ВОЗДУШНАЯ СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С МНОГОКРАТНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА

Предложенное решение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сушке древесины.
Известна сушильная камера периодического действия системы проф. Грум-Гржимайло (см. П.С.Серговский “Гидротермическая обработка древесины”, Гослесбумиздат, 1958, с.168-239).
Известная сушильная камера включает сушильное пространство, куда через двери закатываются штабеля, и подвала, в котором размещены внутренние калорифер из ребристых труб (реже из гладких), увлажнительные трубы, а также приточные и вытяжные каналы. Сушильное пространство отделено от подвала решетчатым полом. В полу подвала проложены приточно-вытяжные каналы, перекрытые сверху щитами с небольшими отверстиями. Приточные каналы размещены непосредственно под калориферными трубами, а вытяжные - под штабелями. Первые выходят в подвальную часть коридора управления, оканчиваются там отверстиями, снабженными заслонками, а вторые соединяются с каналами, которые проложены в торцевой стене камеры и заканчиваются вытяжной трубой.
Известная камера работает следующим образом.
При пуске пара в калорифер и наличии в камере сырого материала в ней возникает непрерывная естественная циркуляция воздуха, обусловленная разностью удельных весов. Воздух, нагретый в калорифере и ставший более легким, поднимается по проходам, заходит в штабель(и) по шпациям и, охладившись там вследствие испарения влаги, опускается и попадает в подвал. Из подвала отработавший воздух частично удаляется через вытяжную трубу в атмосферу. Основная же его масса смешивается со свежим воздухом, попадающим в подвал из коридора управления через приточные каналы. Полученная смесь нагревается в калорифере, вновь поднимается по проходам, попадает в штабель по шпациям и т.д.
Недостатки известного решения следующие.
1. Гравитационный напор, создаваемый в сушилке, очень невелик. Поэтому интенсивность циркуляции воздуха в камере оказывается весьма слабой. Скорость его движения в штабеле при обычной укладке со шпациями не превышает 0,1-0,2 м/сек. Из-за этого температурный перепад в штабеле получается довольно большим, до 10-15°, вследствие чего верхняя часть штабеля сохнет значительно быстрее, чем нижняя. Большая неравномерность сушки материала в штабеле является крупнейшим недостатком сушилки Грум-Гржимайло.
2. Вторым недостатком является укладка досок в штабель ее шпациями, так как происходит поперечное коррбление досок в сторону шпаций (см. И.М.Меркушев “Техническое обеспечение бездефектной сушки пиломатериалов. Монография. - ИММЕР МГУЛ., М., 2010 г., стр.99-103).
Задача, решаемая предложенной воздушной камерой, заключается в повышении эффективности камеры периодического действия за счет ускорения и повышения качества и равномерности сушки материала по сечению штабеля, более интенсивной циркуляции воздуха через штабель, уменьшения сопротивления штабеля движению воздуха.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что воздушная сушильная камера периодического действия с многократной циркуляцией воздуха, включающая сушильное пространство и подвал, в котором размещены внутренний калорифер из ребристых труб, увлажнительные трубы, а также приточные и вытяжные каналы, сушильное пространство отделено от подвала решетчатым полом, в полу подвала проложены приточно-вытяжные каналы, перекрытые сверху щитами с отверстиями, приточные каналы размещены под калорифером, а вытяжные под штабелями, приточные каналы выходят в подвальную часть коридора управления и оканчиваются там отверстиями, снабженными заслонками, а вытяжные каналы заканчиваются вытяжной трубой, при этом камера дополнительно снабжена установленными под каждым из штабелей вентилятором, а также кантователем штабеля с поворачивающим механизмом и механизмом закрепления штабеля, выполненным с возможностью закрепления штабеля в процессе усушки габарита штабеля и кантователе.
Техническая сущность предложенного решения заключается в том, что в камере дополнительно устанавливают вентилятор(ы) под штабелем, кантователь штабеля, штабель формируют по сечению квадратной формы под габаритный по сечению проем кантователя, доски в штабель укладывают на прокладки плотными рядами, поток воздуха напровляют снизу-вверх вдоль прокладок за счет поворота штабеля на 90° и 270° кантователем.
На фиг.1а показана воздушная сушильная камера периодического действия с многократной циркуляцией воздуха.
На фиг.1б - воздушная сушильная камера периодического действия с многократной циркуляцией воздуха, повернутая на 90°.
На фиг.2а - штабель пиломатериалов сформирован без шпаций (предложенное решение).
На фиг.2б - штабель пиломатериалов сформирован со шпациями (известное решение), коробление в стороны шпаций.
Заявленная воздушная камера периодического действия с многократной циркуляцией воздуха включает сушильное пространство, куда через двери закатываются штабеля, и подвала, в котором размещены внутренние калорифер 1 из ребристых (реже из гладких) труб, увлажнительные трубы, а также приточные и вытяжные каналы (трубы). Сушильное пространство отделено от подвала решетчатым полом. В полу подвала проложены приточно-вытяжные каналы, перекрытые сверху щитами с небольшими отверстиями. Приточные каналы размещены непосредственно под калориферными трубами, а вытяжные - под штабелями. Первые выходят в подвальную часть коридора управления, оканчиваются там отверстиями, снабженными заслонками, а вторые соединяются с каналами и заканчиваются вытяжной трубой. При этом для ускорения и повышения качества и равномерности сушки материала по сечению штабеля, более интенсивной циркуляции воздуха через штабель, уменьшения сопротивления штабеля движению воздуха в камере дополнительно установлены:
- под штабелем вентилятор(ы);
- кантователь штабеля 2 с поворачивающим устройством 3 и механизмом закрепления штабеля 4;
- штабель сформирован квадратной формы по сечению под габаритный по сечению проем кантовалетя 2;
- доски в штабель уложены на прокладки плотными рядами без шпаций;
- поток воздуха при сушке направлен снизу-вверх вдоль прокладок за счет поворота штабеля на 90° и 270° кантователем 2.
Камера работает следующим образом.
При пуске пара в калорифер 1 и наличии в камере (фиг.1б) сырого материала в ней возникает непрерывная естественная принудительная циркуляция воздуха снизу-вверх по штабелю вдоль прокладок. Охладившись там вследствие испарения влаги, сушильный агент опускается вниз по бокам штабеля и попадает в подвал. Из подвала отработанный воздух частично удаляется через вытяжную трубу в атмосферу. Основная же его масса смешивается со свежим воздухом, попадавшим в подвал из коридора управления через приточные каналы. Полученная смесь нагревается в калорифере 1, вновь поднимается естественно-принудительно вентиляторами по проходам и попадает в штабель снизу-вверх вдоль прокладок (фиг.2а) при условии попеременного поворота штабеля на 90° и 270°. За счет периодического поворота штабеля кантователем 2 на 90° и 270° штабель омывается (продувается) воздухом снизу вверх равномерно с обоих боковых направлений штабеля, который выполнен квадратным в поперечном сечении на прокладках без шпаций (на фиг.2а) при повороте штабеля на 90° и 270° попеременно. Это обеспечивает высококачественную и ускоренную сушку пиломатериалов в камере периодического действия.
Известно, что расход тепла на испарение влаги из пиломатериалов в сушильной камере  зависит только от состояния свежего (входящего в штабель) и отработанного (выходящего из штабеля) воздуха. При прочих равных условиях процесс будет тем более экономичным, чем выше относительная влажность отработанного воздуха, выходящего из штабеля. Интересно сравнить с этой точки зрения процессы сушки в сушилках с однократной и многократной циркуляцией воздуха. Чтобы условия работы той или иной сушилки можно было сравнить, будем предполагать, что температура воздуха, вступающая в соприкосновение с материалом, и воздуха, покидающего материал, в обоих случаях одинакова. Как известно сушилка с однократной цтркуляцией при этом условии оказывается значительно менее экономичной, чем сушилка с многократной циркуляцией воздуха через штабель досок (см. П.Н.Серговский “Гидродинамическая обработка древесины”, М-Л, Гослесбумиздат, 1958 г., стр.181, рис.56).
Работу сушилки с однократной циркуляцией можно сделать столь же эффективной, как и сушилки с многократной циркуляцией воздуха через штабель досок, но для этого надо сильно увеличить температурный перепад воздуха при испарении влаги. Иногда это бывает возможно, и тогда применение сушилок с однократной цтркуляцией не встречает возражений. Но как правило температурный перепад воздуха в штабеле досок лимитируется требованиями равномерности просыхания материала (доски верхних слоев штабеля пересыхают, а нижние не досыхают и тогда применение сушилок с однократной циркуляцией крайне нерентабельно. Обеспечить одновременно высокую температуру сушильного агента, малый температурный перепад и высокие экономические показатели могут только сушильные установки, работающие по принципу многократной циркуляции, что достигается путем:
- укладки пиломатериалов (досок) в штабеле без шпаций;
- кантовать штабель, поворачивая периодически на 90° и 270°;
- организовать поток воздуха снизу-вверх вдоль направления прокладок, для чего под штабелем установлен вентилятор(ы).
Канователь 2 размещен внутри камеры, изготовлен заодно с рельсами, на которые закатывают штабель досок, уложенных на прокладки без шпаций (фиг.2а). Для работы штабель жестко с подпружиниванием фиксируется в кантователе 2 и поворачивается на 90° или 270° прокладками вертикально, чередуя поворот на 90° или 270° для более качественной сушки досок. При этом обеспечивается направление потока воздуха снизу-вверх как более оптимальный для качественной сушки.
Таким образом, предложенное решение обеспечивает улучшенную сушку древесных материалов на предприятиях различной мощности, в том числе и предприятиях малого бизнеса.