камере приводится в движение.

Струя воздуха из сопл вместе с эжектируемым воздухом сначала попадает в зону калориферов 3, нагревается и проходит через штабель 6. Затем воздух проходит через вторую зону калориферов и снова подсасывается эжектирующей струей. Так создается циркуляция агента сушки в эжекционных камерах. Удаление отработавшего и приток свежего воздуха происходят так же, как и в других камерах, через приточно-вытяжные каналы 2 и трубу 4. Сопла 7 расположены с двух сторон и работают попеременно через определенные интервалы времени; таким образом меняется направление циркуляции агента сушки по штабелю.

Па рис. 68 приведены разрезы одной из эжекционных камер.

Вдоль камеры проходит изогнутый экран 9, который делит ее по высоте на две части: нижнюю — сушильное пространство и верхнюю — эжекционный воздуховод 8.

Два нагнетательных канала 7 снабжены системой насадок 6. Каналы заканчиваются круглыми патрубками, в которых устанавливаются высоконапорные осевые вентиляторы 4 с электродвигателями 2, расположенными в коридоре управления.

Сборные калориферы 5 из чугунных ребристых труб размещены на продольных боковых стенках камеры. Для ввода пара непосредственно в камеру смонтированы увлажнительные трубы 10. Свежий воздух в камеру поступает через приточный канал 3, а отработавший удаляется через вытяжную трубу 1.

Камера работает следующим образом. В воздуховод 8 из насадок выбрасывается эжектирующий воздух и подсасывается циркулирующий воздух, вышедший из штабеля. В канал 7 воздух подается осевым вентилятором 4 в основном из сушильного пространства и в небольшом количестве из приточного канала 3. Полученная в канале 7 и воздуховоде 8 смесь проходит через калорифер 5, нагревается и затем поступает в штабель 11, уложенный без шпаций. Отработавший воздух частично удаляется из камеры через вытяжную трубу 1.

Из двух каналов, показанных на схеме, одновременно работает только один. Путем поочередного включения осевых вентиляторов правого и левого каналов можно изменить направление движения сушильного агента в штабеле, т. е. реверсировать циркуляцию. При работе вентилятора, подающего воздух в левый канал, циркуляция осуществляется по часовой стрелке и, наоборот, против часовой стрелки при подаче воздуха в правый канал.

Эжекционные камеры просты в обслуживании, но отличаются большим расходом электроэнергии. Строятся эти камеры в стационарном исполнении и в качестве агента сушки в них используют только нагретый влажный воздух.

Камеры с принудительной циркуляцией, осуществляемой вентиляторами, различаются в зависимости от направления движения сушильного агента. В камерах с поперечно-вертикальной циркуляцией сушильный агент через штабель высушиваемого материала проходит в поперечном направлении, а внутри камеры движется по замкнутой траектории, лежащей в вертикальной плоскости. К камерам этого типа относится, например, сборная паровоздушная камера СПВ-62ВМ (рис. 69). Камеры монтируются из отдельных однотипных секций и могут вмещать один или два штабеля.

В камерах периодического действия с поперечно-горизонтальной циркуляцией сушильный агент проходит через штабель в поперечном направлении, но траектория его кольцевого движения внутри камеры лежит в горизонтальной плоскости. Наиболее рациональными камерами этой системы являются камеры СПЛК-2 (рис. 70). Камеры этого типа разработаны в двух исполнениях: стационарном и сборно-металлическом.

Сушильный агент двумя реверсивными вентиляторами 1, расположенными один над другим, направляется горизонтальным по током в околоштабельный канал, проходит последовательно через калориферы 2 и штабеля, а затем по второму окодоштабельному каналу возвращается в вентиляторы.

Камеры с поперечно-вертикальной и поперечно-горизонтальной циркуляцией по сравнению с эжекционными обеспечивают более равномерное просыхание материала и потребляют значительно меньше электроэнергии. Камеры СПЛК-2 предназначены для высококачественной сушки пиломатериалов различных древесных пород.

Камеры непрерывного действия строятся в виде длинного туннеля, вмещающего несколько штабелей. Штабеля закатывают с одного конца камеры, называемого «сырым», а выкатывают с другого, называемого «сухим». При выгрузке высушенного штабеля одновременно с другой стороны закатывают сырой штабель. Штабеля в камеры непрерывного действия закатывают вдоль (продольная загрузка) или поперек (поперечная загрузка) своей оси. По ширине камеры могут размещаться один или два штабеля (одно- или двухпутная камера).

В камерах непрерывного действия осуществляется принудительная циркуляция агента сушки. Штабеля перемещаются навстречу движению воздуха. Режим сушки в таких камерах изменяется не по времени, как в камерах периодического действия, а по длине камеры. В «сухом» конце камеры воздух имеет максимальную температуру и минимальную влажность. Проходя через камеру и испаряя из древесины влагу, воздух насыщается и температура его снижается.

Для сутки хвойных пиломатериалов на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях предназначена однопутная камера ЦНИИМОД-32 с противоточной поперечно-реверсивной циркуляцией воздуха и продольной загрузкой штабелей (рис. 71).

Камера имеет специально устроенные криволинейные стены, которые изменяют направление противоточно движущегося воздуха на зигзагообразное, близкое к поперечному. При загрузке очередного штабеля и соответственно продвижении всех сушильных штабелей направление воздуха в каждом из них меняется на противоположное (реверсируется). Сушильный агент в сушильное помещение камеры поступает из рециркуляционного канала 5 через окна 7, побуждаемый осевым вентилятором 2. Воздух нагревается пластинчатыми калориферами 4. Отработавший воздух выбрасывается из камеры через вытяжной канал 3.

К сборным камерам с поперечной загрузкой штабелей относится камера СП-5КМ (рис. 72). Воздух осевыми вентиляторами 4 (по ширине камеры устанавливаются три вентилятора) через пластинчатые калориферы 2 направляется в «сухой» конец камеры. Затем он проходит через все штабеля и возвращается в вентиляторы.

Камера предназначена для сушки пиломатериалов при пониженной температуре (40...55 С). Поэтому электродвигатели 3 вентиляторов 4 расположены в циркуляционном канале. Кроме того, воздухообмен камеры (приток свежего и выброс отработавшего воздуха) происходит через специальный теплообменный аппарат, называемый рекуператором. Свежий воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого вентиляторами 4, через отверстие в корпусе рекуператора 8 и поступает в камеру через приточную трубу 5. Отработавший воздух вентилятором 7 из камеры через трубу 9 засасывается в рекуператор. Здесь он сначала проходит через теплообменные трубки.

подогревая при этом свежий воздух, а затем выбрасывается в атмосферу. Камера имеет в «сыром» и «сухом» концах отсеки для начального подогрева сырой и выдержки сухой древесины.

Газовые сушильные камеры периодического и непрерывного действия имеют только принудительную циркуляцию и по качеству сушки пиломатериалов уступают камерам с паровым теплоснабжением. Однако их сооружение обходится значительно дешевле, чем паровых, так как отпадает необходимость в строительстве котельной, прокладке трубопроводов, установке калориферов.

Газовые камеры используют для сушки пиломатериалов, к качеству которых не предъявляют высоких требований, например хвойных пиломатериалов, предназначенных для строительства. Если недопустимо снижение прочности древесины, нельзя применять высокотемпературные камеры.

Область применения сушильных камер. Камеры периодического действия используют на предприятиях сравнительно небольшой производственной мощности, продукцией которых в основном являются различные изделия из древесины. Камеры периодического действия с эжекционным побуждением циркуляции получили распространение в мебельной промышленности. Камеры периодического действия используют для сушки пиломатериалов, подвергающихся точной механической обработке на предприятиях, выпускающих изделия из древесины. Камеры непрерывного действия предназначены для предприятий, выпускающих товарные пиломатериалы, причем на предприятиях средней производственной мощности — противоточные с зигзагообразной циркуляцией (ЦНИИМОД-32). на предприятиях большой производственной мощности - противоточные с поперечной транспортировкой штабелей (СП-5КМ, СМ-4К, «Валмет» и др.). Технические характеристики камер периодического действия даны в приложении 2, а камер непрерывного действия — в приложении 3.

Приборы для контроля и регулирования состояния сушильного агента. При проведении процесса сушки необходимо контролировать температуру и степень насыщения сушильного агента.

Для измерения температуры синильного агента применяют термометры разных типов. Ртутные стеклянные технические термометры обычно используют для устройства психрометров. Они бывают прямые и угловые. Угловые особенно удобны для установки в психрометр - чувствительный конец находится в камере, а шкала снаружи. Цена деления у технических термометров 0,5... 10 °С: верхний предел 150 °С. Ртутные лабораторные термометры имеют цену деления от 0,1 до 2 °С и служат для точных измерений.

Основной прибор, которым в сушильных установках измеряют температуру и степень насыщения сушильного агента,— псиХ', р о м е т р. Он состоит из двух термометров, один из которых называется сухим, а другой мокрым. На шарик мокрого термометра надет марлевый чехол, конец которого находится в воде. Испарение влаги на поверхности шарика термометра вызывает снижение температуры до предела охлаждения tM.

Разность ttM, между показаниями сухого и мокрого термометров называется психрометрической. Ее значение зависит от интенсивности испарения влаги. Если психрометрическая разность равна нулю (показания обоих термометров одинаковы), значит влага не испаряется и, следовательно, воздух насыщен (φ = 100%). Чем воздух суше, тем больше психрометрическая разность. По показаниям психрометра с помощью психрометрической таблицы определяют степень насыщения воздуха.

Из технических ртутных термометров могут монтироваться психрометры переносного и стационарного типов. Переносные психрометры в сушильных установках не применяют. На рис. 73 показана установка стационарного психрометра в проеме стены между камерой и коридором управления.

Применение стационарных психрометров облегчает условия труда сушильщиков, так как позволяет контролировать состояние воздуха без захода в камеру.

Использование дистанционных приборов — следующая ступень в улучшении организации контроля за процессом сушки. На основе этих приборов может быть создана система дистанционного контроля, позволяющая контролировать процесс сушки одновременно в нескольких камерах с контрольного пункта без обхода камер.

Для дистанционного контроля температуры воздуха применяют манометрические и электрические термометры сопротивления. Действие манометрических термометров основано на свойстве газа, пара и жидкости изменять свое давление при постоянном объеме в зависимости от температуры. Нагревание рабочей среды прибора (газа, летучей жидкости или ртути)

приводит к увеличению давления в замкнутой системе прибора, которое фиксируется положением стрелки на шкале прибора. Шкала тарируется для измерения температуры. Если к концу стрелки прикрепить перо, то прибор сможет записывать изменение температуры на специальном бланке.

В электрических термометрах сопротивления (рис. 74) используется свойство металлов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. В качестве измеряющих приборов используют логометры 3. Для питания измерительной схемы имеется источник постоянного тока 4. В сушильных камерах применяют медные или платиновые термометры сопротивления 1.

При дистанционном контроле за параметрами агента сушки психрометры создают на основе термометров сопротивления, которые служат преобразователями психрометра (рис. 75). Устройство крепится в нише торцовой стены камеры. Преобразователи 7 ввинчены в торец стакана 2, который вставляется в трубу 1 и закрепляется гайками. Вода для увлажнения марли 9 мокрого преобразователя подается в ванночку 10. Устройство обеспечивает герметичность и термоизоляцию преобразователей.

Применение при дистанционном контроле самопишущих измерительных приборов — начальная стадия автоматизации процесса сутки. Дальнейшая стадия автоматизации сушильных камер — автоматическое регулирование температуры и степени насыщения сушильного агента в процессе сушки автоматическими регуляторами.

При автоматическом регулировании состояния воздуха воздействие на приборы регулировки (вентили, задвижки) осуществляется (без вмешательства человека) специальными механизмами, которые вступают в действие по сигналам преобразователей, установленных внутри сушильной камеры.

v Приборостроительная промышленность выпускает ряд регуляторов, пригодных для использования в системах автоматического регулирования процесса сушки: электрический регулятор температуры ЭРА-М, электронные регулирующие мосты, пневматические системы регулирования, например ПУСК-ЗД. Она рассчитана на регулирование процесса сушки в шести или десяти камерах непрерывного действия.

Технология лесопильно-деревообрабатывающего производства
Тюкина Ю.П., Макарова Н.С.
1988 г.

 




Статьи |  Фотогалерея |  Обратная связь

© 2006-2024 Bent.ru
Бесплатная строительная доска объявлений. Найти, дать строительное объявление.
Москва: строительство и стройматериалы.