СПОСОБ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ДРЕВЕСНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR WOOD TIMBER VACUUM DRYING

Изобретение может использоваться для сушки пиломатериалов древесины всех пород при любой толщине, любых значениях длины и ширины досок, от любой начальной до заданной конечной влажности.
Известен способ сушки изделий из древесины путем их нагрева до температуры 90-120° С в поле СВЧ частотой 0,03-60 ГГц в воздушной среде при напряженности поля 10-800 В/см и времени нагрева 10-1200 с [А.с. СССР 1183798, F26В 3/34, 1985 г.].
Известен способ сушки капиллярно-пористых материалов путем их нагревания в электрическом поле высокой частоты и воздействия ультразвуковыми колебаниями путем амплитудной модуляции электрических высокочастотных колебаний гармоническими колебаниями ультразвуковой частоты по отношению к эквивалентной добротности контура, в поле конденсатора которого помещают капиллярно-пористый материал [Пат. РФ № 2013724, F26В 7/00, 1994 г.].
10
Известны (СВЧ-энергетика, под ред. Э. Окресса. - М.: Мир, 1971, т. 2, стр. 183-202) волноводные установки СВЧ-сушки пиломатериалов, типа "Меандр", в которых кпд процесса сушки превышает 0,8, а с учетом кпд мощных СВЧ-генераторов 0,7 полный кпд установки превышает 0,5. Высокий кпд процесса сушки, в сравнении с установками, использующими резонансные камеры, здесь достигается, во-первых, благодаря тому, что при распространении волны в волноводе, имеющем сечение, соответствующее распространению волны типа Н, рассеивание энергии в стенках волновода составляет доли процента, и, во-вторых, сушимый материал, проходя в волновод через осевую щель в его широкой стенке, всегда находится в максимуме распределения поля. Основными недостатками установки типа "Меандр" являются:
- прохождение доски через волновод под прямым углом к его оси вызывает существенное отражение падающей волны от доски, что, с одной стороны, приводит к снижению кпд установки, а с другой - к нарушению нормальной работы магнетрона СВЧ-генератора; этот фактор ограничивает сушку пиломатериалов как толщиной доски (не более 20 мм), так и начальной ее влажностью (менее 20-25%);
- различные уровни мощности СВЧ-электромагнитных волн, подаваемые на сушимый материал с разных сторон, снижают равномерность распределения в нем поля и, следовательно, приводят к возникновению внутренних напряжений в доске, что ограничивает допустимое значение мощности СВЧ-генератора и, соответственно, скорость сушки, то есть производительность установки;
- зависимость мощности каждого последующего облучения от текущей влажности пиломатериала и от распределения влажности по сечению доски делает практически невозможным оптимизацию процесса и управление им.
Известно (Н.Я. Фельдман. Некоторые вопросы сушки древесины в микроволновом поле. "Деревообрабатывающая промышленность", 6/96), что ввод доски в волновод не под прямым углом, а под углом 50-70° к перпендикуляру уменьшает отраженную доской мощность, что позволяет снять ограничения по толщине и начальной влажности доски, присущее установкам типа "Меандр".
Известен способ сушки пиломатериалов (патент РФ на изобретение №20660276 26В 3/347) в СВЧ-печи, в котором предусмотрена СВЧ-конвейерная камера, в которую непрерывно подают с помощью конвейерной ленты пристыкованные один к другому пакеты пиломатериалов, часть пакета, находящуюся в печи нагревают до 80°С, контролируя температуру с помощью радиометра, а после выхода очередного пакета из камеры его доски (брусья) кладут с зазорами на стеллаж, где их сушат и охлаждают с помощью окружающего воздуха, замеряют их влажность, после чего вновь собирают в пакет и, пристыковывая к последнему входящему в камеру пакету, вновь вводят в СВЧ-камеру сушки, повторяя этот процесс до достижения требуемой конечной влажности пиломатериалов.
Недостатками этой установки являются, во-первых, использование резонансной камеры для СВЧ-сушки древесины. Но кпд процессов СВЧ-нагрева и сушки древесины в такой камере не превосходит 0,2. Вторым недостатком этой установки является очень большой объем вспомогательных операций.
Известно (Н.Я. Фельдман. Принципы построения эффективных волновых установок для микроволновой сушки древесины. "Деревообрабатывающая промышленность", 1/2000), что равная мощность на входе всех волноводных камер, через которые последовательно проходит сушимый материал, может быть достигнута параллельным подключением (через разветвитель) к генератору, по крайней мере, четырех камер. При этом последовательное подключение к каждой из них еще одной, двух камер, создавая дополнительные второй, третий ряды сушки, обеспечивает практически полное использование мощности СВЧ-генератора. Подключение между последовательно включенными камерами измерителя мощности позволяет определять, вне зависимости от мощности СВЧ-генератора и характеристик (порода, влажность, ширина, толщина) сушимого в предыдущих рядах материала, фактически подаваемую мощность на вход камер каждого ряда сушки, что делает возможным управление процессом путем изменения скорости движения транспортера каждого ряда сушки. Это устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемой установке и поэтому выбрано в качестве ближайшего аналога.
Его недостатками являются:
- подача мощности на сушимый материал при прохождении доской (брусом) всех камер сушки осуществляется постоянно с одной и той же стороны, что создает значительную неравномерность распределения поглощенной мощности по сечению доски;
- в ряде случаев число последовательно проходимых доской камер сушки недостаточно для достижения за один проход требуемой влажности, что приводит к необходимости возврата доски в начало установки для ее повторной сушки, в этом случае имеет место потеря энергии на повторный нагрев досок и существенно возрастают трудозатраты;
- измерение мощности СВЧ-колебаний между камерами соседних рядов в интересах управления процессом сушки в данном проходе не предусматривает одновременное измерение текущей влажности доски, не предусмотрены также измерения, определяющие момент завершения сушки по достижению заданной конечной влажности.
Известно (проф. И.В. Кречетов. Сушка древесины. М.: Издание "Бриз", 1997 г., стр. 428), что при СВЧ-сушке древесины резко сокращается опасность растрескивания материала, благодаря чему продолжительность сушки как хвойных, так и лиственных пиломатериалов сокращается в 10-20 раз и более. Но недостатком СВЧ-сушки является низкий кпд установки, то есть высокие удельные энергозатраты при сушке и сложность управления процессом сушки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результату является способ сушки древесины, включающий нагревание древесины в камере до начальной температуры, меньшей, чем температура кипения влаги, содержащейся в древесине при начальном давлении в камере, вакуумирование камеры до заданного пониженного давления, величина которого меньше значения давления вскипания влаги при начальной температуре, конденсацию и/или удаление парогазовой среды и отвод выделяющейся влаги, отличающийся тем, что после вакуумирования камеры до заданного пониженного давления, изменением давления, и/или конденсацией, и/или удалением парогазовой среды в камере, и/или удалением влаги из камеры, и/или нагреванием древесины создают в камере условия, соответствующие периоду сушки с постоянной скоростью, а во время переходного процесса от периода сушки с постоянной скоростью к периоду сушки с падающей скоростью нагреванием древесины начинают повышение температуры до величины, не превышающей предельного значения, и продолжают обработку древесины до достижения значения относительной влажности среды в камере, при котором величина остаточной влажности древесины не превышает заданной конечной влажности [Заявка РФ № 96113721/06, F26В 5/04, БИ № 24 от 27.08.98 г.]
Недостатком этого способа является низкое кпд, так как создавать вакуум приходится в больших объемах, в чем нет необходимости при единичной сушке пиломатериалов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение кпд.
Поставленный технический результат достигается тем, что перед сушкой древесных пиломатериалов, заключающейся в создании в зоне нахождения пиломатериалов пониженного давления в пределах от 5 до 150 мм рт.ст. и температуры в пределах на 5-25°С больше, чем температура вскипания влаги при заданном пониженном давлении, древесный пиломатериал помещают в герметичную продолговатую оболочку, открытую с одной из торцевых сторон горловину, через которую внутреннюю полость оболочки соединяют с вакуум-насосом.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, где позицией 1 показан пиловочник (пиломатериал); позицией 2 - герметичная продолговатая оболочка с открытой с одной из торцевых сторон горловиной 3.
Предлагаемый способ вакумной сушки заключается в создании в зоне нахождения пиломатериалов пониженного давления в пределах от 5 до 150 мм рт.ст. и температуры в пределах на 5-25°С больше, чем температура вскипания влаги при заданном пониженном давлении. С целью интенсификации процесса температура может быть значительно выше указанных пределов. Перед сушкой древесный пиломатериал 1 помещают в герметичную продолговатую оболочку 2, открытую с одной из торцевых сторон горловину 3. После этого пиловочник, размещенный в оболочке, помещается в термокамеру, которая может работать как на СВЧ излучениях, так и по конвекционному принципу (термокамера на чертеже не показана). В предлагаемом случае вариант СВЧ сушки предпочтительнее, так как при нем обеспечивается прогрев материала во всем объеме пиломатериала. Это предотвращает растрескивание верхних слоев пиломатериала, которое чаще всего происходит при конвекционной сушке, при которой сначала сохнут верхние слои материала. Через горловину 3 внутренняя полость оболочки 2 соединяется с вакуум-насосом. С одновременным включением термокамеры включается вакуум-насос (поледний на чертеже не показан). Время сушки определяется влажностью древесины, до которой необходимо ее довести. После доведения древесины до необходимой влажности термокамера выключается. Герметичная оболочка 2 с ее содержимым вынимается из термокамеры и освобождается от пиломатериала.
Более высокий кпд является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.