СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
METHOD OF DESICCATION OF WOOD

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации камерной сушки пиломатериалов.
Известен конвективный способ высокотемпературной сушки древесины в среде перегретого пара, при котором температура сушильного агента достигает 120-130°C. Способ позволяет ускорить процесс в 1.5-2 раза, воздействуя на влагопроводность и градиент давления внутри высушиваемого пиломатериала (Микит Э.А., Упманис К.К., Интенсификация камерной сушки пиломатериалов. М., Лесная промышленность. 1967, с.99).
Недостатком данного способа является снижение прочности древесины на скалывание почти на 35%, наблюдается расслоение древесины по ее ранней зоне внутри годичного слоя, изменяется ее цвет, и она становится хрупкой, улетучиваются связующие вещества; для реализации способа требуется наличие перегретого пара давлением 0.3-0,5 МПа.
Известен также способ конвективной сушки пиломатериалов форсированными режимами путем ее первоначального прогрева и искусственной циркуляции сушильного агента при ступенчатой структуре повышения температуры сухого термометра и постоянном значении температуры смоченного термометра. При этом максимальное значение температуры на последней ступени сушки не превышает 125°C (ГОСТ 19773-84. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия.) - прототип.
Недостатком данного способа также является снижение прочности древесины до 20% с наличием вышеуказанных отрицательных явлений, снижающих товарный вид материала, а также необходимость иметь технологический пар давлением не ниже 0,3 МПа.
Технической задачей заявляемого изобретения является сокращение сроков сушки древесины при низкотемпературном процессе в двух категориях режимов: мягких и нормальных (ГОСТ 19773-84).
Техническая задача достигается тем, что в известном способе конвективной сушки режим (изменение температурно-влажностных параметров в функции времени) структурно выглядит следующим образом, см. Рис.1. Температура сухого термометра (в зависимости от породы и сечения высушиваемых пиломатериалов) на протяжении всего процесса в отличие от нормативного режима постоянна и равна по своему значению температуре последней (третьей) для нормальных (или мягких) режимов сушки в пределах от 38°C до 108°C (ГОСТ 19773-84. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород режимы сушки в камерах периодического действия; РТМ.).
Температура смоченного термометра зависит от величины психрометрической разности и поддерживается ступенчато в сторону ее понижения от 0÷36°C (см. ГОСТ 19773-84, для мягких и нормальных режимов) ниже температуры сухого, при этом в рабочий объем камеры при необходимости подается увлажняющий агент (например, диспергированная вода или пар).
Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- температура сушильного агента (в зависимости от породы и сечения древесины - высушиваемых пиломатериалов) по показаниям сухого термометра в течение всего периода сушки постоянна и равна по своему значению температуре последней (третьей стадии) для нормальных (или мягких) режимов в пределах от 38°C до 108;
- температура смоченного термометра зависит от нормативной психрометрической разности и поддерживается ниже температуры сухого термометра, ступенчато в сторону ее понижения (в зависимости от породы и сечения высушиваемой древесины) на 0÷36°C;
- в рабочий объем камеры подается диспергированная вода.
Поэтому заявляемое решение соответствует критерию «новизна».
-6
2
-6
2
Высокие температурно-влажностные параметры среды (в частности, по показаниям смоченного термометра) повышают коэффициент влагопроводности древесины с ее значения a'=12·10 см/с до значения a'=30·10 см/с (почти в 2,5 раза), при этом также снижается вязкость воды в древесине, что интенсифицирует процесс сушки.
Интенсификация процесса сушки подтверждается последними проведенными авторами исследованиями, результаты которых приведены на характерных графиках, отражающих рассматриваемые процессы.
На Рис.1 представлен график сушки пиломатериалов по предлагаемому интенсифицированному режиму, где 1 - температура по показаниям сухого термометра; 2 - температура по показаниям мокрого термометра; 3 - кривая изменения текущей влажности пиломатериалов; 4 - мощность источника тепла; а - график сушки; б - график скорости сушки и удельного расхода тепла.
На Рис.2 - график сушки по стандартному режиму, где 1 - температура по показаниям сухого термометра; 2 - температура по показаниям мокрого термометра; 3 - кривая изменения текущей влажности пиломатериалов; 4 - мощность источника тепла; а - график сушки; б - график скорости сушки и удельного расхода тепла.
Сравнивая данные, приведенные в графиках, можно отметить, что продолжительность сушки древесины сокращается практически на сутки (кривая 3 - кинетическая кривая изменения текущей влажности древесины).
Заявляемая совокупность существенных признаков с достижением определенного результата, а именно - сокращения продолжительности сушки пиломатериалов, не найдена заявителем в проанализированных охранных документах и литературе. Поэтому можно предположить, что заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Способ осуществляется следующим образом.
В сушильной камере с загруженной древесиной при работающем вентиляторе и включенном источнике тепла обеспечивается начальный прогрев материала. Температурно-влажностные параметры сушильного агента в рабочем объеме камеры по показаниям сухого термометра поднимаются до нормативного значения последней ступени режима сушки для данной древесины, при этом ее значение поддерживается постоянным на протяжении всего процесса.
Температура смоченного термометра поддерживается ниже температуры сухого термометра ступенчато в сторону ее понижения для данного материала (в зависимости от породы и сечения) в пределах 2÷36°C и обеспечивает ее целостность, т.е. позволяет избежать трещинообразований. При недостатке влаги в камере степень насыщенности среды поддерживается подачей в камеру горячей водяной аэрозоли с помощью распылительных форсунок. Осуществляя стабилизацию температурно-влажностных параметров сушильного агента по указанной схеме, проводится весь процесс сушки древесины до необходимой конечной влажности.
Пример.
Сушка производится в лесосушильной камере периодического действия типа "Урал-72". Штабеля формировались из пиломатериалов хвойных пород (сосна) сечением 50×150 мм. В соответствии с требованиями нормативных документов (ГОСТ 19773-84 и РТМ) для данной породы и сечения пиломатериала категория берется по группе нормальных (Н) или мягких (М) режимов сушки. По условиям производства и характеристик пиломатериалов выбирается нормальный режим 4-Н, его параметры приведены в таблице 1.
В производственных условиях проводилось по 15 опытных сушек по стандартному и заявляемому способам. Сушке подвергались две группы сосновых пиломатериалов: сечением 50×150 мм и 44×150 мм.
Таблица 1
Средняя влажность древесины, %
Нормативный режим (способ)
Предлагаемый режим (способ)
Параметры режима
Параметры режима
Температ. - t<sub>cух</sub>, °C
Психром. разн. - Δt, °C
Температ. - t<sub>смоч</sub>, °C
Температ. - t<sub>сух</sub>, °C
Психром. разн. - Δt, °C
Температ. - t<sub>смоч</sub>, °C
>35
73
5
5
91
35-25
77
9
68
96
9
87
<25
96
28
28
68
Усредненные данные результатов опытных сушек приведены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что скорость сушки по предлагаемому способу увеличивается с 60 кг влаги/ч до 83 кг влаги\ч, что в 1,38 раза больше скорости сушки при стандартном режиме; при этом расход электроэнергии (источник тепла - электрический) снизился на 33%.
Продолжительность процесса, как это следует из графиков, снижается в 1,4 раза, т.е. на 20 час.
Таблица 2
Значение показателей при сушке
Показатели
Заявляемый способ (режим)
Стандартный способ (режим)
Продолжительность сушки сосновых пиломатериалов сеч. 50×150 мм, час
60
84
Продолжительность сушки сосновых пиломатериалов сеч. 44×150 мм, час
52
65
Снижение продолжительности сушки, %
20
-
Максимальная скорость сушки, кг влаги/час
83
60
Увеличение скорости сушки, %
38
-
Удельный расход электроэнергии (для электрических камер), кВт. час/кг исп. влаги
15
20
Снижение расхода электроэнергии, %
33