СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
METHOD OF SAWN WOOD CENTRIFUGAL DRYING UNDER NEGATIVE TEMPERATURE

Изобретение относится к искусственному обезвоживанию древесины и может быть использовано в технологических линиях по получению пиломатериалов в промышленном масштабе на лесоперерабатывающих предприятиях.
Известен способ центробежной сушки пиломатериалов, включающий в себя формирование пакета на внешней поверхности корпуса барабана и вращение его со скоростью, обеспечивающей центробежное обезвоживание пиломатериалов [Патент RU 114360 «Устройство для обезвоживания пиломатериалов», приоритет от 20.03.2012].
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет осуществлять центробежную сушку при отрицательной температуре. Это связано с тем, что в зимний период года пиловочник хранится на лесопильных предприятиях в штабелях на открытых площадках. Ввиду этого древесина промерзает и в таком виде подается на распиловку. Полученные пиломатериалы также складируются на открытых площадках в пакетах, что способствует их еще большему промерзанию. Центробежная сушка в таких условиях затруднительна, а зачастую невозможна, так как вода в древесине находится в твердом состоянии.
Известен способ сушки пиломатериалов, включающий размещение порции влажных пиломатериалов внутри ротора посредством съемной кассеты, удаление из пиломатериалов влаги посредством центрифугирования при вращении ротора и выгрузку из ротора порции высушенных пиломатериалов [Патент RU 2527931 «Способ сушки пиломатериалов», приоритет от 13.09.2012].
Такой способ также не позволяет осуществлять центробежную сушку пиломатериалов при отрицательной температуре без их предварительного нагрева.
Известен способ центробежной сушки плоских материалов, включающий формирование пакета плоских материалов в полости корпуса барабана, вращение барабана с пакетом плоских материалов, подачу сушильного агента к одной из боковых сторон барабана и продувание разогретого сушильного агента через его корпус и размещенный в его полости пакет плоских материалов перпендикулярно оси вращения барабана [Патент US 6062239 «Cross flow centrifugal processor», заявлен 30.06.1998].
Недостаток данного способа заключается в высоких энергетических затратах и увеличении времени сушки. Это обусловлено несколькими факторами. Во-первых, при подаче сушильного агента к боковой поверхности барабана силы потока сушильного агента действуют против центробежных сил. При значениях силы потока сушильного агента, превышающих центробежные силы, влага будет смещаться в сторону противоположную по отношению к боковой стороне корпуса, к которой подается сушильный агент. Для того чтобы быть удаленной, влаге необходимо пройти практически через весь пакет материалов. В противоположном случае (центробежные силы превышают силу потока сушильного агента) эффективность конвекционной сушки значительно снижается, что увеличивает затраты времени на сушку, а соответственно энергетические затраты.
Во-вторых, необходимо обеспечить прохождение сушильного агента через весь корпус барабана и пакет плоских материалов, что также требует значительных энергетических затрат.
Кроме того, при подаче сушильного агента к одной из боковых сторон барабана сушильный агент будет разогревать внешнюю сторону пакета плоских материалов, размещенных в корпусе барабана. Например, при сушке древесины это вызовет движение влаги внутри материала за счет неравномерности нагрева (термовлагопроводность) [Тепнадзе M. Оценка влияния термовлагопроводности на общий влагоперенос в древесине при осцилирующей сушке // Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW Forestry and Wood Technology. - 2011. №76. C. 134-138. URL: http://annals-wuls.sggw.pl/?q=node/465]. Перемещение влаги обусловлено перепадом температур внутри материала. Это перемещение будет проходить в сторону пониженной температуры, т.е. против центробежных сил, осложняя сушку. Таким образом, данный способ малопригоден для центробежной сушки пиломатериалов.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ центробежной сушки пиломатериалов, включающий в себя формирование пакета на внешней поверхности корпуса барабана, балансировку барабана с пакетом пиломатериалов и вращение его со скоростью, обеспечивающей центробежное обезвоживание пиломатериалов [Патент RU 2520271 «Способ центробежной сушки пиломатериалов», приоритет от 05.06.2012].
Недостатком данного способа является невозможность обеспечения центробежной сушки пиломатериалов при отрицательной температуре.
Техническим результатом, на достижение которого направлен заявляемый способ, является обеспечение центробежной сушки пиломатериалов при отрицательной температуре, благодаря продуванию разогретого сушильного агента через пакет пиломатериалов, сформированного на внешней поверхности барабана. Кроме того, обеспечивается сокращение времени сушки и снижение энергозатрат за счет теплового воздействия на пакет пиломатериалов.
Достигается технический результат за счет того, что в способе центробежной сушки пиломатериалов при отрицательной температуре, включающем в себя формирование пакета пиломатериалов на внешней поверхности корпуса барабана и вращение его со скоростью, обеспечивающей центробежное обезвоживание пиломатериалов, разогретый сушильный агент подают в полость вращающегося корпуса барабана и продувают его через пакет пиломатериалов.
Сущность заявляемого способа пояснена фиг. 1, где 1 - пакет пиломатериалов; 2 - внешняя поверхность корпуса барабана; 3 - разогретый сушильный агент; 4 - полость корпуса барабана.
Способ осуществляется следующим образом.
Первоначально формируют пакет пиломатериалов 1 на внешней поверхности корпуса барабана 2. После чего вращают барабан со скоростью, обеспечивающей центробежное обезвоживание пиломатериалов. При отрицательной температуре при вращении барабана осуществляют подогрев внешней поверхности пиломатериалов. Для этого разогретый сушильный агент 3 подают в полость корпуса барабана 4 и продувают его через пакет пиломатериалов 1. Благодаря этому происходит изменение агрегатного состояния воды в древесине и обеспечивается ее удаление посредством действия центробежных сил, конвекции и сил потока сушильного агента.
В качестве сушильного агента могут выступать: подогретый атмосферный воздух, топочные газы.
После удаления воды из пиломатериалов барабан останавливают и прекращают подогрев поверхности пиломатериалов. Затем высушенные пиломатериалы транспортируют к месту складирования.
Таким образом, заявляемый способ позволяет обеспечить центробежную сушку пиломатериалов при отрицательной температуре за счет того, что при вращении барабана осуществляют подогрев внешней поверхности пиломатериалов, путем продувания сушильного агента через пакет пиломатериалов. Это способствует прогреванию древесины и, соответственно, переходу воды из твердого состояния в жидкое, в котором она может быть удалена центробежным способом.
Немаловажно отметить и то, что при продувании разогретого сушильного агента через пакет пиломатериалов сокращается время центробежной сушки и снижаются энергозатраты на ее осуществление, так как за счет теплового воздействия на пакет пиломатериалов достигается интенсификация процесса испарения воды, а также ее перемещение внутри древесины (термовлагопроводность) [5]. Перемещение влаги обусловлено перепадом температур внутри материала (сторона пиломатериала, на которую подают разогретый сушильный агент, будет иметь температуру большую, чем противоположная). Перепад температуры приводит к перемещению влаги внутри пиломатериала. Это движение будет проходить в сторону пониженной температуры. Такое перемещение совместно с центробежными силами повышает эффективность центробежной сушки пиломатериалов (снижение времени сушки и энергозатрат).