СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛН РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ
METHOD FOR COMBINED DRYING OF WOOD USING WAVES OF DIFFERENT PHYSICAL NATURE

Изобретение относится к области физики и может быть использовано в лесной промышленности - для повышения эффективности сушки древесины: сокращения продолжительности технологического процесса, уменьшения энергозатрат на сушку единицы объема древесины, улучшения качества древесины - отсутствия внутренних и внешних деформаций и т.д., в сельском хозяйстве - для сушки овощей, в медицинском промышленности - для сушки препаратов, а также в других областях народного хозяйства.
Известен способ атмосферной сушки древесины, заключающийся в полном удалении веток, кроны и верхней части ствола со свежесрубленного дерева, укладке бревен в первый штабель для, их первом естественном сушении, укладке бревен во второй штабель на транспортное средство, их транспортировке на лесопильный участок и втором естественном сушении, укладке бревен в третий штабель и третьем естественном сушении, удалении коры и распиловке бревен на пиломатериалы, укладке пиломатериалов в горизонтальное положение под навес и четвертом естественном сушении, дальнейшей транспортировке пиломатериалов потребителю /1, стр.16/.
К недостаткам данного способа относится следующее.
1. Длительность - до нескольких месяцев, процесса сушки древесины.
2. Низкое качество сушки.
3. Большой процент брака.
4. Ограниченная область применения и др.
Известен способ конвективно-тепловой сушки древесины, заключающийся в удалении коры и распиловке бревен на пиломатериалы на лесопильном участке, укладке пиломатериалов в горизонтальное положение и их жестком скреплении между собой - в виде пакетов, укладке пакетов пиломатериалов в конвективно-тепловую сушильную камеру, подготовке сушильного агента, равномерной его подачи к пакетам пиломатериалов, равномерном отводе от пакета пиломатериалов частично увлажненного и частично охлажденного сушильного агента из конвективно-тепловой сушильной камеры, выгрузке пакетов пиломатериалов из конвективно-тепловой камеры и их дальнейшей транспортировке потребителю /1, стр.17/.
К недостаткам данного способа относится следующее.
1. Большие энергозатраты на сушку единицы объема древесины.
2. Низкое качество сушки части древесины.
3. Ограниченная область применения и др.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому относится способ комбинированной сушки древесины, заключающийся в полном удалении веток, кроны и верхней части ствола со свежесрубленного дерева, укладке бревен в первый штабель, их хранении в месте рубки и первом атмосферным сушении, укладке бревен во второй штабель на транспортное средство, транспортировке бревен на лесопильный участок и втором атмосферном их сушении, укладке бревен в третий штабель, их хранении перед распиловкой и третьем атмосферном сушении, удалении коры и распиловке бревен на пиломатериалы на лесопильном участке, укладке пиломатериалов в горизонтальное положение под навес, их четвертом атмосферном сушении, размещении пиломатериалов в конвективно-тепловой сушильной камере, подготовке сушильного агента, равномерной подаче к пиломатериалам и отводе от них сушильного агента, выгрузке пиломатериалов из сушильной камеры и их дальнейшей транспортировке потребителю /1, стр.17/.
К недостаткам данного способа, выбранного в качестве способа-прототипа, относится следующее.
1. Большие энергозатраты на сушку единицы объема древесины.
2. Недостаточное качество сушки части древесины.
3. Ограниченная область применения и др.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
Технический результат предложенного способа заключается в качественной сушке древесины, сокращении продолжительности сушки древесины, уменьшении энергозатрат на сушку единицы объема древесины, а также в возможности эффективного использования жидких и твердых отходов древесины в других и смежных производствах.
1
4
2
Поставленная цель достигается тем, что в способе комбинированной сушки древесины при использовании волн различной физической природы, заключающемся в полном удалении веток и кроны со свежесрубленного дерева, укладке свежесрубленных деревьев без веток и крон в первый штабель, их хранении и первом предварительном сушении, укладке бревен на транспортное средство во второй штабель, транспортировке бревен на лесопильный участок и втором предварительном их сушении, укладке бревен на лесопильном участке в третий штабель, их хранении перед распиловкой и третьем предварительном сушении, удалении коры с бревен, распиловке предварительно высушенных бревен на пиломатериалы, укладке пиломатериалов в четвертый штабель и их первом сушении, размещении пиломатериалов в шестой штабель в основной сушильной камере и их окончательным сушении, выгрузке пиломатериалов и их дальнейшей транспортировке к потребителю, согласно изобретению верхняя часть ствола свежесрубленного дерева со скопившейся в ней влагой в процессе первой предварительной сушки удаляется непосредственно перед его транспортировкой, нижние части стволов в первом, втором и третьем штабелях приподняты на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с верхними частями стволов, обеспечивающих одновременно их надежный захват погрузочным средством, бревна на транспортном средстве уложены своими нижними частями к кабине транспортного средства, укладка пиломатериалов в штабеля производится с учетом волокнистой структуры древесины - более нижние части древесины находятся с одной стороны соответствующего штабеля, на которую воздействуют акустическими волнами, а более верхние части древесины - с противоположной стороны соответствующего штабеля, более нижние части древесины в пиломатериалах в четвертом штабеле, в основной и дополнительной сушильных камерах приподняты на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с более верхними частями древесины в пиломатериалах, обеспечивающих одновременно их надежный захват погрузочно-разгрузочным средством, кора удаляется одновременно с камбием и тонким слоем поверхности древесины, а также одновременно с влагой, скопившейся в них в процессе трех предварительных сушек древесины, дополнительно осуществляют воздействие на стволы свежесрубленных деревьев без сучьев и крон в первом штабеле, на бревна во втором и третьем штабелях, на пиломатериалы в четвертом штабеле, а также на пиломатериалы в пятом и шестом штабелях - в основной и предварительной сушильных камерах соответственно, акустическими колебаниями в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля, что интенсифицирует естественный водоток влаги вдоль волокон и под действием силы тяжести соответственно, при этом разностная частота акустических колебаний в предварительной сушильной камере соответствует собственной резонансной частоте предварительной сушильной камеры, что вызывает ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги с поверхности пиломатериалов, дополнительно при втором сушении пиломатериалов в предварительной сушильной камере используют часть удаляемого из основной сушильной камеры сушильного агента, дополнительно из верхних частей стволов свежесрубленных деревьев, веток, а также коры с камбием и тонким слоем поверхности древесины, а также самой древесины, в соответствующих акустических циклонах выделяется древесный сок под действием центробежных сил, акустических волн, дополнительно предварительно высушенные опилки и другие отходы деревообработки направляют в смежное производство.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства применительно к первому предварительному сушению свежесрубленных деревьев в первом штабеле. На фиг.2 представлена структурная схема устройства применительно ко второму предварительному сушению бревен. На фиг.3 представлена структурная схема устройства применительно к третьему предварительному сушению бревен. На фиг.4 представлена структурная схема устройства применительно к четвертому предварительному сушению пиломатериалов. На фиг.5 представлена структурная схема устройства применительно к сбору и отводу конденсата в основной сушильной камере. На фиг.6 представлена структурная схема устройства применительно к сушению пиломатериалов, находящихся в предварительной и основной сушильной камерах. На фиг.7 и фиг.8 представлена структурная схема устройства применительно к сбору древесного в первом и втором акустическом циклонах соответственно. На фиг.9 иллюстрируется процесс изменения влажности W (%) бревен из сосны у способа-прототипа (пунктирные линии) и у разработанного способа (сплошные линии) в различные временные интервалы. На фиг.10 в виде кривых линий иллюстрируется изменение веса ΔМ (%) пиломатериалов, находящихся сверху, снизу и в середине пакета у способа-прототипа и у разработанного способа. На фиг.11 в виде кривых линий иллюстрируется изменение влажности ΔW (%) пиломатериала у способа-прототипа и у разработанного способа.
На фиг.12 и фиг.13 иллюстрируется распределение влажности по глубине пиломатериала перед началом испытаний при реализации способа-прототипа и разработанного способа (фиг.13). На фиг.14 и фиг.15 иллюстрируется распределение влажности по глубине пиломатериала через 24 часа после начала испытаний при реализации способа-прототипа и разработанного способа (фиг.15). На фиг.16 и фиг.17 иллюстрируется распределение влажности по глубине пиломатериала через 48 часа после начала испытаний при реализации способа-прототипа и разработанного способа (фиг.17). На фиг.18 и фиг.19 иллюстрируется распределение влажности по глубине пиломатериала через 72 часа после начала испытаний при реализации способа-прототипа и разработанного способа (фиг.19).
Устройство содержит: стволы (1) - свежесрубленные деревья без веток и крон, уложенные на лесозаготовительном участке в первый штабель (2). При этом нижние - с большим диаметром, части стволов (1) размещены на первой подставке (3), установленной на земле с одной стороны первого штабеля (2), и приподняты, благодаря линейным размерам первой подставки (3), на несколько - не менее 3-х, градусов, а верхние - с меньшим диаметром, части стволов (1) размещены на второй, с меньшими, по сравнению с первой подставкой (3) линейными размерами, подставки (4), установленной на земле с противоположной стороны первого штабеля (2). При этом под всеми верхними частями стволов (1) первого штабеля (2) на земле установлен первый съемный поддон (5).
Устройство также содержит: бревна (6) - свежесрубленные деревья без веток, крон и верхних частей стволов, удаленные непосредственно перед транспортировкой и уложенные во второй штабель (7) на транспортном средстве (8), имеющем кабину (9), раму (10) и колеса (11). При этом нижние - с большим диаметром, части бревен (6) размещены на третьей подставке (12), установленной на раме (10) транспортного средства (8) с одной стороны второго штабеля (7), и приподняты, благодаря линейным размерам третьей подставки (12), на несколько - не менее 3-х, градусов, а верхние - с меньшим диаметром, части бревен (6) размещены на четвертой, с меньшими, по сравнению с третьей подставкой (12), линейными размерами, подставке (13), установленной на раме (10) транспортного средства (8) с противоположной стороны второго штабеля (7). При этом под всеми верхними частями бревен (6) второго штабеля (7) на раме (10) транспортного средства (8) установлен второй съемный поддон (14).
/
/
/
/
Устройство также содержит: бревна (6) - частично высушенные и с частично удаленными жидкими отходами при транспортировке на транспортном средстве (8), уложенные на лесопильном участке в третий штабель (15). При этом нижние - с большим диаметром, части бревен (6) размещены на пятой подставке (16), установленной на земле с одной стороны третьего штабеля (15), и приподняты, благодаря линейным размерам пятой подставке (16), на несколько - не менее 3-х, градусов, а верхние - с меньшим диаметром, части бревен (6) размещены на шестой, с меньшими, по сравнению с пятой подставкой (16), линейными размерами, подставке (17), установленной на земле с противоположной стороны третьего штабеля (15). При этом под всеми верхними частями бревен (6) третьего штабеля (15) на земле установлен третий съемный поддон (18).
/
Устройство также содержит: пиломатериалы (19) - частично высушенные бревна (6) и с частично удаленными из них жидкими отходами, с удаленной при ошкуривании и оцилиндровке корой и верхним слоем древесины, а также распиленные на заданные по технологическому процессу предприятия сортименты древесины - доски, брусья и др. и уложенные, через соответствующие прокладки (20), в пакеты (21) пиломатериалов в четвертый штабель (22) на лесопильном участке. При этом нижние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (22) пиломатериалов размещены на седьмой подставке (23), установленной на земле с одной стороны четвертого штабеля (22), и приподняты, благодаря линейным размерам седьмой подставки (23), на несколько - не менее 3-х, градусов, а верхние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (21) пиломатериалов размещены на восьмой, с меньшими, по сравнению с седьмой подставкой (23), линейными размерами, подставке (24), установленной на земле с противоположной стороны четвертого штабеля (22). При этом под всеми верхними частями пакетов (21) пиломатериалов четвертого штабеля (22) на земле установлен четвертый съемный поддон (25).
Устройство также содержит предварительную - относительно холодную, но с большими геометрическими размерами, сушильную камеру (26), с устройствами подвода (27) и отвода (28) сушильного агента, в которой пакеты (21) пиломатериалов уложены на подвижных тележках (29), находящихся на наклонном сверху-вниз на несколько - не менее 3-х, градусов, дне (30) предварительной сушильной камеры (26), в пятый штабель (31). При этом нижние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (21) пиломатериалов размещены на более приподнятой - благодаря наклонному дну (30), части подвижной тележке (29), а верхние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (21) пиломатериалов размещены на менее приподнятой - благодаря наклонному дну, части подвижной тележке (29).
Устройство также содержит основную - относительно горячую, но с меньшими геометрическими размерами, чем у предварительной сушильной камеры (26), сушильную камеру (32) с устройствами подвода (33) и отвода (34) сушильного агента, в которой пакеты (21) пиломатериалов уложены на подвижной тележке (29), находящейся на наклонном сверху-вниз на несколько - не менее 3-х, градусов, дне (30), являющемся продолжением наклонного дна предварительной сушильной камеры (26), основной сушильной камеры (32) в шестой штабель (35). При этом нижние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (21) пиломатериалов размещены на более приподнятой - благодаря наклонному дну, части подвижной тележке (29), а верхние - согласно структуре волокон древесины, части пакетов (21) пиломатериалов размещены на менее приподнятой - благодаря наклонному дну, части подвижной тележки (29).
Устройство также содержит первый акустический циклон (36) с первым устройством (37) подачи щепы, полученной в первой дробительной установке (38) их твердых отходов лесозаготовительного производства, первое устройство (39) отвода частично высушенных в первом акустическом циклоне (36) твердых отходов лесозаготовительного производства, первое устройство (40) отвода жидких отходов, выделенных из щепы в первом акустическом циклоне (36), первый фургон (41) - закрытую емкость на колесах, предназначенную для сбора, предварительного хранения и транспортировки сухих отходов, собранных на лесозаготовительном участке и предварительно высушенных в первом акустическом циклоне (36), а также первую передвижную цистерну (42), предназначенную для сбора, предварительного хранения и транспортировки жидких отходов лесозаготовительного производства, собранных с помощью первого акустического циклона (36) и первого съемного поддона (5).
Устройство также содержит второй акустический циклон (43) со вторым устройством (44) подачи щепы, полученной во второй дробительной установке (45) их твердых отходов лесопильного производства, второе устройство (46) отвода частично высушенных во втором акустическом циклоне (43) твердых отходов лесопильного производства, второе устройство (47) отвода жидких отходов, выделенных из щепы во втором акустическом циклоне (43), второй фургон (48) - вторую закрытую емкость на колесах, предназначенную для сбора, предварительного хранения и транспортировки сухих отходов, собранных на лесопильном участке и предварительно высушенных во втором акустическом циклоне (43), а также вторую передвижную цистерну (49), предназначенную для сбора, предварительного хранения и транспортировки жидких отходов лесопильного производства, собранных с помощью второго акустического циклона (43), а также второго (14), третьего (18) и четвертого (25) съемных поддонов.
1
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные первый генератор (50) специальных сигналов, первый усилитель мощности (51) и первый направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (52), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних частей стволов - комелей в сторону верхних частей стволов по волокну - вдоль восходящего тока растворов минеральных веществ.
2
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные второй генератор (53) специальных сигналов, второй усилитель мощности (54) и второй направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (55), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны комелей сверху-вниз по всей площади первого штабеля.
3
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные третий генератор (56) специальных сигналов, третий усилитель мощности (57) и первый направленный всепогодный малогабаритный акустический излучатель (58), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних частей бревен в сторону верхних частей бревен по волокну.
4
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные четвертый генератор (59) специальных сигналов, четвертый усилитель мощности (60) и второй направленный всепогодный малогабаритный акустический излучатель (61), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних частей бревен сверху-вниз по всей площади второго штабеля.
5
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные пятый генератор (62) специальных сигналов, пятый усилитель мощности (63) и третий направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (64), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних частей бревен в сторону верхних частей бревен по волокну.
6
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные шестой генератор (65) специальных сигналов, шестой усилитель мощности (66) и четвертый направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (67), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны комелей сверху-вниз по всей площади третьего штабеля.
7
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные седьмой генератор (68) специальных сигналов, седьмой усилитель мощности (69) и пятый направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (70), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов пиломатериалов по волокну.
8
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные восьмой генератор (71) специальных сигналов, восьмой усилитель мощности (72) и шестой направленный всепогодный крупногабаритный акустический излучатель (73), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов пиломатериалов сверху-вниз по всей площади четвертого штабеля.
9
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные девятый генератор (74) специальных сигналов, девятый усилитель мощности (75) и первый направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (76), при помощи которых в первой части предварительной сушильной камеры (26) соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов пиломатериалов по волокну.
10
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные десятый генератор (77) специальных сигналов, десятый усилитель мощности (78) и второй направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (79), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов пиломатериалов сверху-вниз по всей площади первой части пятого штабеля.
11
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные одиннадцатый генератор (80) специальных сигналов, одиннадцатый усилитель мощности (81) и третий направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (82), при помощи которых во второй части предварительной сушильной камеры (26) соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов пиломатериалов по волокну.
12
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные двенадцатый генератор (83) специальных сигналов, двенадцатый усилитель мощности (84) и четвертый направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (85), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов пиломатериалов сверху-вниз по всей площади второй части пятого штабеля.
12
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные тринадцатый генератор (86) специальных сигналов, тринадцатый усилитель мощности (87) и пятый направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (88), при помощи которых в основной сушильной камере (32) соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов пиломатериалов по волокну.
14
1
4
2
Устройство содержит последовательно электрически соединенные четырнадцатый генератор (89) специальных сигналов, четырнадцатый усилитель мощности (90) и шестой направленный термостойкий крупногабаритный акустический излучатель (91), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов пиломатериалов сверху-вниз по всей площади шестого штабеля.
14
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные первый многоканальный - не менее 3-х каналов, генератор (92) специальных сигналов, первый многоканальный усилитель мощности (93), к соответствующим выходам которого параллельно друг другу подключены несколько - по нечетному, исключающих расположение одного акустического излучателя напротив другого, числу каналов, малогабаритных, давление- и температуростойких акустических излучателей (94), равномерно - на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, расположенных по акустической камере (95) первого акустического циклона (36), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м. При этом первый акустический циклон (36) содержит электродвигатель (96), соединенный с валом (97), на котором на одинаковом угловом расстоянии расположено несколько - не менее 3-х, идентичных друг другу лопастей, а также первое устройство (98) для создания избыточного статического давления в акустической камере (95) первого акустического циклона (36).
15
1
4
2
Устройство также содержит последовательно электрически соединенные второй многоканальный - не менее 3-х каналов, генератор (99) специальных сигналов, второй многоканальный усилитель мощности (100), к соответствующим выходам которого параллельно друг другу подключены несколько - по нечетному числу каналов, малогабаритных, давление- и температуростойких акустических излучателей (101), равномерно - на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, расположенных по акустической камере (102) второго акустического циклона (43), при помощи которых соответственно формируют, усиливают и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м. При этом второй акустический циклон (43) также содержит электродвигатель (103), соединенный с валом (104), на котором на одинаковом угловом расстоянии расположено несколько - не менее 3-х, идентичных друг другу лопастей, а также второе устройство (105) для создания избыточного статического давления в акустической камере (102) второго акустического циклона (43).
При этом дополнительная сушильная камера (26) и основная сушильная камера (32) содержат устройства (106) и (107) соответственно равномерной раздачи и отвода от высушиваемых пакетов пиломатериалов сушильного агента, а основная сушильная камера (32) дополнительно содержит устройство (108) сбора и отвода конденсата, содержащего емкость (109) с холодной водой, водяной насос (110), ребристый - для обеспечения максимальной площади, водовод (111) для холодной воды и желоб (112) для сбора и отвода конденсата, выпавшего с ребристого водовода (111).
Способ реализуется следующим образом.
Со свежесрубленного дерева удаляют ветки и крону. В результате формируют ствол (1) - такой сортимент древесины как бревно с некондиционной - не использующейся при транспортировке и распиловке основной массы, верхней частью, которая удаляется непосредственно перед транспортировкой бревна /2, стр.10/.
1
4
2
Затем стволы (1) укладывают в первый штабель (2) для их предтранспортного хранения на лесозаготовительном участке, первого сбора жидких отходов - древесного сока и т.д. /2, стр.7-8/ в первый поддон (5), установленный около наклоненных вниз верхних частей стволов, и первого предварительного сушения древесины - путем естественного нагрева и обдува стволов атмосферным воздухом, а также воздействием акустических волн в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м, распространяющихся от направленных всепогодных крупногабаритных акустических излучателей (52) и (55) со стороны нижних частей стволов - комелей в сторону верхних частей стволов по волокну - вдоль восходящего тока растворов минеральных веществ, а также со стороны комелей сверху-вниз по всей площади первого штабеля соответственно. При этом комеля всех стволов (1) находятся с одной стороны первого штабеля (2) на первой подставки (3) и приподняты относительно второй подставки (4) на несколько - не менее трех, градусов, по отношению к верхним частям, находящимся на противоположной части первого штабеля (2). Максимальный угол подъема нижних частей стволов (1) в первом штабеле (2) выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшую скорость движения жидких отходов к месту сруба кроны и установки первого поддона (5), а также, чтобы не создавать трудности при рубке верхних частей стволов и захвате бревен - такой сортимент древесины, как стволы с кондиционной верхней частью, погрузчиком в процессе погрузки бревен на транспортное средство (8).
В месте сруба верхней части ствола - бревна с некондиционной верхушкой, в процессе гравитации, капиллярного давления, диффузии и др. /1, стр.148-150/, а также под воздействием акустических волн со стороны нижней части - комеля бревна и со стороны комеля сверху-вниз по всей площади первого штабеля (2), первая, незначительная - не более 5%, часть жидких отходов в виде древесного сока /1, стр.85/ вытекает в первый поддон (5), вторая, более значительная ~10%, часть жидких отходов в виде свободной влаги скапливается в верхней части ствола, третья, существенная ~20% часть жидких отходов в виде свободной влаги скапливается в нижней части ствола по всей его длине, четвертая, основная ~45%, часть жидких отходов в виде свободной влаги распределена по всему объему ствола. Вся эта свободная - несвязанная, влага сосредоточена в полостях клеток древесины и составляет около 70% жидких отходов деревообработки. Пятая часть жидких отходов - связанная влага, составляет не более 30% и сосредоточена в оболочках клеток древесины /1, стр.85/.
Затем рубкой, обеспечивающей более эффективное, по сравнению с распиловкой, отделение жидких отходов, от ствола отделяют некондиционную верхнюю часть со скопившейся там частью свободной влаги и формируют бревно (6) - сортимент древесины с кондиционной верхней частью /1, стр.98/, а также сливают жидкие отходы из первого поддона (5) в первую передвижную цистерну (42) - емкость для жидких отходов лесозаготовительного участка.
В дальнейшем бревна (6) погрузчиком укладывают на транспортное средство (8) с таким расчетом, чтобы нижние части бревен располагались около кабины (9) транспортного средства (8), в районе которой размещено несколько - не менее двух всепогодных малогабаритных акустических излучателей (58) и (61), а также были приподняты, благодаря линейным размерам третьей подставки (12), на несколько - не менее трех градусов относительно верхних частей бревен, находящихся на четвертой подставке (13). При этом максимальный угол подъема нижних частей бревен (6) выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшую скорость движения жидких отходов к месту сруба верхней части ствола и установки второго поддона (14), обеспечить надежность фиксации бревен на транспортном средстве (8) в процессе его движения и чтобы не создавать трудности при захвате бревен (6) погрузочно-разгрузочным средством в процессе их выгрузки на лесопильном участке.
1
4
2
Уложенные во второй штабель (7) бревна (6) - для их транспортировки на лесопильный участок, второго сбора жидких отходов во второй поддон (14), установленный около наклоненных вниз верхних частей бревен, и второго предварительного их сушения - за счет естественного нагрева и обдува бревен атмосферных воздухом; обдува бревен турбулентными и ламинарными потоками воздуха, формирующимися в процессе движения транспортного средства (8); тряски - низкочастотной (НЧ) негармонической вибрации всего второго штабеля (7) бревен (6), образующейся в процессе движения транспортного средства (8), а также воздействием акустических волн в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м, распространяющихся от направленных всепогодных малогабаритных акустических излучателей (58) и (61) со стороны нижних частей бревен в сторону верхних частей бревен по волокну - вдоль восходящего тока растворов минеральных веществ, а также со стороны комелей бревен сверху-вниз по всей площади второго штабеля (7) соответственно.
/
1
4
2
/
/
/
На лесопильном участке сливают жидкие отходы деревообработки из второго поддона во вторую передвижную цистерну (49) - накопительную емкость лесопильного участка, погрузочно-разгрузочным средством снимают частично высушенные бревна (6) с транспортного средства (8) и укладывают их в третий штабель (15) для предраспилочного хранения, третьего сбора жидких отходов в третий поддон (18), установленный около наклоненных вниз верхних частей бревен, благодаря линейным размерам пятой подставки (16) и шестой подставки (17) и третьего предварительного их сушения - путем естественного нагрева и обдува бревен атмосферным воздухом, а также воздействием на них акустических волн в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м, распространяющихся от направленных всепогодных крупногабаритных акустических излучателей (64) и (67) со стороны нижних частей бревен (6) в сторону верхних частей бревен по волокну - вдоль восходящего тока растворов минеральных веществ, а также со стороны комелей сверху-вниз по всей площади третьего штабеля (15) соответственно. При этом комеля всех бревен (6) находятся с одной стороны третьего штабеля и приподняты, благодаря линейным размерам пятой подставки (16) на несколько - не менее трех градусов, по отношению к верхним частям, находящимся на шестой подставке (17) противоположной части третьего штабеля (15). Максимальный угол подъема нижних частей бревен (6) в третьем штабеле (15) выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшую скорость движения жидких отходов к месту верхней части ствола и установки третьего поддона (18), а также, чтобы не создавать трудности при захвате бревен погрузочно-разгрузочным средством в процессе погрузки бревен на транспортер лесопильного цеха.
1
2
Одновременно с этим на лесозаготовительном участке ветви и кроны свежесрубленных деревьев, а также верхние части их стволов помещают в первую дробительную установку (38), с выхода которой измельченные в щепу твердые отходы лесозаготовительного производства подают при помощи устройства (37) в первый акустический циклон (36). С помощью электродвигателя (96) и нескольких равномерно расположенных на соединительном валу (97) лопастей приводят во вращение щепу, находящуюся в акустической камере (96), при помощи устройства (98) создают в акустической камере (96) избыточное давление P не менее 0,5 атм, а при помощи последовательно электрически соединенных первого многоканального - не менее 3-х каналов, генератора (92), первого многоканального - по числу каналов многоканального генератора (92), усилителя мощности (93) и нескольких - по числу каналов многоканального генератора (92), акустических излучателей создают в акустической камере (95) интенсивное - интенсивностью не менее 100 Вт/м, акустическое поле.
Под воздействием центробежных сил, акустического поля, а также избыточного статического давления, из щепы выделяют жидкие отходы лесозаготовительного производства, которые в дальнейшем, с помощью первого устройства (40) отвода жидких отходов, подают в первую передвижную цистерну (42). Одновременно с этим частично высушенную в первом акустическом циклоне (36) щепу, с помощью устройства (39) отвода частично высушенных твердых отходов лесозаготовительного производства, подают в первый фургон (41). В дальнейшем жидкие и твердые отходы лесозаготовительного производства направляют в другие и смежные производства - приготовление лекарственных препаратов и т.д., выпуск древесного угля и т.д. соответственно.
/
1
4
2
После распиловки частично высушенных в первом (2), втором (7) и третьем (15) штабелях, бревен (6) полученные пиломатериалы (19) маркируют и укладывают через прокладки (20) в пакеты (21) четвертого штабеля (22) таким образом, чтобы более нижние, согласно структуре древесины, части пиломатериалов (19) находились с одной стороны пакета (21) пиломатериалов, а более верхние части пиломатериалов (19) находились с противоположной стороны пакетов (21) пиломатериалов. Укладка в четвертый штабель (22) пакетов (21) пиломатериалов (19) производится с целью их послераспиловочного хранения, четвертого сбора жидких отходов в четвертый поддон (25), установленный около наклоненных вниз верхних частей пиломатериалов, и четвертого предварительного их сушения - путем естественного нагрева и обдува пакетов пиломатериалов атмосферным воздухом, а также воздействием акустических волн в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м, распространяющихся от направленных всепогодных крупногабаритных акустических излучателей со стороны нижних частей пиломатериалов в сторону верхних частей пиломатериалов по волокну, а также со стороны нижних частей сверху-вниз по всей площади четвертого штабеля. При этом нижние части всех пиломатериалов находятся с одной стороны четвертого штабеля и приподняты на несколько - не менее трех, градусов, по отношению к верхним частям, находящимся на противоположной стороне четвертого штабеля (22). Максимальный угол подъема нижних частей пиломатериалов в четвертом штабеле выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшую скорость движения жидких отходов к месту распиловки и установки четвертого поддона, а также чтобы не создавать трудности при захвате пакетов пиломатериалов погрузчиком в процессе погрузки пакетов пиломатериалов в предварительную сушильную камеру.
2
2
Одновременно с этим на лесопильном участке обрезки древесины и другие сухие отходы производства помещают во вторую дробительную установку (45), с выхода которой измельченные в щепу твердые отходы лесопильного производства подают при помощи устройства (44) - второго транспортера, во второй акустический циклон (43). С помощью второго электродвигателя (103) и нескольких равномерно расположенных на втором соединительном валу (104) лопастей приводят во вращение щепу, находящуюся во второй акустической камере (102), при помощи второго устройства (105) создают во второй акустической камере (103) второго акустического циклона (43) избыточное давление Р не менее 0,5 атм, а при помощи последовательно электрически соединенных второго многоканального - не менее 3-х каналов, генератора (99), второго многоканального - по числу каналов второго многоканального генератора (99), усилителя мощности (100) и нескольких - по числу каналов второго многоканального генератора (99), акустических излучателей создают в акустической камере (102) интенсивное - интенсивностью не менее 100 Вт/м, акустическое поле.
Под воздействием центробежных сил, акустического поля, а также избыточного статического давления, из щепы выделяют жидкие отходы лесопильного производства, которые в дальнейшем, с помощью второго устройства (47) отвода жидких отходов, подают во вторую передвижную цистерну (49). Одновременно с этим частично высушенную во втором акустическом циклоне (43) щепу, с помощью устройства (46) отвода частично высушенных твердых отходов лесопильного производства, подают во второй фургон (48). В дальнейшем жидкие и твердые отходы лесопильного производства направляют в другие и смежные производства.
Затем погрузчиком пакеты (21) пиломатериалов размещают на подвижных тележках (29), соединенных между собой жесткими сцепками (двойная линия на фиг.2), обеспечивающими сохранение заданного расстояния между подвижными тележками (29) и пакетами (21) пиломатериалов соответственно, а также удобство подвоза, отвоза и транспортировки по наклонному дну (30) предварительной сушильной камеры (26) и основной сушильной камеры (32), и подвозят их по рельсам ко входу предварительной сушильной камеры (26).
Благодаря наклонному дну (30), жестким сцепкам и действию силы тяжести подвижные тележки (29) с пакетами (21) пиломатериалов сами вкатываются на заданное расстояние внутрь первой - ближней к входной двери, части предварительной сушильной камеры (26). При этом ранее находившиеся пакеты (21) пиломатериалов из первой части предварительной сушильной камеры (26) автоматически перемещаются во вторую - дальнюю от входной двери, часть предварительной сушильной камеры (26); ранее находившиеся пакеты (21) пиломатериалов из второй части предварительной сушильной камеры (26) перемещаются в основную сушильную камеру (32), а ранее находившиеся пакеты (21) пиломатериалов в основной сушильной камере (32) перемещаются на выход из основной сушильной камеры (32).
В предварительной сушильной камере (26), благодаря устройствам (27) и (10), осуществляется подвод сушильного агента, его равномерная - благодаря конструкции нагнетающих вентиляторов и их пространственному размещению в дополнительной сушильной камере (26), раздача пакетам (21) вентиляторов и их пространственному размещению в дополнительной сушильной камере (26), отвод от высушиваемых пакетов (21) пиломатериалов. При этом сушильный агент подается во вторую - дальнюю от входной двери, более сухую и более теплую часть предварительной сушильной камеры, забирается из первой - ближней к входной двери, части предварительной сушильной камеры, а в качестве сушильного агента используется воздушная смесь, содержащая часть атмосферного воздуха и часть отводимого через устройство (34) из основной сушильной камеры (32) сушильного агента - частично охлажденного и частично увлажненного в процессе окончательной сушки пакетов (21) пиломатериалов.
9
1
4
2
С помощью девятого генератора (74), девятого усилителя мощности (75) и первого направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (76) в первой части предварительной сушильной камеры (26) формируют и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов (21) пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов (21) пиломатериалов по волокну.
10
1
4
2
С помощью десятого генератора (77), десятого усилителя мощности (78) и второго направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (79) в первой части предварительной сушильной камеры (26) формируют и излучают акустические волны на частоте Р в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов (21) пиломатериалов сверху-вниз по всей площади первой части пятого штабеля (31).
1
4
2
С помощью одиннадцатого генератора (80), одиннадцатого усилителя мощности (81) и третьего направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (82) во второй части предварительной сушильной камеры (26) формируют и излучают акустические волны на частоте Гц в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов (21) пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов (21) пиломатериалов по волокну.
12
4
2
С помощью двенадцатого генератора (83), двенадцатого усилителя мощности (84) и четвертого направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (85) во второй части предварительной сушильной камеры (26) формируют и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов (21) пиломатериалов сверху-вниз по всей площади второй части пятого штабеля (31).
0
9
11
При этом разностная частота F=F-P акустических колебаний в дополнительной сушильной камере (26) соответствует собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры, что вызывает ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги - стряхивание и т.д., с поверхности пиломатериалов.
Под воздействием акустических волн, так же как в первом (2), втором (7), третьем (15) и четвертом (22) штабелях, происходит: оживление (разрыхление) структуры древесины и стимулирующее воздействие на влагу, в первую очередь - на свободную влагу. При этом основной движущейся силой перемещения влаги будет механическое воздействие акустическими волнами. Кроме того, влага (осмотическая, капиллярная и диффузионная /1, стр.149/) в древесине перемещается в виде фильтрационного движения под воздействием: силы тяжести, гидростатического давления и путем капиллярного всасывания. Таким образом, траектории движения свободной влаги выглядят как расходящиеся от центра к периферии кривые с началом в нижней части ствола, бревна и т.д., т.е. в виде наклоненного букета цветов.
Кроме того, под действием равномерно движущего в предварительной сушильной камере (26) сушильного агента происходит испарение из древесины влаги - оставшейся свободной и связанной за счет теплообмена:
сушильный агент отдает часть заключающейся в нем теплоты древесине и, следовательно, охлаждается. При этом продвижение влаги совпадает с направлением теплового потока в древесине - влага перемещается от большей температуры к меньшей, от большего давления к меньшему и т.д.
В основной сушильной камере (32), благодаря устройствам (33) и (34), осуществляется подвод сушильного агента с заданными параметрами: температура, влажность и т.д., его равномерная - благодаря конструкции нагнетающих вентиляторов и их пространственному размещению в основной сушильной камере (32), раздача пакетам (21) пиломатериалов и его равномерный - благодаря конструкции вытяжных вентиляторов и их пространственному размещению в основной сушильной камере (32), отвод от высушиваемых пакетов (21) пиломатериалов. При этом в качестве сушильного агента используется газообразная среда - нагретый воздух, продукты сгорания или перегретый пар.
1
4
С помощью тринадцатого генератора (86), тринадцатого усилителя мощности (87) и пятого направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (88) в основной сушильной камере (32) формируют и излучают акустические волны на частоте Fn в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны нижних пакетов (21) пиломатериалов в сторону верхних частей пакетов (21) пиломатериалов по волокну.
12
1
4
2
С помощью четырнадцатого генератора (89), четырнадцатого усилителя мощности (90) и шестого направленного термостойкого крупногабаритного акустического излучателя (81) в основной сушильной камере (32) формируют и излучают акустические волны на частоте F в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м со стороны верхних частей пакетов (21) пиломатериалов сверху-вниз по всей площади шестого штабеля (35). При этом физические процессы удаления из пакетов (21) пиломатериалов (19) оставшейся части свободной влаги и основной массы связанной влаги - аналогичны вышеописанным.
Для поддержания параметров сушильного агента в заданных кондициях (влажность и т.д.) - с целью удаления связанной влаги из пиломатериалов, в верхней части (под потолком) основной сушильной камеры (32) по ребристому - для обеспечения максимальной площади соприкосновения с сушильным агентом при ограниченных линейных размерах, водоводу (111) прокачивается, благодаря водяному насосу (110), холодная вода из постоянно охлаждаемой емкости (109) с холодной водой. Образовавшийся на ребрах ребристого водовода (111) конденсат падает в желоб (112), собирается и отводится в емкость (109) с холодной водой.
После окончания процесса сушки плавно прекращается, благодаря устройству (33), подвод сушильного агента в основную сушильную камеру (32), а также прекращается, путем отключения электропитания от соответствующих генераторов и соответствующих усилителей мощности, излучение акустических волн. В дальнейшем высушенные до заданных кондиций (влажность и т.д.) пиломатериалы (19) в пакетах (21) оправляются потребителю.
Отличительными признаками заявляемого способа является следующее.
1. Верхняя часть ствола свежесрубленного дерева со скопившейся в ней свободной влагой в процессе первой предварительной сушки удаляется непосредственно перед транспортировкой.
2. Нижние части стволов в первом, втором и третьем штабелях приподняты на несколько - не менее 3, градусов, по сравнению с верхними частями стволов, одновременно обеспечивающих их надежный захват погрузочным средством.
3. Бревна на транспортном средстве уложены своими нижними частями к кабине транспортного средства, на которой установлены малогабаритные всепогодные акустические излучатели.
4. Укладка пиломатериалов в штабеля производится с учетом волокнистой структуры древесины - более нижние части древесины находятся с одной стороны соответствующего штабеля, на которую воздействуют акустическими волнами, а более верхние части древесины - с противоположной стороны соответствующего штабеля.
5. Более нижние части древесины в пиломатериалах в четвертом штабеле, в основной и дополнительной сушильных камерах приподняты на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с более верхними частями древесины в пиломатериалах, обеспечивающих одновременно их надежный захват погрузочно-разгрузочным средством.
6. Кора удаляется одновременно с камбием и тонким слоем поверхности древесины, а также со свободной влагой, скопившейся в них в процессе трех предварительных сушек древесины.
7. Дополнительно из верхних частей стволов свежесрубленных деревьев, веток, коры с камбием и тонкого верхнего слоя древесины в акустических циклонах под действием центробежных сил и акустических волн выделяются жидкие отходы деревообработки.
8. Дополнительно предварительно высушенные опилки и другие твердые отходы деревообработки, составлявшие ранее цельную древесину, направляются в смежное производство.
1
4
2
9. Дополнительно осуществляют воздействие на стволы свежесрубленных деревьев без сучьев и крон в первом штабеле, на бревна во втором и третьем штабелях, на пиломатериалы в четвертом штабеле, а также на пиломатериалы пятом и шестом штабелях, соответственно, акустическими колебаниями в диапазоне частот от 2×10 Гц до 5×10 Гц интенсивностью не менее 100 Вт/м от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля.
10. Разностная частота акустических колебаний в дополнительной сушильной камере соответствует собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры, что вызывает ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги с поверхности пиломатериалов.
11. Дополнительно при втором предварительном сушении пиломатериалов в дополнительной сушильной камере используют часть удаляемого из основной сушильной камеры сушильного агента.
Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".
Анализ известных технических решений, с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.
Признаки 1, 2, 4-7, 9 являются новыми и неизвестно их использование для комплексного сушения древесины при использовании волн различной физической природы: акустических, электромагнитных, вибрационных и т.д.
Признаки 3, 10 является известными, однако не известно их использование для сушки древесины.
Признак 8, 11 является известным при сушке древесины.
Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с хорошо известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - качественно: равномерно, без внутренних и внешних деформаций, осуществлять сушку древесины, значительно - в несколько раз, сокращать продолжительность сушки древесины, существенно - на порядок, уменьшать энергозатраты на сушку единицы объема древесины, а также эффективно использовать жидкие и твердые отходы древесины в других и смежных производствах. При этом предложено следующее.
1. Качественно - (равномерно, без внутренних и внешних деформаций) осуществлять сушку древесины, достигается за счет того, что:
- предварительную (температура мягкая) сушку древесины осуществляют последовательно и на нескольких этапах: в первом, втором, третьем, четвертом и пятом штабелях;
- основную (температура жесткая) сушку осуществляют в шестом штабеле уже при практически полностью высушенной древесине;
- под воздействием акустических волн и вибрации осуществляют стимулирующее воздействие на древесину и поток свободной влаги в ней;
- свободную влагу под воздействием акустических волн равномерно выдавливают на поверхность древесины начиная с центра к периферии и т.д.
2. Значительно - в несколько раз, сокращать продолжительность сушки древесины, достигается за счет того, что:
- осуществляют последовательно и на нескольких этапах предварительную сушку древесины параллельно со всеми основными этапами лесозаготовительного и лесопильного производств;
- основную сушку осуществляют уже при практически полностью высушенной древесине;
- нижние части стволов (в первом штабеле), бревен (во втором и третьем штабелях) и пакетов пиломатериалов (в четвертом и пятом и шестом штабелях) приподнимают на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с верхними частями, что повышает скорость движения влаги;
- укладку пиломатериалов в четвертом, пятом и шестом штабелях осуществляют с учетом волокнистой структуры древесины, что повышает скорость движения влаги;
- осуществляют воздействие на стволы, бревна и пакеты пиломатериалов акустическими колебаниями от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля и т.д.
- разностная частота акустических колебаний в дополнительной сушильной камере соответствует собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры, что вызывает ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги с поверхности пиломатериалов и т.д.
3. Существенно - на порядок, уменьшать энергозатраты на сушку единицы объема древесины, достигается за счет того, что:
- осуществляют последовательно и на нескольких этапах предварительную сушку древесины параллельно со всеми основными этапами лесозаготовительного и лесопильного производств;
- основную сушку осуществляют уже при практически полностью высушенной древесине;
- осуществляют воздействие на стволы, бревна и пакеты пиломатериалов акустическими колебаниями от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля и т.д.
- разностная частота акустических колебаний в дополнительной сушильной камере соответствует собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры, что вызывает ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги с поверхности пиломатериалов;
- кора удаляется одновременно с камбием и тонким слоем поверхности древесины, а также со свободной влагой, скопившейся в них в процессе трех предварительных сушек древесины;
- при втором предварительном сушении пиломатериалов в дополнительной сушильной камере используют часть удаляемого из основной сушильной камеры сушильного агента и т.д.
4. Эффективно использовать жидкие и твердые отходы древесины в других и смежных производствах, достигается за счет того, что:
- сбор жидких отходов древесины осуществляют последовательно и на нескольких этапах: в первом, втором, третьем и четвертом штабелях, а также в первом и втором акустических циклонах;
- нижние части стволов (в первом штабеле), бревен (во втором и третьем штабелях) и пакетов пиломатериалов (в четвертом штабеле) приподнимают на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с верхними частями, что повышает скорость движения влаги;
- дополнительно из верхних частей стволов свежесрубленных деревьев, веток, коры с камбием и тонкого верхнего слоя древесины в акустико-электромагнитных циклонах под действием центробежных сил, акустических и электромагнитных волн выделяют жидкие отходы деревообработки;
- дополнительно предварительно высушенные опилки и другие твердые отходы деревообработки направляют в смежное производство и т.д.
Промышленные испытания разработанного способа комбинированной сушки древесины с использованием волн различной физической природы производились в 2007-2009 гг. в Республике Корея, Республике Вьетнам и в Российской Федерации. При этом в качестве объекта сушки использовались различные породы древесины: сосна, береза, осина и т.д.
Пример реализации способа.
В Российской Федерации расширенные промышленные испытания проводились в компании «ЛЕСКО» (Брянская область) и в компании «МАРИТАЛ» (Республика Марий Эл) в период с марта по октябрь 2009 г.
0
1
2
На фиг.9 в виде кривых линий иллюстрируется процесс сушки бревен сосны: длина бревна - 6 м, диаметром средней части бревна (L) - 400 мм, у способа-прототипа (пунктирные линии) и у разработанного способа (сплошные линии) в следующие временные интервалы: Т - начало испытаний (16.05.2009 г., влажность (W) на поверхности бревна - 45%, влажность в центре бревна - 75%), Т - середина (по изменению влажности древесины) процесса сушки (60 суток - у способа-прототипа и 6 суток у разработанного способа) и Т - окончание (по изменению влажности древесины) испытаний (120 суток - у способа-прототипа и 12 суток - у разработанного способа).
2
1
Как видно из фиг.9, эффективность сушки (частные показатели: продолжительность сушки и равномерность сушки) древесины (бревна из сосны) у разработанного способа значительно выше, чем у способа-прототипа. В частности, при реализации разработанного способа через 12 суток (сплошная линия на временном интервале Т) влажность поверхности древесины составляла 15%, а на глубине 200 мм (центр бревна) - 20%, в то время как у способа-прототипа (через 120 суток) - 25% и 35% соответственно. Кроме того, динамика сушки при реализации разработанного способа отличается от динамики сушки у способа-прототипа. Например через 6 суток (сплошная линия на временном интервале T) влажность поверхности, среднего слоя и центра древесины практически выровнялась - за счет вытеснения свободной влаги из центра на периферию, и находилась в пределах 35-40%. В то время как у способа-прототипа (через 60 суток) - влажность на поверхности древесины (35%) существенно (на 15%) отличалась от влажности в центре (50%).
На фиг.10 в виде кривых линий иллюстрируется изменение веса (ΔМ) пиломатериалов - сосновых досок длиной 6 м, шириной 200 мм и толщиной 40 мм, находящихся сверху, снизу и в середине пакета пиломатериалов у способа-прототипа (пунктирные линии) и у разработанного способа (сплошные линии) в течение 60 часов. Как видно из фиг.10, эффективность сушки (частный показатель: уменьшение веса доски) древесины у разработанного способа значительно выше, чем у способа-прототипа. В частности, при реализации разработанного способа через 60 часов вес верхней доски в пакете уменьшился на 44%, в то время как у способа-прототипа - на 9% (выигрыш 35%), а вес нижней доски в пакете уменьшился соответственно на 33% и 3% (выигрыш у разработанного метода 30%).
На фиг.11 в виде кривых линий иллюстрируется изменение влажности (ΔW) пиломатериала - одиночных сосновых досок длиной 6 м, шириной 200 мм и толщиной 40 мм на глубине 20 мм у способа-прототипа (пунктирная линия) и у разработанного способа (сплошная линия) в течение 15 часов. Как видно из фиг.11, эффективность сушки (частный показатель: уменьшение влажности доски) древесины у разработанного способа значительно выше, чем у способа-прототипа. В частности, при реализации разработанного способа через 15 часов влажность на глубине 20 мм уменьшилась на 15%, в то время как у способа-прототипа - на 1% (выигрыш 14%).
Как видно из фиг.12 и фиг.13, в начальный момент времени влажность W на поверхности оцилиндровки составляла в обоих случаях 30%, а влажность в центре оцилиндровки в обоих случаях составляла 85%. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о корректности последующих сравнительных измерений.
Как видно из фиг.15, при реализации разработанного способа через 24 часа влажность на поверхности древесины составляла ~40%, в то время как у способа-прототипа (фиг.14) ~25% (разница «+15»%). Как видно также из фиг.15, при реализации разработанного способа через 24 часа влажность в центре образца древесины составляла ~50%, в то время как у способа-прототипа (фиг.14) ~65%) (разница «-15»%). Кроме того, как видно также из фиг.15, при реализации разработанного способа через 24 часа влажность на глубине ~10 мм составляла ~30%, в то время как на поверхности древесины ~40%. Таким образом, через 24 часа после начала сравнительных испытаний оказалось, что динамика сушки древесины при реализации разработанного способа (фиг.15) существенно отличается от динамики сушки у способа-прототипа (фиг.14). Это выражается, в первую очередь, в резком уменьшении (~ на 40-45%, по сравнению ~ с 20-25% - у способа-прототипа) влажности в центре древесины и резком возрастании влажности на поверхности древесины - за счет акустического выдавливания свободной влаги из центра пиломатериала на его периферию.
Как видно из фиг.17, через 48 часов после начала акустического воздействия на оцилиндровку влажность поверхности, среднего слоя и центра древесины практически выровнялась - за счет вытеснения свободной влаги из центра на периферию, и находилась в пределах ~15-30%. В то время как у способа-прототипа (фиг.16) - влажность на поверхности оцилиндровки (~18%) существенно (~ на 40%) отличалась от влажности в центре оцилиндровки (~58%).
Как видно из фиг.19, при реализации разработанного способа через 3 суток влажность на поверхности древесины составляла ~7%, а на глубине ~30 мм (центр оцилиндровки) ~15%, в то время как у способа-прототипа (фиг.18) через этот же период ~15% и ~45% соответственно.
Таким образом, изложенные предложения позволяли осуществлять следующее.
1. Качественно осуществлять сушку древесины, достигнуто за счет того, что:
- предварительную сушку древесины осуществляли последовательно и на нескольких этапах: в первом, втором, третьем, четвертом и пятом штабелях;
- основную (температура жесткую) сушку осуществляли в шестом штабеле уже при практически полностью высушенной древесине;
- под воздействием акустических волн и вибрации осуществляли стимулирующее воздействие на древесину и поток свободной влаги в ней;
- свободная влага под воздействием акустических волн равномерно выдавливается на поверхность древесины начиная с центра к периферии и т.д.
2. Значительно - в несколько раз, сократить продолжительность сушки древесины, достигнуто за счет того, что:
- осуществляли последовательно и на нескольких этапах предварительную сушку древесины параллельно со всеми основными этапами производств;
- основную сушку осуществляли уже при практически полностью высушенной древесине;
- нижние части стволов, бревен и пакетов пиломатериалов приподнимали на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с верхними частями;
- укладку пиломатериалов в четвертом, пятом и шестом штабелях осуществляли с учетом волокнистой структуры древесины;
- осуществляли воздействие на стволы, бревна и пакеты пиломатериалов акустическими колебаниями от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля и т.д.
- разностная частота акустических колебаний в дополнительной сушильной камере соответствовала собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры, чем вызывало ее механическую вибрацию, под действием которой происходит более интенсивное удаление влаги с поверхности пиломатериалов и т.д.
3. Существенно - на порядок, уменьшение энергозатрат на сушку единицы объема древесины, достигнуто за счет того, что:
- осуществляли последовательно и на нескольких этапах предварительную сушку древесины параллельно со всеми основными этапами производств;
- основную сушку осуществляли уже при практически полностью высушенной древесине;
- осуществляли воздействие на стволы, бревна и пакеты пиломатериалов акустическими колебаниями от их нижних частей до их верхних частей, а также сверху-вниз по всей площади каждого штабеля и т.д.
- разностная частота акустических колебаний в дополнительной сушильной камере соответствовала собственной резонансной частоте дополнительной сушильной камеры;
- кора удалялась одновременно с камбием и тонким слоем поверхности древесины, а также со свободной влагой, скопившейся в них в процессе трех предварительных сушек древесины;
- при втором предварительном сушении пиломатериалов в дополнительной сушильной камере использовали часть удаляемого из основной сушильной камеры сушильного агента и т.д.
4. Эффективно использовать жидкие и твердые отходы древесины в других и смежных производствах, достигнуто за счет того, что:
- сбор жидких отходов древесины осуществляли последовательно и на нескольких этапах: в первом, втором, третьем и четвертом штабелях, а также в первом и втором акустических циклонах;
- нижние части стволов, бревен и пакетов пиломатериалов приподнимали на несколько - не менее трех, градусов, по сравнению с верхними частями;
- дополнительно из верхних частей стволов свежесрубленных деревьев, веток, коры с камбием и тонкого верхнего слоя древесины в акустических циклонах под действием центробежных сил и акустических волн выделяли жидкие отходы деревообработки;
- дополнительно предварительно высушенные опилки и другие твердые отходы деревообработки направляли в смежное производство и т.д.
Источники информации
1. Кречетов И.В. Сушка древесины. - Учебное пособие для высших учебных заведений. - М.: Бриз, 1997, 500 с.
2. Рыкунин С.Н., Кандалина Л.Н. Технология деревообработки. - Учебник для образовательных учреждений. - М.: Академия, 2008, 350 с.