Интенсификация процесса сушки трудносохнущих древесных пород

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ТРУДНОСОХНУЩИХ

ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

Платонов А.Д.

It is determined that sodium chloride woodworking of hardwood allows diminishing 2,2-2,5 times the duration of drying. Initial warming-up and moisture and warmth woodworking is excluded from technological process. It is determined that dried wood corresponds with the second category of quality.

Применяемые в настоящее время режимы и технология сушки твердых лиственных пород не обеспечивают качественного и интенсивного проведения процесса в связи с отсутствием ряда точных физических данных и сведений об особенностях строения этих пород. Кроме того, сушка древесины - один из самых энергоемких, дорогостоящих и длительных процессов в технологии деревообработки древесины. Поэтому вопрос о сокращении ее продолжительности и повышения качества высушенной древесины является актуальным и насущным.

Рассмотрим некоторые существующие способы сушки древесины.

Конвективная сушка в среде влажного воздуха приобрела в настоящее время промышленное значение. Этот способ позволяет высушивать древесину всех пород и толщин. Для него разработаны рациональные режимы. Однако высокое качество сушки достигается не всегда и этот процесс характеризуется большой продолжительностью.

Другое направление - это сушка древесины в поле токов сверхвысокой частоты (СВЧ). Достоинство метода состоит в том, что тепло в процессе сушки генерируется внутри пиломатериала, независимо от его толщины, и в отличие от других способов сушки тепло при нагреве материала постепенно передается от внутренних слоев к наружным. Таким образом, в процессе сушки создается положительный температурный перепад между внутренними и поверхностными слоями материала, то есть перемещение влаги осуществляется в основном за счет термовлажностного градиента. Это интенсифицирует процесс, значительно сокращает продолжительность при достаточном качестве высушенного материала.

Однако этот способ в настоящее время не нашел широкого применения по причине сложности и высокой стоимости оборудования СВЧ камер, большого расхода электрической энергии на сушку и отсутствия оптимальных режимов для различных пород и толщин [1].

Наиболее перспективным является направление комбинированной сушки древесины с предварительной химической обработкой в растворах гигроскопических веществ. Достоинством этого способа является доступность химических препаратов (чаще всего это соли металлов), высокое качество высушенной древесины, сокращение продолжительности сушки, отсутствие сложного и дорогостоящего оборудования, возможность использования лесосушильных камер любых конструкций.

На кафедре древесиноведения в последние годы проводятся исследования, направленные на интенсификацию процесса сушки трудносохнущих древесных пород.

На графике рис. 1 представлены кривые сушки для натуральной древесины дуба и после предварительной химической обработки, толщиной 50 мм, полученные по результатам опытных сушек. Эти кривые отображают закономерность уменьшения средней влажности по сечению материала во время сушки. Из графика видно, что общая продолжительность сушки для пиломатериалов толщиной 50 мм составила 10 суток (при нормативной продолжительности не менее 30 суток).

На графике (рис. 1) нет зоны резкого снижения влажности, а так же горизонтального участка - замедления сушки. В отличие от типичных кривых сушки, где в первый период кривые резко опускаются вниз, что свидетельствует об интенсивности снижения влажности в этот период, а к средине сушки и особенно к концу процесса эта кривая приближается к горизонтали, так как процесс сушки резко замедляется.

Процесс проходит достаточно равномерно, несколько с большей скоростью в первый период сушки, но на протяжении всего процесса интенсивно, особенно при испарении связанной влаги.

По окончании сушки перепад влажности по сечению составил 2.41...2.96 % (рис. 2).

60 50

, 40

.о

I-

о

° 30

*

03

т 20 10 0

0 5 10 15 20 25 30

Продолжительность, сут

Рисунок 1- Кривые сушки 1 - необработанная древесина дуба; 2 - обработанная древесина дуба

Наряду с сокращением продолжительности сушки вторым критерием оптимизации процесса является величина остаточных внутренних напряжений. Эта часть напряжений в высушенном материале сохраняется даже при равномерном распределении влаги в древесине. Если эти напряжения выше допустимых, древесина деформируется при дальнейшей механической обработке, если же они превышают предел прочности на разрыв поперек волокон, то древесина растрескивается.

Допустимые остаточные напряжения определялись по силовым секциям. Относительная деформация зубцов силовой секции для заготовок толщиной 50 мм составила 1.92...2.0 %, что соответствует второй категории качества. Небольшая величина относительной деформации зубцов силовых секций достигнута несмотря на то, что из технологического процесса сушки заготовок были исключены технологические операции начального прогрева и конечной влаготеплообработки древесины. Все образцы сохранили форму, не коробились, хотя и высыхали свободно, ни у одного из образцов не образовались трещины. Кроме того, даже наличие сердцевины не вызвало растрескивание древесины.

о -I-,-,-,-,-

0 12 3 4

Толщина, мм

Рисунок 2- Кривые влажности при комбинированной сушке:

1 - более 35 %; 2 - около 30 %; 3 - 18.22 %; 4 - 14.16 %; 5 - 10.12 %; 6 - 6.7 %

Количественная характеристика остаточных напряжений была установлена по методике ГОСТ 11603-73 «Метод определения остаточных напряжений», разработанной Б.Н. Уголевым. Так для древесины дуба толщиной 40 мм величина остаточных напряжений составила 1.8.1.9 МПа, для толщины 50 мм - 2.2.3 МПа.

Предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность процессы сушки в 2,5.3 раза при сохранении высокого качества материала. Из технологического процесса исключается начальный прогрев, промежуточная и конечная влаготеп-лообработки древесины. Таким образом, способ сушки, предлагаемый автором, можно отнести к высокоэффективным и энергосберегающим технологиям.

Литература

1. Платонов А.Д., Курьянова Т.К Сравнительный анализ некоторых способов сушки древесины// Вестник Центрально-Черноземного отделения наук о лесе Академии естественных наук Воронежской государственной лесотехнической академии. Вып. 4. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., - 2002. - С. 12-15.