Способ, устройство и нагреватель для сушки древесины

 

Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающем производстве, а также при переработке волокнистых материалов на основе древесины. Способ заключается в том, что после вакуумирования камеры либо изменением давления или конденсации, или удалением парогазовой среды в камере, и/или удалением влаги из камеры,и/или нагреванием древесины создают условия для периода постоянной скорости сушки, а в переходный период повышают температуру до предельно допустимой для древесины. Устройство содержит средства создания и поддержания условий сушки, соединенные с задатчиками параметров процесса. Резистивный элемент и/или защитное покрытие нагревателя выполнены из материала, обладающего сорбционными свойствами, и/или защитное покрытие выполнено из газопроницаемого материала. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке древесины и древесных материалов, в частности к способам и устройствам для сушки, и может быть использовано в деревообрабатывающем производстве, а также при обработке других волокнистых материалов на основе древесины или имеющих аналогичные условия сушки.

При высушивании материалов одновременно происходят два основных процесса: передача тепла для испарения жидкости и перенос массы жидкости внутри обрабатываемого тела и с его поверхности. Факторы, влияющие на скорость этих процессов, определяют и скорость высушивания. В естественных условиях сушка (так называемая атмосферная сушка) материалов осуществляется воздухом, имеющим температуру окружающей среды, и требует значительного времени для получения заданного значения остаточной влажности. По сравнению с атмосферной сушкой использование сушки в специальных камерах позволяет существенно сократить длительность процесса за счет создания в камерах условий, интенсифицирующих процесс удаления жидкости из материала путем испарения.

Известен способ сушки древесины, в частности пиломатериалов, нагревом под давлением насыщенным водяным паром до температуры не ниже 110^oC с последующим удалением пара и снижением давления внутри камеры [1]. Способ предполагает периодичный напуск в камеру для сушки пара, которым вытесняется воздух, находящийся в камере. За счет снижения давления пара процесс вскипания влаги в пиломатериалах происходит при 105^oC. Сушку данным методом осуществляют в специальной камере, имеющей патрубки для подачи и выхода пара и тележку для размещения пиломатериалов, перемещающуюся по рельсам. Использование камеры сокращает общее время сушки, но после завершения обработки пиломатериалов в камере целесообразно осуществлять дополнительную естественную сушку, т.к. не во всех случаях при использовании данного метода удается получить требуемую остаточную влажность обрабатываемых пиломатериалов. Кроме того, нагревание пиломатериалов водяным паром приводит к увеличению энергетических затрат, поскольку при вскипании влаги в древесине образуется дополнительный водяной пар, требующий в конечном счете конденсации и отвода.

Нагрев древесины в камере и унос выделившейся в виде пара влаги осуществляют также с использованием обезвоженного агента, циркулирующего между слоями досок, располагаемых с необходимым зазором [2]. С этой целью в камере устанавливают электрический нагреватель агента и вентиляторы, обеспечивающие движение агента, что также увеличивает энергетические затраты.

Известен также способ сушки планок или реек из древесины, заключающийся в нагреве обрабатываемого материала и выдержке его при регулируемом пониженном давлении [3]. Указанный способ осуществляют в вакуумной камере с использованием электрических нагревателей, располагаемых между слоями древесины. Для уноса выделившегося пара и поддержания требуемой величины давления камера снабжена вакуумным насосом. Значительный объем пара, образующегося при вскипании влаги в древесине, предполагает существенное увеличение мощности насоса, в результате чего повышаются удельные энергетические затраты и значительно увеличивается время сушки.

Наиболее близкими к предлагаемому способу является способ сушки древесины, включающий нагревание древесины в камере до начальной температуры, меньшей температуры 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 [4].

Указанный способ предусматривает после достижения заданного пониженного давления подачу атмосферного воздуха с одновременным продолжением вакуумирования. Тем самым осуществляются унос парогазовой среды из камеры и поддержание требуемых условий обработки древесины. При одновременном вакуумировании и откачке парогазовой среды в камере устанавливается режим равновесия, определяемый расходом удаляемой парогазовой среды, расходом поступающего воздуха и теплом, запасенным в древесине. Поддержание такого режима требует длительного функционирования вакуумного насоса и подогрева штабеля, поскольку поддержание состояния равновесия среды в камеры сопровождается интенсивным уносом тепла и массы.

Следует также отметить, что в наиболее близком аналоге и других вышеприведенных способах сушки сокращение времени удаления влаги из древесины осуществляется за счет создания в камере условий, при которых влага испаряется из объема материала более интенсивно, в частности за счет вакуумирования камеры после предварительного разогрева древесины и соответствующего повышения температуры. В результате свободная жидкость в высушиваемой структуре вскипает при температуре, меньшей температуры начала кипения при атмосферном давлении. Однако при значительном снижении давления в камере по сравнению с первоначальным (атмосферным) и увеличенным предварительном нагреве древесины процесс вскипания интенсифицируется в большей степени, особенно в начальный момент. При этом имеет место повышение прямых энергозатрат на создание в камере пониженного значения. Причем удельные энергозатраты увеличиваются с уменьшением величины давления в камере. С другой стороны, большой перепад давлений приводит к резкому всплеску парообразования, что вызывает повышение давления в камере и оказывает негативное воздействие на режим сушки, соответственно на качество высушиваемой древесины и на снижение ресурса используемых установок и узлов.

Интенсивное парообразование происходит в основном в приповерхностных объемах древесины, что способствует раскрытию пор древесного материала и высвобождению в дальнейшем связанной влаги. Пар, образующийся в приповерхностных объемах материала, не только выходит наружу, но и подпирает влагу, содержащуюся в более глубинных слоях древесины, что приводит к увеличению в них давления, исключающего объемное вскипание влаги и раскрытие пор по всему профилю. Увеличение перепада давлений позволяет обеспечить вскипание влаги по всему сечению древесины, но в этом случае в приповерхностных слоях будет иметь место резкое увеличение парообразования, приводящее к разрыву волокон и разрушению структуры.

Поэтому известные способы сушки предполагают регулирование давления среды, выбор его величины и регулирование температуры среды с тем, чтобы избежать вышеотмеченных отрицательных воздействий.

Но по этой причине испарение влаги в известных способах производят в режимах, отличных от условий естественной сушки, процесс которой имеет два различных периода: период сушки с постоянной скоростью и период сушки с падающей скоростью, происходящих за счет "внутренних" факторов [5].

Поэтому в известных способах камерной сушки постоянно имеют место избыточный "подпор" испарения влаги с поверхности испарения, недостаточное испарение или "запирание" влаги, находящейся в более глубинных слоях, т.к. параметры среды в камере взаимосвязаны с точки зрения термодинамики, а "внешнее" регулирование вносит дисбаланс в "свободное" термодинамическое равновесие, характерное для периода сушки с постоянной скоростью.

По завершении периода сушки с постоянной скоростью, т.е. после окончания удаления свободной влаги, имеет место период сушки с падающей скоростью. В условиях поддержания выбранных параметров процесса сушки переход от одного периода к другому в известных способах практически не контролируется, т.к. задается усредненный режим сушки, не учитывающий реальных процессов сушки, что также оказывает отрицательное влияние на качество сушки, требует увеличенных удельных энергозатрат и приводит к деформации обрабатываемого материала.

Наиболее близким к предлагаемому устройству для сушки древесины является устройство для сушки древесины, содержащее вакуумную камеру с платформой для размещения штабеля послойно укладываемой древесины, средствами конденсации и/или удаления парогазовой среды, и/или удаления влаги и по крайней мере одним нагревателем, располагаемым между слоями древесины [6].

Известные устройства для сушки древесины, содержащие вакуумную камеру со средствами регулирования параметров среды, в камере также не позволяют обеспечить "свободное" испарение влаги из материала, соответствующее периоду сушки с постоянной и/или падающей скоростью при создаваемых термодинамических условиях в камере, т.к. не содержат необходимых для этих целей средств, тем более при переходе от периода сушки с постоянной скоростью к периоду с переменной скоростью, что снижает качество сушки и увеличивает удельные энергозатраты.

Действительно, в известных устройствах органы регулирования параметров среды и соответственно производительности агрегатов, обусловливающих изменение этих параметров, поддерживают режим сушки, выбранный без учета создания условий, реализующих сушку с постоянной и/или падающей скоростью, т. е. некий усредненный режим, лишь реализующий испарение (кипение) влаги при пониженном давлении.

Нагреватель для сушки древесины, используемый в известном устройстве, содержит плоский резистивный элемент, имеющий защитное покрытие [7].

Известный нагреватель и его аналоги представляют собой гибкую ленту, укладываемую "змейкой" между слоями обрабатываемого материала. При постоянной сборке-разборке штабеля древесины наблюдается истирание защитного покрытия в локальных зонах. Во время сушки древесины выделяющаяся влага и различные жидкие компоненты проникают через зоны разрушения (дыры) защитного покрытия в области между гибким резистивным элементом и покрытием и сохраняются в них. Последующее использование нагревателя вызывает повышение давления в зонах разрушения за счет вскипания и парообразования выделяющихся при сушке компонентов, в частности влаги. Увеличение давления расширяет площадь с нарушенным контактом между резистивным элементом и защитным покрытием. Многократное использование такого нагревателя усугубляет данный процесс. В результате нагреватель выходит из строя. Кроме того, испарение жидких компонентов, оставшихся в зонах разрушения, уменьшает массу испаряемой из древесины влаги, занимая ее место.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа, устройства и нагревателя для сушки древесины, обеспечивающих снижение удельных энергозатрат, повышение качества обрабатываемой древесины и увеличение срока службы аппаратурного обеспечения.

В результате решения данной задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в повышении степени соответствия условий сушки в камере условиям естественной сушки, сокращении времени обработки, снижении деформации обрабатываемого материала, увеличении коэффициента использования аппаратурного обеспечения и уменьшении разрушающего воздействия выделившихся жидких компонентов на структуру нагревателя.

Данные технические результаты достигаются тем, что в способе сушки древесины, включающем нагревание древесины в камере до начальной температуры, меньшей температуры 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, 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 поддерживают 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.

Для реализации указанных технических результатов устройство для сушки древесины, содержащее вакуумную камеру со средствами конденсации и/или удаления парогазовой среды, и/или удаления влаги, платформой для размещения штабеля послойно укладываемой древесины и по крайней мере одним нагревателем, располагаемым между слоями древесины, содержит средства, обеспечивающие создание и поддержание условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, соединенные с задатчиками параметров процесса.

Получение отмеченных новых преимуществ обеспечивается также за счет того, что в нагревателе для сушки древесины, содержащем плоский резистивный элемент, имеющий защитное покрытие, резистивный элемент и/или защитное покрытие выполнены из материала, обладающего сорбционными свойствами по отношению к выделяющимся при сушке компонентам, и/или защитное покрытие выполнено из газопаропроницаемого материала.

Отличительная особенность способа состоит в том, что после предварительного нагревания древесины и вакуумирования камеры до заданного пониженного давления на первом этапе обработки в камере создают условия, соответствующие периоду сушки с постоянной скоростью путем изменения давления и/или конденсацией, и/или удалением парогазовой среды в камере, и/или удалением влаги из камеры, и/или нагреванием древесины. Тем самым повышается степень соответствия условий сушки в камере условиям естественной сушки, что в целом положительно сказывается на процесс обработки. При этом во время перехода 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, т.е. корректируют режим обработки после поддержания условий, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью. Отсюда следует, что не только впервые разделяют процесс сушки на два этапа, аналогичные этапам реальной естественной сушки, но и конкретизируют условия проведения второго этапа, позволяющие существенно сократить время обработки и использовать его для теплообработки древесины. Действительно, после начала периода сушки, соответствующего сушке с падающей скоростью, осуществляют нагрев, переходя тем самым на режим сушки с падающей скоростью, но с большей производительностью, поскольку увеличивают подвод тепла. При этом автоматически одновременно осуществляется теплообработка древесины паром, имеющим более высокие температурные параметры, т.е. стабилизация структуры древесины, снятие остаточных напряжений, более равномерное распределение влаги в древесине и пр. Завершение обработки производят при достижении значения относительной влажности среды в камере, при котором величина остаточной влажности древесины не превышает заданной конечной влажности.

Таким образом, способ предполагает организацию сушки в камере с точки зрения соответствия условиям естественной сушки, что позволяет существенно снизить удельные энергозатраты, т.к. подводимая мощность, вакуумирование и прочие параметры впервые изменяют исходя из поставленной задачи - осуществления сушки в камере аналогично процессу сушки в естественных условиях.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства для сушки древесины является наличие средств создания и поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, соединенных с задатчиками параметров процесса, что впервые позволяет организовать процесс сушки в камере в соответствии с условиями реальной естественной сушки. В известных устройствах использовались всевозможные элементы и их регуляторы, предназначенные для поддержания заранее выбранных параметров сушки, которые были изготовлены и эксплуатировались без учета обеспечения возможности приближения условий сушки в камере условиям естественной сушки, что не позволяло реализовать режим сушки в камере аналогично процессу сушки в естественных условиях. Наличие средств поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и переменной (в частности с падающей) скоростью, позволяет создать в камере режимы, при которых происходит свободное удаление влаги, т. е. существенно снижаются испарение при избыточном "подпоре", недостаточное испарение или "запирание" удаляемой влаги.

Новизна и отличие предлагаемого нагревателя состоит в том, что резистивный элемент нагревателя или защитное покрытие, или резистивный элемент и покрытие выполнены из материала, обладающего сорбционными свойствами по отношению к выделяющимся при сушке компонентам. Если резистивный элемент и защитное покрытие спроектированы и выполнены с учетом требований, предъявляемых к обеспечению заданной температуры нагрева древесины только с учетом определенных прочностных свойств, то в случае нарушения герметичности защитного покрытия резко падают нагревные характеристики нагревателя в целом за счет проникновения влаги между резистивным элементом и защитным покрытием, что в частности изменяет теплопроводность участка с нарушенным защитным покрытием. Сорбционная способность резистивного элемента по отношению к удаляемой жидкости позволяет значительно снизить скорость роста зоны нарушения защитного покрытия.

Если ни резистивный элемент, ни защитное покрытие не могут быть выполнены из материала, обладающего сорбционными свойствами по отношению к выделяющимся при сушке компонентам, то аналогичный эффект "защиты" нагревателя достигается за счет выполнения защитного покрытия из газопаропроницаемого материала, что исключает сбор влаги в зонах разрушения защитного покрытия.

Дополнительная отличительная особенность нагревателя состоит в том, что за счет сорбции и десорбции влаги в резистивном элементе (и/или в защитном покрытии), а также за счет прохождения влаги через покрытие во время сушки автоматически происходит удаление или возврат в камеру некоторого количества влаги, необходимого для поддержания термодинамического равновесия во время сушки.

Кроме того, начало периода сушки с падающей скоростью можно предварительно определить экспериментально, а также по изменению количества сконденсированной и выделившейся влаги или по изменению температуры штабеля или стенок камеры.

Целесообразно величину начальной температуры выбирать на 5 - 25^oC больше, температуры вскипания влаги при заданном пониженном давлении, а значение заданного пониженного давления 50 - 150 мм рт. ст.

В качестве средства поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, могут быть использованы регулятор мощности конденсации и/или регулятор расхода удаляемой парогазовой среды, и/или регулятор расхода удаляемой влаги, и/или регулятор количества тепла, подводимого от нагревателей, которые с задатчиками параметров процесса подключены к управляющему устройству.

Предпочтительно резистивный элемент, обладающий сорбционными свойствами по отношению к выделяющимся при сушке компонентам выполнять из графитовой ткани, а защитное покрытие выполнять пористым и из материала, антиадгезионного по отношению к выделяющимся при сушке компонентам.

Резистивный элемент может быть выполнен в виде металлической фольги, а защитное покрытие из полимерной пленки, которая обладает сорбционными и антиадгезионными свойствами по отношению к компонентам, выделяющимся при сушке.

На фиг. 1 изображена общая структурная схема комплекса для камерной сушки древесины; на фиг. 2 - устройство для сушки древесины; на фиг. 3 - вид по стрелке A на фиг. 1; на фиг. 4 приведен нагреватель для сушки древесины; на фиг. 5 иллюстрация процесса сушки с периодами постоянной и падающей скоростью.

Предлагаемый способ сушки древесины реализуют с помощью устройства для сушки древесины следующим образом.

Обрабатываемую древесину укладывают в штабель 1 послойно и размещают в вакуумной камере 2. Затем осуществляют нагрев древесины до начальной температуры, меньшей температуры кипения влаги, содержащейся в древесине при начальном давлении в камере. При выборе величины начального давления в камере, равном атмосферному давлению, древесину нагревают до 40 - 55^oC, что на 5-25^oC больше температуры вскипания влаги при заданном пониженном давлении, составляющем величину 50 - 150 мм рт. ст. Указанное значение заданного пониженного давления определяется экспериментально, исходя из условий оптимизации целого ряда параметров (размеры и качество высушиваемой древесины, снижение удельных энергозатрат, продолжительность времени сушки и пр.). Нагрев древесины производится с помощью ленточных нагревателей 3, укладываемых между слоями штабеля 1 в процессе его сборки. Одновременно при формировании штабеля 1 между его слоями располагают датчики 4 температуры (например, термопары). После нагрева штабеля 1 до начальной температуры и выдержке для получения равномерного прогрева всех слоев штабеля 1, камеру 2 вакуумируют до заданного пониженного давления, используя средство 5 вакуумирования. При снижении давления в камере ниже значения давления, соответствующего температуре кипения влаги при температуре, равной начальной температуре, происходит объемное вскипание влаги в толще древесины, особенно интенсивное в приповерхностных слоях, сопровождаемое резким выбросом образующимся паром свободной жидкости из древесины и раскрытием замкнутых пор, содержащих связанную влагу.

В дальнейшем, за счет продолжающегося кипения осуществляют испарение (массоунос) влаги в режиме, соответствующем периоду сушки с постоянной скоростью. Для этого в камере создают соответствующие условия, т.е. поддерживают в камере режим термодинамического равновесия, который имеет место при сушке в естественных условиях за счет внутренних факторов.

Создание необходимых условий, обеспечивающих свободное испарение влаги без подпора давления за счет излишне интенсивного парообразования или за счет недостаточного кипения, или за счет запирания испарения влаги давлением среды в камере производят с использованием предназначенных для этого средств. На первом этапе сушки 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 нагревом древесины создают в камере условия, соответствующие периоду сушки с постоянной скоростью. Реализация указанных операций производится путем использования известных устройств, узлов и элементов, которые по отдельности или в совокупности позволяют создавать и поддерживать необходимые параметры в камере, исходя из заданного алгоритма. Поэтому комплекс для сушки древесины в обязательном порядке, кроме нагревателя 3, должен иметь по крайней мере одно из следующих средств: средство 6 для удаления сконденсированной влаги, средство 7 для удаления парогазовой среды, средство 8 для конденсации парогазовой среды и нагреватель 3. Нормальное функционирование при заданных условиях такой схемы возможно при наличии в камере 2 датчика 9 влажности, датчика 10 температуры и датчика 11 давления, которые подключены к управляющему устройству 12. Управляющее устройство 12 соединено также с регулятором 13 средства 6 для удаления сконденсированной влаги, регулятором 14 средства 7 для удаления парогазовой среды, регулятором 15 средства 8 для конденсации парогазовой среды и с регулятором 16, осуществляющим изменение мощности или периодическое включение нагревателя 3. Указанные регуляторы совместно с соответствующими им средствами выполняют функцию средств, предназначенных для поддержания условий, соответствующих сушке с постоянной или переменной скоростью. Дополнительно комплекс может содержать средство 17 для подачи в камеру 2 атмосферного воздуха и регулятор 18 расхода атмосферного воздуха. Средство 7 для удаления парогазовой среды с регулятором 14 и средство 5 вакуумирования с регулятором 19 могут быть объединены в единое устройство. Функционально все регуляторы целесообразно выполнять с возможностью выдачи ими на управляющее устройство 12 информации о произведенном изменении параметров.

Получая информацию от термопар 4, датчиков 9, 10, 11, управляющее устройство обеспечивает поддержание в камере 2 условий, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью (см. фиг.5). При отклонении режима сушки от заданного, например при повышении температуры штабеля 1, происходит более интенсивное кипение влаги, не соответствующее ее свободному испарению в условиях, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью. Управляющее устройство 12 контролирует процесс и по показаниям датчиков приводит в действие одно из средств, позволяющих устранить отклонение, в частности подать команду на выключение нагревателей 3 и одновременно увеличить мощность средства 8 для конденсации. Комбинации приведения в действие тех или иных средств воздействия могут быть совершенно различными и определяются программным обеспечением управляющего устройства 12, которое (программное обеспечение) не является предметом изобретения. При недостаточном испарении влаги, что также свидетельствует об отклонении процесса от условий, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью, управляющее устройство 12 формирует информационный сигнал, например, на включение или увеличение мощности нагревателей 3, что осуществляется регулятором 16. Дополнительно управляющее устройство 12 может подать сигнал на повышение скорости удаления парогазовой среды и на дополнительное вакуумирование средствам 7 и 5 с регуляторами 14 и 19 соответственно. Причем во время поддержания в камере условий, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью в зависимости от толщины обрабатываемого материала его структуры (мягкие или твердые породы древесины и пр.) возможен переход от условий, иллюстрируемых линией 20 (см. фиг.5) к режимам более "жестким", т.е. по линии 21 или более "мягким" - по линии 22, что также осуществляется управляющим устройством 12.

Окончание сушки в условиях, соответствующих периоду сушки с постоянной скоростью, определяют экспериментально, проведя несколько испытаний или контролируя регулятором 13 количество удаляемой влаги, или контролируя существенное повышение температуры штабеля 1 по показаниям термопар 4 или любыми известными путями с использованием аппаратуры, входящей в состав комплекса. Завершение первого этапа сушки свидетельствует о том, что свободная влага испарилась из древесины и начинается удаление гигроскопической влаги.

Процесс вакуумной сушки, в отличие от традиционных методов сушки сопровождается процессом влаготеплообработки, т.к. между поверхностью досок и нагревателем создается микроклимат, обеспечивающий постоянное увлажнение поверхности доски паром.

По окончании процесса сушки с периодом, соответствующим сушке с постоянной скоростью, вводят в действие нагреватели 3, повышающие температуру штабеля 1. При повышении температуры штабеля 1 происходит, с одной стороны интенсификация процесса испарения влаги на этапе, соответствующем периоду сушки с падающей скоростью, а с другой, - создание в камере 2 параметров, способствующих тепловлагообработке материала для снятия остаточных напряжений, стабилизации свойств обрабатываемого материала и пр. Тем не менее в камере поддерживается режим, аналогичный второму этапу сушки т.е. этапу (периоду) сушки с падающей скоростью. Для этого управляющее устройство 12 формирует необходимые сигналы, поддерживая в камере условия, исключающие запирание испарения влаги, недостаточность испарения и пр., т.е. создавая режимы, определяемые параметрами сушки с падающей скоростью. Управляющее устройство 12 формирует управляющие сигналы с учетом сигналов, поступающих от задатчиков 23 параметров процесса, которые могут быть конструктивно оформлены совместно с управляющим устройством 12 или независимо.

Нагрев продолжают до достижения значения относительной влажности среды в камере, при котором величина остаточной влажности древесины не превышает заданной конечной влажности, составляющей 8-10%. Очевидно, что повышение температуры возможно до предельно допустимой величины, характерной для обрабатываемого материала.

Устройство для сушки древесины, используемое в составе комплекса, содержит наряду с вакуумной камерой 2 платформу 24 для размещения штабеля 1 послойно укладываемой древесины (см. фиг. 2). Платформу 24 целесообразно устанавливать на тележке 25, перемещаемой внутри камеры 2 и вне ее по рельсам 26. В камере 2 расположено средство 8 конденсации парогазовой среды в виде обычных теплообменников 27, например панельных, или в виде спринклерной системы. Камера 2 имеет средство 7 удаления парогазовой среды и средство 5 для вакуумирования, в качестве которых может быть использован, в частности, вакуумный насос 28. В камере 2 установлены конденсатосборники 29, соединенные со средством 6 для удаления влаги, выполненным в виде насоса 30. Между слоями древесины штабеля 1 расположен нагреватель 3 для сушки древесины с выводами 31, подключаемыми к источнику напряжения.

Устройство для сушки древесины содержит средства создания и поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, соединенные с задатчиками 23 параметров процесса.

В качестве средств поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, могут быть использованы регуляторы тех средств, которые меняют условия обработки, естественно при использовании совместно с этими средствами.

В частности, регулятор 15 мощности конденсации может быть выполнен в виде управляемой запорной арматуры 32 или в виде насоса 33, который периодически включается или выполнен с изменяемой мощностью. В качестве регулятора 7 расхода удаляемой парогазовой среды и регулятора 19 вакуумирования при объединении этих систем может быть использован собственно вакуумный насос 28, команду на включение которого подает управляющее устройство 12. При постоянно включенном насосе 28 в функции регулятора может выполнять управляемая запорная арматура 34. Аналогично регулирование расхода удаляемой сконденсированной влаги осуществляется периодическим включением насоса 30, при заполненных конденсатосборниках 29, что исключает срыв в работе насоса 30, а также степенью открытия управляемого вентиля 35. Регулирование количества тепла, подводимого от нагревателей 3, осуществляют при помощи изменения мощности регуляторов за счет, например, определенной коммутации выводов 31 или изменением подводимой мощности и т.п.

Очевидно, что собственно перечисленные средства изменения условий обработки, поддержания требуемых режимов и соответствующие им регуляторы могут быть выполнены любым известным путем, исходя из указанных функций, которые должны выполнять данные элементы.

Соединение объема камеры с атмосферой при необходимой подаче во время обработки некоторого количества воздуха и для выравнивания давления в камере, равного атмосферному давлению, осуществляется управляемой арматурой 36. Включение в действие, остановка и изменение режимов функционирования всех вышеперечисленных узлов, средств, регуляторов и пр. осуществляется устройством 12, в качестве которого может быть использован пульт управления или персональный компьютер, или миниЭВМ.

Эксплуатация устройства для сушки древесины в составе комплекса осуществляется следующим образом.

На загрузочной площадке 37 производят формирование штабеля 1. Между слоями древесины укладывают ленточные ("змейкой") или панельные нагреватели 3, содержащие резистивный элемент 38, выполненный из материала, обладающего сорбционными свойствами по отношению к компонентам, выделяющимся при сушке. В качестве резистивного элемента с указанными свойствами целесообразно использовать графитовую ткань, имеющую защитное покрытие 39 из полимерной термостойкой пленки (лавсановая пленка, полиэтилентерефталат) или пергаментной бумаги и т. п. В качестве резистивного элемента 38 может быть использована металлическая фольга. Срок службы нагревателя 3 обусловлен в частности механизмом взаимодействия покрытия 39 и выделяющихся при сушке компонентов. Поэтому предпочтительно для покрытия 39 выбирать материал, имеющий антиадгезионные свойства по отношению к выделяющимся при сушке компонентам. Выполнение покрытия 39 пористым, например с перфорацией 40, позволяет, как было показано выше, функционировать резистивному элементу в режиме сорбента, собирая часть излишней влаги и выделяя ее при недостаточной влажности.

По объему штабеля 1 во время его укладки располагают датчики 4 температуры. Набранный штабель 1 на тележке 25 вкатывают в камеру 1. После этого осуществляют подсоединение выводов 31 и термопар 4 к соответствующим разъемам, проходящим через стенки камеры. Камеру 2 закрывают крышкой 41, перемещаемой по каретке 42. Крышка 41 должна быть уплотнена относительно стенок камеры 2. Далее осуществляют сушку древесины согласно вышеописанному способу. После завершения процесса обработки объем камеры 2 посредством арматуры 36 соединяют с атмосферой для выравнивания давления. Откатывают крышку 41 и выгружают платформу 24 со штабелем 1 на площадку 37 для разборки.

Таким образом, изобретение может быть реализовано с помощью обычного оборудования и использовано в промышленности.

Формула изобретения

1. 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что начало периода сушки с падающей скоростью предварительно определяют экспериментально.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что начало периода сушки с падающей скоростью определяют по изменению количества сконденсированной и выделившейся влаги.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что величину начальной температуры выбирают на 5 - 25^oС больше, чем температура вскипания влаги при заданном пониженном давлении.

5. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что выбирают значение заданного пониженного давления 50 -150 мм рт.ст.

6. Устройство для сушки древесины, содержащее вакуумную камеру с платформой для размещения штабеля послойно укладываемой древесины, средствами конденсации и/или удаления парогазовой среды, средством вакуумирования и средством удаления влаги, по крайней мере одним нагревателем, располагаемым между слоями древесины, отличающееся тем, что содержит средства создания и поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью, соединенные с задатчиками параметров процесса.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в качестве средств поддержания условий, соответствующих периодам сушки с постоянной и/или переменной скоростью использован регулятор мощности конденсации, и/или регулятор расхода удаляемой парогазовой среды, и/или регулятор вакуумирования, и/или регулятор расхода удаляемой влаги, и/или регулятор количества тепла, подводимого от нагревателей.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что регуляторы мощности конденсации, расхода удаляемой парогазовой среды, удаляемой влаги, количества тепла, подводимого от нагревателя, и задатчики параметров процесса подключены к управляющему устройству.

9. Нагреватель для сушки древесины, содержащий плоский резистивный элемент, имеющий защитное покрытие, отличающийся тем, что резистивный элемент и/или защитное покрытие выполнены из материала, обладающего сорбционными свойствами по отношению к выделяющимся при сушке компонентам, и/или защитное покрытие выполнено из газопаропроницаемого материала.

10. Нагреватель по п.9, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено пористым.

11. Нагреватель по п.9 или 10, отличающийся тем, что резистивный элемент выполнен в виде графитовой ткани.

12. Нагреватель по п.9, или 10, или 11, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено из антиадгезионного по отношению к выделяющимся при сушке компонентам материала.

13. Нагреватель по п. 9, или 10, или 12, отличающийся тем, что резистивный элемент выполнен в виде металлической фольги.

14. Нагреватель по одному из пп.9 - 13, отличающийся тем, что защитное покрытие выполнено в виде полимерной пленки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5