Способ вакуумой сушки пористых материалов

 

Использолвание: для сушки древесины. Сущность изобретения: в качестве теплоносителя используют перегретый пар с психометрической разностью температур 0 60°С. В начале осуществляют сброс давления с 1 1,5 до 0,10 0,15 атм, а сушку ведут при давлении 0,1 0,5 атм с периодическим сбросом давления до 0,1 0,15 атм.

Изобретение относится к сушке влажных пористых материалов, в частности к сушке древесины, в сушильной установке периодического действия камерного типа с использованием вакуума.

Известен способ вакуумной сушки пиломатериалов [1] сущность которого заключается в том, что на загруженный в камеру высушиваемый материал воздействуют острым паром при атмосферном давлении. После прогрева древесины в герметично закрытой камере включают насос, откачивают из него паровоздушную смесь и поддерживают разряжение порядка 0,10-0,15 атм. При пониженном давлении влага, находящаяся внутри прогретой древесины, выкипает и в виде пара удаляется из камеры вместе с воздухом. По мере испарения и падения температуры древесины устанавливается равновесие между упругостью пара внутри и вне материала и испарение влаги замедляется. Поэтому древесину снова прогревают паром, доводя давление в камере до атмосферного.

Необходимость циклического стравливания камеры до атмосферного давления и сопутствующие этому попадание воздуха замедляют процесс вакуумной сушки, т. к. воздух, поступающий в макро- и микрокапилляры древесины, препятствует молярному переносу влаги, имеющему место при вакуумной сушке древесины.

Вакуумная сушка обеспечивает высокое качество сушки, т.к. процесс ведут при пониженных температурах, но не нашла самостоятельного значения из-за невозможности получения низкой конечной влажности древесины.

Кроме того, в удаляемой из камеры паровоздушной смеси содержится достаточное количество ценных ароматических веществ, эфирных масел, естественного скипидара и т.д. выброс в атмосферу которых приводит к загрязнению окружающей среды и утере этих веществ.

В качестве прототипа заявляемому способу взят способ сушки дисперсных материалов [2] в котором перед первым вакуумированием осуществляют сброс давления до 0,1-0,5 атм с продолжительностью не более 0,5 с с последующим понижением давления до заданной степени вакуумирования.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе сушки материалов, первоначальный прогрев древесины ведут паром при давлении более атмосферного (до 1,5 атм), а последующий сброс давления производят в отвакуумированные водоохлаждаемые пластинчатые пароконденсаторы разделительного типа, которые выполняют роль насосов за счет конденсации в них пара. Глубина вакуума в камере обеспечивается температурой охлаждающей воды и при температуре воды 1-40^оС достигают давление в камере менее 100 мм рт.ст. Сброс давления в камере происходит более интенсивно, чем при откачке ее насосами, а величина сброса составляет до 1,4 атм против 0,9 атм по прототипу. Процесс сушки ведут в условиях непрерывной циркуляции внутри камеры перегретой парогазовой смеси.

Прогрев пиломатериала паром при отсутствии воздуха происходит интенсивней, так как объемная теплоемкость пара существенно выше, чем воздуха. Камера снабжена теплообменными паровыми рубашками, поэтому в условиях непрерывной циркуляции перегретого пара внутри камеры на поверхности пиломатериала образуется меньшее количество конденсата, что облегчает дальнейший процесс сушки.

Эффективность циркуляции обеспечивается тем, что в сушильной установке внутри камеры, к всасам вентиляторов подсоединен направляющий кожух, охватывающий по периферии всю внутреннюю поверхность сушильной камеры, образуя теплообменное пространство между кожухом и обогреваемой рубашками стенкой камеры. В процессе сушки из пиломатериалов выделяются неконденсирующиеся при температуре 1-40^оС вещества, из-за чего в конденсаторах и камере увеличивается давление. Удаление из камеры неконденсирующихся примесей и обеспечение вакуума в пределах заданного режима осуществляется автоматическим включением вакуумного насоса.

Процесс сушки ведут в автоматическом режиме с периодическими сбросами давления в камере от 350-400 до 70-200 мм рт.ст. в зависимости от сортимента и необходимого качества высушиваемого материала, при поддержании температуры пара в камере в пределах заданного режима. По мере роста давления в камере древесина аккумулирует тепло, которое при последующем сбросе давления затрачивается на термовлагопроводность и испарение жидкости, т.е. добавляется фактор сушки, связанный с периодическими неглубокими сбросами давления в условиях вакуума.

Предлагаемый способ сушки осуществляется следующим образом. Материал загружают в камеру. После герметизации камеры установку-камеру и пароконденсаторы вакуумируют (откачивают вакуумным насосом до давления 0,05 атм). Подают пар давлением не более 1,5 атм в наружные обогревательные рубашки камеры, а затем непосредственно в камеру с материалом. При этом включают осевые вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию сушильного агента (пара) через штабель материала. Пароконденсаторы во время прогрева материала отсечены от сушильной камеры и охлаждаются водой. При достижении температуры материала заданной условиями сушки величины прекращают подачу пара в камеру (в обогревательные наружные рубашки камеры пар подается) и производят сброс давления в камере до 0,10-0,15 атм путем подачи пара из камеры в пароконденсаторы. В связи с тем, что в процессе сушки материала выделяются не конденсирующиеся при температуре охлаждающей воды 1-40^оС вещества, давление в камере и пароконденсаторах постепенно возрастает от 0,10-0,15 до 0,4-0,5 атм. При достижении давления 0,4.0,5 атм автоматически включается вакуумный насос и производится сброс давления в камере до 0,10-0,15 атм. Весь последующий процесс сушки проводится под вакуумом (давление пара в камере 0,10-0,5 атм) с периодическими сбросами давления в камере от 0,4-0,5 до 0,10-0,15 атм. Пар (перегретый) в камере непрерывно циркулирует через штабель (работают вентиляторы в камере) и вдоль внутренней поверхности стенки камеры, наружная поверхность которой через прогревательную рубашку обогревается паром с температурой 100-105^оС.

Таким образом, к вакуумной сушке с периодическими сбросами давления выделяющихся при сушке неконденсирующихся веществ (стравливание воздухом или паром не производится) добавляется фактор конвективной сушки в среде перегретого пара. Степень перегрева пара можно изменять от 0 до 60^оС, что позволяет достичь любой относительной влажности подлежащего сушке материала.

Формула изобретения

СПОСОБ ВАКУУМОЙ СУШКИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ путем подачи теплоносителя с последующим сбросом дваления, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют перегретый пар с психрометрической разностью температур 0 60^oС, при этом вначале осуществляют сброс давления с 1 1,5 до 0,10 0,15 атм, а сушку ведут при давлении 0,1 0,5 атм с периодическим сбросом давления до 0,1 0,15 атм.