Способ сушки древесины и устройство для его осуществления

 

Использование: в деревообработке и сушке пиломатериалов. Сущность: формируют штабель древесины, подлежащей сушке, прозрачность которого должна быть не меньше 20% по амплитуде СВЧ-поля. Облучают штабель СВЧ-энергией с двух противоположных боковых сторон. Нагревают древесину до температуры внутри деревянных заготовок до 60-90^oC, а снаружи на 2-15^oC меньше, с помощью СВЧ-энергии и воздуха с температурой 50-90^oC при его относительной влажности воздуха 30-90%. Сушат древесину при такой же температуре и при относительной влажности 30-90%. Периодически измеряют влажность древесины. По достижении требуемой конечной влажности снимают внутренние напряжения в древесине путем ее влаготепловой обработки. Для этого с помощью СВЧ-энергии и воздуха с температурой 80-90^oC и относительной влажности 80-96% поднимают температуру древесины на 5-10^oC выше той, при которой производилась сушка, но не выше 100^oC. Выдерживают древесину при таком режиме в течение времени, в два - три раза большего, чем было необходимо для выхода в такой режим. Затем выходят на режим сушки и досушивают древесину по времени, в два-три раза большем времени проведения влаготепловой обработки, после чего процесс сушки прекращают и охлаждают древесину наружным воздухом помещения, в котором находится сушильная установка. Сушильная установка, работающая по этому способу, содержит: несколько СВЧ-генераторов, передающие антенны по числу генераторов и подключенные на выходы генераторов по меньшей мере один калорифер, один вентилятор, один увлажнитель, сушильную камеру с дверью, фальшпотолок, продольную перегородку фальшпотолка, трубы приточной и вытяжной вентиляции с шиберами, устройство для измерения влаги древесины в процессе сушки, тележку для штабеля древесины, термометры для измерения температуры внутри и снаружи деревянных заготовок и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, устройства управления мощностью СВЧ-генераторов и калориферов и проводами шиберов. Техническим результатом изобретения является повышение скорости и качества сушки пиломатериалов, уложенных в штабель, и увеличение энергетического КПД установки. 2 с. п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано для быстрой, высококачественной и энергосберегающей сушки древесины (пиломатериалов).

Известна сушильная установка и способ ее функционирования (Россия, журнал "Передовой опыт в строительстве Москвы", N 3, 1992, 15, 16, фиг.3), которая предназначена для сушки древесины в штабеле. Сушильная установка содержит несколько СВЧ-генераторов, такое же количество передающих антенн, подключенных к выходам генераторов, сушильную камеру с дверью, устройства приточной и вытяжной вентиляции и тележку для перемещения штабеля пиломатериалов в камеру и обратно. Антенны расположены на боковых стенах камеры раскрывами внутрь. Окна приточной вентиляции расположены на боковых стенах камеры, а окна вытяжной вентиляции - на ее верхней стенке.

Способ сушки состоит в том, что стандартный штабель древесины с известной начальной влажностью помещают в сушильную камеру, включают СВЧ-генераторы, нагревают древесину СВЧ-энергией до температуры, которую способна обеспечить суммарная мощность генераторов, но не более 100^oC. Периодически отключают генераторы и определяют влажность древесины. При достижении требуемой конечной влажности процесс сушки прекращают.

Эта установка и способ сушки неэкономичны, поскольку КПД СВЧ-генераторов преобразования электроэнергии промышленной частоты в СВЧ-энергию не превышает 50%, процесс сушки длителен, так как практически неуправляем, и качество сушки не гарантировано, поскольку может произойти перегрев древесины изнутри.

Также известна сушильная установка и способ ее функционирования (RU, патент 2057404, кл. F 26 B 3/34, 27.03.96), которая принята за прототип изобретения. Эта установка содержит сушильную камеру с дверью, несколько (N) СВЧ-генераторов, N устройств воздушного охлаждения генераторов, N передающих антенн, N труб приточной вентиляции, тележку с приводом. В каждой боковой стенке камеры выполнено N сквозных отверстий, N/2 из которых предназначены для размещения антенн, а другая половина служит окнами приточной вентиляции. На верхней стенке камеры выполнены окна вытяжной вентиляции. Все вентиляционные окна закрыты экранами - металлическими сетками с размером ячеек много меньше длины волны СВЧ-генераторов. Антенны размещены в отверстиях боковых стен камеры в несколько рядов по вертикали и горизонтали в шахматном порядке на расстоянии друг от друга не менее ширины окна приточной вентиляции и не больше ширины главного максимума диаграммы направленности излучателя на расстоянии половины ширины камеры. Окна приточной вентиляции расположены напротив излучателей на противоположной боковой стене.

Способ сушки состоит в том, что стандартный штабель древесины с известной начальной влажностью помещают в сушильную камеру, включают СВЧ-генераторы, нагревают древесину до 60-70^oC с помощью СВЧ-энергии и теплого воздуха. Для этого в сушильную камеру под избыточным давлением через окна приточной вентиляции подают теплый воздух, отработанный устройствами охлаждения генераторов, который вытесняет из камеры через окна вытяжной вентиляции холодный и влажный воздух. Выдерживают при этой температуре определенный отрезок времени и в соответствии с технологией сушки в зависимости от сортамента материала и породы дерева. Отключают генераторы, открывают дверь камеры, извлекают штабель из камеры и при необходимости сушку продолжают.

Эта установка и способ сушки неэкономичны, поскольку КПД СВЧ-генераторов преобразования электроэнергии промышленной частоты в СВЧ-энергию не превышает 50%, рекуперация воздуха, отработанного устройствами охлаждения генераторов, имеет низкий КПД - 10%, так как весь воздух продувается через камеру. Процесс сушки длителен, поскольку практически неуправляем, и качество сушки не гарантировано из-за отсутствия контроля температуры внутри древесины, что может привести к ее перегреву.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости и качества сушки пиломатериалов, уложенных в штабель (без нарушения структуры древесины), и увеличение энергетического КПД установки.

Под оптимальным способом сушки древесины понимают способ сушки древесины определенного сортамента и породы заданной начальной влажности до требуемой конечной влажности с минимальной затратой времени и энергии первичного источника энергии - электрической сети, с сохранением структуры древесины и без остаточных напряжений при ее охлаждении после сушки. Остаточные напряжения в древесине при форсированном режиме сушки приводят к изменению формы древесных заготовок (короблению и винтовым изгибам) после их охлаждения, что требует последующей механической обработки.

Известно, что преобразование электрической энергии в тепловую с помощью калориферов, выполненных из теплоэлектрических нагревателей (ТЭНов), происходит с КПД 95%. Также известно, что преобразование электрической энергии промышленной частоты в сверхвысокочастотную (СВЧ) с помощью мощных СВЧ-генераторов - магнетронов происходит с КПД 50%. Преобразование СВЧ-энергии в тепловую происходит с КПД, близким к 100%.

Теплоносителем при применении ТЭНов является воздух, который нагревает древесные заготовки снаружи. Нагрев заготовок по объему происходит за счет теплопередачи от их наружной поверхности к середине при температурном градиенте, направленном изнутри к поверхности заготовки. Древесина имеет малую теплопроводность, поэтому нагрев древесины происходит медленно. Для увеличения скорости нагрева необходимо увеличить температуру теплоносителя. Однако при его температуре больше 100^oC вода в приповерхностных слоях древесины закипает и ее пары разрушают структуру древесины. Такая древесина идет в брак.

Теплоносителем при применении магнетронов в качестве источников СВЧ-энергии является энергия электромагнитных волн, которые проникают внутрь заготовки и нагревают ее по всему объему за счет электрических потерь в воде, которая находится в древесине, что обеспечивает более быстрый нагрев. Однако необходимо иметь в виду, что поле электромагнитных волн СВЧ-диапазона внутри заготовки убывает по экспоненциальному закону. Для равномерного нагрева всех заготовок штабеля он должен быть не слишком широким, а расстояния между рядами заготовок в соседних этажах не слишком малыми при облучении с противоположных боковых поверхностей штабеля.

Из теории и практики сушки древесины известно, что влага в древесине перемещается от более влажных мест к местам более сухим (диффузия влаги), от мест более нагретых к местам более холодным (термодиффузия) в направлении отрицательного градиента влагосодержания - ▿U и температурного градиента - ▿T. Избыточное давление внутри заготовки также способствует перемещению влаги изнутри к ее поверхности, т.е. в направлении отрицательного градиента давления водяного пара - ▿P (Першанов Н.А. Конвективно-высокочастотная сушка древесины. -М: Гослесбумиздат, 1963, стр. 82). Следовательно, для ускоренного процесса сушки необходимо наличие трех градиентов: ▿U, ▿T и ▿P одного направления в сторону середины заготовки. Однако градиент давления ▿P возникает при температуре заготовки свыше 100^oC, что ведет к разрушению структуры древесины. Поэтому для высококачественной сушки древесины нагрев до такой температуры недопустим.

Для высококачественной ускоренной сушки необходимо, чтобы градиенты ▿U и ▿T были направлены в одну сторону - от поверхности деревянной заготовки к ее центру - и по модулю максимально допустимыми. Для увеличения ▿U необходимо сушить древесину в среде с малой влажностью, т.е. при большой разнице показаний термометра и психрометра (психрометрической разности температур ΔT) , возникает опасность пересушки приповерхностных слоев заготовки, что приведет к разрушению структуры древесины (трещинам на ее поверхности). Следовательно, существует оптимальное значение градиента влажности, при котором влага успевает поступать изнутри на поверхность заготовки, что обеспечивает максимальную скорость сушки без нарушения структуры древесины. Из практики сушки древесины известно, что высококачественная сушка достигается при относительной влажности воздуха в сушильной камере, равной 30-90%, что соответствует психрометрической разности температур ΔT = 2-30^oC.

Градиент ▿T требуемого направления может быть обеспечен, как было сказано выше, только при применении СВЧ-энергии. Однако значение ▿T также не может быть сколь угодно велико. Температура внутри заготовки при высококачественной сушке не должна превышать 100^oC по причинам, упомянутым выше. Поэтому во избежание перегрева древесины за оптимальную температуру внутри заготовки при ее сушке следует принять температуру, лежащую в интервале значений 60-90^oC. Температура воздуха, окружающего заготовку, должна быть возможно меньше для увеличения ▿T, но не меньше допустимой, исходя из того факта, что КПД СВЧ-сушки в два раза меньше КПД сушки нагретым воздухом. Оптимальная разность внутренней и наружной температуры составляет 2-20^oC. Это обеспечит поддержание градиента ▿T требуемого направления внутрь заготовки. Для этого воздух, предназначенный для сушки древесины, должен быть перегрет до температуры ниже температуры внутри заготовок на 2-20^oC.

Способ сушки древесины состоит в следующем. Формируют штабель из древесины, подлежащей сушке. Ширина штабеля и расстояния между рядами в этажах должны быть такими, чтобы его прозрачность для СВЧ-излучения была не меньше 20% по амплитуде СВЧ-поля. Высота и длина штабеля должны быть такими, чтобы на его боковых поверхностях неоднородность амплитуды СВЧ-поля не превышала 3 дБ.

Нагревают древесину до температуры внутри деревянных заготовок 60-90^oC с помощью энергии СВЧ-поля и воздуха с температурой 50-90^oC и относительной влажностью 30-90% (ΔT = 2-30^oC).

Сушат древесину при температуре внутри заготовок 60-90^oC, а на их периферии на 2-15^oC меньше при относительной влажности воздуха в сушильной камере 30-90% (ΔT = 2-30^oC). Периодически измеряют влажность древесины. По достижении требуемой конечной влажности снимают внутренние напряжения в древесине, возникшие в процессе ускоренной сушки, путем ее влаготепловой обработки. Для этого с помощью СВЧ-энергии и воздуха с температурой 80-90^oC и относительной влажностью 80-96% поднимают температуру древесины на 5-10^oC выше той, при которой производилась сушка, но не выше 100^oC. Выдерживают древесину при таком режиме в течение времени в два - три раза большем, чем было необходимо для выхода в этот режим. По окончании режима влаготепловой обработки древесину досушивают по времени, в два-три раза большем времени проведения такой обработки, после чего процесс сушки прекращают. Древесину охлаждают наружным воздухом помещения, в котором находится сушильная установка.

Отличительными признаками способа являются: введение процесса режима влаготепловой обработки ("отпуск") и досушки древесины после нее, а также конкретные режимы сушки (температура внутри и на поверхности заготовок, одинаковые направления градиентов влажности и температуры и значение влажности воздуха в сушильной камере на всех этапах процесса сушки.) Сушильная установка содержит: несколько СВЧ-генераторов, передающие антенны по числу генераторов, по меньшей мере один калорифер, один вентилятор, один увлажнитель, сушильную камеру с по меньшей мере одной дверью, фальшпотолок, продольную перегородку фальшпотолка, трубы приточной и вытяжной вентиляции с шиберами, устройство для измерения влаги древесины в процессе сушки, тележку для штабеля древесины, термометры для измерения температуры внутри и снаружи деревянных заготовок и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, устройства управления мощностью СВЧ-генераторов и калориферов и приводами шиберов и вентиляторов.

СВЧ-генераторы закреплены на боковых стенах сушильной камеры.

Каждая антенна подключена к выходу своего СВЧ-генератора. Антенны установлены на противоположных боковых стенках сушильной камеры раскрывами внутрь камеры в несколько рядов с перекрытием их диаграмм направленности на поверхности штабеля по уровню более минус 3 дБ.

Фальшпотолок имеет с двух сторон окна по краям, в которых установлены калориферы и над которыми размещены увлажнители воздуха в камере. Фальшпотолок по середине имеет продольную перегородку, параллельную боковым стенкам камеры, которая по меньшей мере имеет одно окно, в котором установлен вентилятор.

Трубы приточной и вытяжной вентиляции с шиберами установлены на верхней стенке сушильной камеры.

Тележка для штабеля установлена на устройстве для определения влажности древесины во время сушки.

Отличительными признаками сушильной установки являются: калорифер, увлажнитель, термометры для измерения температуры внутри и снаружи заготовок и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, вентилятор и устройство для определения влажности древесины в процессе сушки.

На фиг. 1 приведена конструкция сушильной установки, вид с торца со снятой торцевой стенкой; на фиг. 2 - конструкция сушильной установки, продольное осевое сечение (пунктиром показано положение штабеля древесины во время сушки; на фиг. 3 - зависимость температурного режима сушки во времени (сплошная кривая - температура в середине заготовки, а пунктирная - на ее поверхности); на фиг. 4 - требуемые направления градиентов температуры и влажности в процессе сушки и досушки древесины; на фиг. 5 - зависимости относительной влажности воздуха в сушильной камере от психрометрической разницы температур для разной температуры воздуха T^oC (Расев А.И. Сушка древесины. -М. : Высшая школа, 1990 с. 216-222); на фиг. 6 - структурная схема управления сушильной установкой.

На фигурах введены обозначения: 1 - СВЧ генератор, 2 - передающая антенна, 3 - калорифер, 4 - вентилятор, 5 - увлажнитель воздуха в сушильной камере, 6 - сушильная камера, 7 - дверь сушильной камеры, 8 - фальшпотолок сушильной камеры, 9 - продольная перегородка фальшпотолока, 10 - труба приточной вентиляции, 11 - труба вытяжной вентиляции, 12 - шибера труб приточной и вытяжной вентиляции, 13 - устройство для определения влажности древесины в процессе сушки, 14 - тележка для штабеля древесины, 15 - термометр для определения температуры внутри деревянной заготовки, 16 - термометр для определения температуры снаружи деревянной заготовки, 17 - термометр для определения температуры воздуха внутри камеры, 18 - психрометр, 19 - устройство управления мощностью СВЧ-генераторов, 20 - устройство управления мощностью калориферов, 21 - устройство управления приводом шиберов, 22 - штабель, 23 - древесная заготовка, 24 - прокладка между этажами рядов древесных заготовок, 25 - устройство управления вентиляторами.

На фиг. 3 обозначено: t₁ - время нагрева древесины в штабеле до температуры сушки, t₂ - время сушки древесины (t₂ >> t₁), t₃ - время влаготепловой обработки древесины ("отпуск") (t₃ < t₁), t₄ - время досушки древесины после влаготепловой обработки (t₄ = 2-3 t₃), t₅ - время охлаждения древесины (t₃ < t₁), T - сплошная кривая линия - температура в середине древесной заготовки, T - пунктирная кривая линия - температура на поверхности древесной заготовки, ΔT - разность показаний термометра и психрометра - мера относительной влажности воздуха в сушильной камере.

На фиг. 4 обозначено: ▿U и ▿T - направление градиентов влажности и температуры в древесных заготовках в процессе их сушки и досушки.

В качестве СВЧ-генераторов 1 могут быть применены: магнетроны, клистроны и автогенераторы на мощных транзисторах, выполненные по известным схемам, работающие в сантиметровом или дециметровом диапазоне волн, мощностью каждый более 0,5 кВт.

Антенны 2 могут быть выполнены в виде электромагнитных рупоров, открытых концов волноводов, диполей и др. и должны изготавливаться из металла (латунь, алюминий и др.).

Калориферы 3 могут быть выполнены: электрическими, паровыми, водяными, газовыми и др.

Вентиляторы 4 могут быть выполненными с электрическим или бензомоторным приводом: осевыми, центробежными и др. с обеспечением реверса и изменения частоты вращения (например, с электромоторами постоянного тока или автомобильными двигателями).

Увлажнители 5 могут быть выполнены с применением сырого пара или с распылением воды из форсунки.

Сушильная камера 6 и ее дверь 7 должны быть выполнены из металла (стальной или алюминиевый лист) Фальшпотолок 8 может быть выполнен из металла и иметь у стен продольные щели или окна, в которых установлены калориферы 3.

Продольная перегородка 9 фальшпотолка может быть выполнена из металла и иметь отверстия, в которых установлены вентиляторы 4.

Трубы приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции выполняются из листового металла и устанавливаются на верхней стенке сушильной камеры 6.

Шибера 12 выполняются из металла и могут иметь ручной или электрический привод.

Устройство 13 определения влажности древесины может быть выполнено в виде напольных весов. По известной начальной влажности и весу штабеля с тележкой до сушки и требуемой конечной влажности определяют вес штабеля с тележкой, соответствующий требуемой конечной влажности древесины. Сушку ведут до получения требуемого веса штабеля с тележкой.

Тележку 14 для штабеля изготавливают из металла.

Термометры 15 и 16 для определения температуры внутри и снаружи деревянной заготовки 23 могут быть выполнены в виде термопар и микроамперметров. При этом провода термопар должны прокладываться перпендикулярно линейной поляризации излучения антенн 2.

Термометр 17 и психрометр 18 могут быть выполнены ртутными, с контактами через каждые 5^oC для дистанционного измерения температуры.

Устройство 19 управления мощностью СВЧ-генераторов может быть выполнено в виде амплитудного модулятора анодного напряжения прямоугольными импульсами с изменяемой скважностью по известным схемам таких модуляторов. При нулевой скважности СВЧ-генераторы отдают полную мощность, а с ее увеличением мощность генераторов падает.

Устройство 20 управления мощностью калориферов 3 может быть выполнено в виде автотрансформатора (театрального темнителя).

Устройство 21 управления шиберами может быть выполнено с электрическим приводом и замедляющим редуктором (на червячной паре).

Штабель 22 древесины собирают из древесины любой породы дерева и сортамента, подлежащего сушке, но так, чтобы его прозрачность была не меньше 20% по амплитуде СВЧ-поля. Прозрачность штабеля 22 измеряют с помощью пробника - приемной антенны путем измерения амплитуды СВЧ-поля на облучаемой и затененной стороне штабеля при одностороннем облучении. В случае, если прозрачность окажется меньше 20%, уменьшают ширину штабеля или увеличивают расстояние между рядами в этажах.

Древесные заготовки 23 могут иметь вид досок, брусьев и т.п.

Поперечные прокладки 24 могут быть выполнены из сухого дерева.

Устройство 25 управления вентиляторами может быть выполнено в виде реостата, включенного в обмотку возбуждения электродвигателя постоянного тока и устройство изменения полярности тока обмотки.

Сушильная установка (фиг. 1, 2 и 6) содержит: 18 магнетронов 1, 18 передающих антенн 2, два калорифера 3, три вентилятора 4, два увлажнителя 5, сушильную камеру 6 с дверью 7, фальшпотолок 8, продольную перегородку 9 фальшпотолка, трубы приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции с шиберами 12, весы 13, тележку 14 для штабеля древесины, термометры 15, 16 и 17 для измерения температуры внутри и снаружи деревянных заготовок и температуры воздуха в сушильной камере соответственно, психрометр 18, устройства управления 19, 20, 21 и 25 мощностью магнетронов 1 и калориферов 3, приводами шиберов 12 и вентиляторов 4.

Магнетроны 1 закреплены на боковых стенках сушильной камеры. Каждая антенна 2 подключена к выходу своего магнетрона 1. Антенны 2 установлены на боковых стенках сушильной камеры 6 в несколько рядов с перекрытием их диаграмм направленности по уровню более минус 5 дБ на облучаемых поверхностях штабеля 22.

Фальшпотолок 8 имеет с двух сторон по краям окна, в которых установлены калориферы 3 и над которыми закреплены увлажнители 5. Посередине фальшпотолка установлена параллельно боковым стенкам камеры продольная перегородка 9. Перегородка имеет три окна, в которых установлены вентиляторы.

Трубы 10 и 11 приточной и вытяжной вентиляции с шиберами 12 и приводами 21 установлены на верхней стенке сушильной камеры.

Тележка 14 для штабеля 22 установлена на весах 10.

Способ сушки древесины состоит в следующем (фиг. 3 и 4).

Древесные заготовки 23 укладывают в штабель 22 с зазорами в рядах и этажах. Для обеспечения равномерного нагрева СВЧ-энергией генераторов 1 древесных заготовок 23 в поперечном направлении, его облучают с двух противоположных боковых сторон. Известно, что амплитуда СВЧ-поля в материалах с электрическими или магнитными потерями убывает по экспоненте. Поэтому равномерность нагрева заготовок при двустороннем облучении штабеля зависит от его ширины и расстояния между рядами заготовок в этажах. Чем больше ширина штабеля и меньше расстояние между рядами заготовок в этажах, тем больше затухание СВЧ-излучения в заготовках. При облучении штабеля с двух сторон убывание интенсивности излучения одной антенны может быть частично или полностью скомпенсировано излучением антенны, облучающей противоположную сторону штабеля, если электрические оси антенн совмещены. Для того, чтобы сумма экспоненциального затухания СВЧ-поля в штабеле с противоположным направлением убывания мало изменялась в пределах поперечного размера штабеля, необходимо, чтобы прозрачность штабеля была не менее 20% амплитуды СВЧ-поля на облучаемой стороне. Для равномерного облучения СВЧ-энергией боковых сторон штабеля необходимо, чтобы диаграммы направленности соседних антенн на облучаемой стороне штабеля перекрывались по уровню более минус 3 дБ. Края штабеля должны облучаться на таком же уровне. Это обеспечит нагрев штабеля СВЧ-энергией по всему объему с допустимой неоднородностью температуры, не превышающей 10^oC. Контроль интенсивности СВЧ-поля на облучаемой и затененной стороне штабеля производится с помощью пробника - приемной антенны, соединенной с индикатором через амплитудный детектор.

Собранный штабель с прозрачностью не более 20% по амплитуде СВЧ-поля помещают в сушильную камеру. На полную мощность включают генераторы 1, калориферы 3 и вентиляторы 4. Калориферы при нагреве древесины обеспечивают температуру воздуха в сушильной камере 50-90^oC. Включают увлажнители, которые обеспечивают относительную влажность нагретого воздуха 30-90%. Такой режим нагрева отслеживают по показаниям сухого 17 и мокрого 18 (психрометра) термометров (фиг. 5). Психрометрическая разность температур в этом случае должна составлять ΔT = 2-30^oC. При этом шибера 12 приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции закрыты. Происходит интенсивный нагрев древесины с помощью СВЧ-энергии и горячего воздуха (время t₁, фиг. 3).

Процесс сушки начинают при достижении внутри заготовок температуры, равной 60-90^oC, которая отслеживается по показаниям термометра 15, заглубленного по меньшей мере в одну из заготовок. Уменьшают СВЧ-мощность и мощность калориферов так, чтобы температура внутри заготовок оставалась на уровне 60-90^oC, а на их поверхности была на 2-15^oC меньше, которую определяют по термометру 16. Регулируют влажность воздуха увлажнителями 5, открывают шибера 12 приточной вентиляции с воздухом, подогретым калориферами, и шибера вытяжной вентиляции настолько, чтобы обеспечить разницу психрометрической температуры ΔT = 2-30^oC, что соответствует относительной влажности воздуха в камере 30-90%. В процессе сушки периодически, путем взвешивания штабеля, контролируют влажность древесины (время t₂, фиг. 3).

При достижении требуемой величины конечной влажности древесины, для снятия внутренних напряжений в заготовках 23, производят их влаготепловую обработку ("отпуск", если говорить языком металлургов), без которой нельзя гарантировать качество сушки. Для этого поднимают температуру древесины на 5-10^oC выше той, при которой производилась сушка, с помощью включенных на полную мощность магнетронов и калориферов при психрометрической разности температур на 3-4^oC. Эту разницу температур обеспечивают регулировкой положений шиберов 12 приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции и интенсивностью работы увлажнителей 5. Древесину выдерживают при таком режиме влаготепловой обработки в течение времени, которое было необходимо для поднятия ее температуры на 5-10^oC. После чего уменьшают психрометрическую разность температур до значений 0,5-1^oC и выдерживают по времени примерно столько же, сколько понадобилось на дополнительный нагрев (время t₃, фиг. 3).

Для подсушки поверхности заготовок, после режима влаготепловой обработки, в сушильной камере создают условия, с параметрами режима сушки в течение времени, в 2-3 раза превышающего время режима влаготепловой обработки (время t₄, фиг. 3). Отключают СВЧ-генераторы и калориферы. При включенных вентиляторах наружным воздухом охлаждают штабель заготовок до температуры 30-40^oC снаружи при открытых шиберах приточной и вытяжной вентиляции (время t₅, фиг. 3). После чего открывают дверь камеры и высушенную древесину извлекают из сушильной камеры.

Техническим результатом изобретения является: - повышение скорости сушки пиломатериалов, уложенных в штабель за счет соблюдения режима сушки на всех ее этапах; - высокое качество сушки обеспечивается за счет введения режима "отпуска" и досушки; - увеличение энергетического КПД установки обеспечивается за счет строгого соблюдения технологии сушки - одного направления градиентов температуры и влажности древесины на этапах сушки и досушки.

Формула изобретения

1. Способ сушки древесины в сушильной камере, основанный на формировании штабеля древесины, ее нагреве до определенной температуры и сушке с помощью СВЧ-энергии и воздуха повышенной температуры, определении ее влажности в процессе сушки и окончании сушки при достижении древесиной требуемой конечной влажности, отличающийся тем, что из древесины заданной породы и влажности формируют штабель шириной и с расстояниями между рядами древесных заготовок в этажах, которые обеспечивают прозрачность штабеля не менее 20% по амплитуде СВЧ-поля, нагревают древесные заготовки до 60 - 90^oC внутри и на 2 - 15^oC ниже снаружи, при относительной влажности воздуха 30 - 90% и температуре воздуха 50 - 90^oC, сушат древесину при той же температуре заготовок и той же относительной влажности, в процессе сушки контролируют влажность древесины, при достижении требуемой влажности древесины поднимают ее температуру на 5 - 10^oC, выдерживают при этой температуре и относительной влажности воздуха в камере 80 - 96% в течение времени, в 2 - 3 раза большего, чем было необходимо для повышения температуры на 5 - 10^oC, после чего уменьшают психрометрическую разность температур до значений 0,5 - 1^oC и выдерживают древесину в таком режиме в течение времени, в 2 - 3 раза большего, чем было необходимо для режима влаготепловой обработки, затем охлаждают древесину до 30 - 40^oC.

2. Установка для сушки древесины, содержащая металлическую сушильную камеру по меньшей мере с одной дверью, СВЧ-генераторы, выход каждого из которых соединен с антенной, каждая из которых установлена в соответствующих отверстиях боковых стен камеры раскрывами внутрь камеры, трубы приточной и вытяжной вентиляции, установленные на верхней стенке камеры, и тележку для штабеля, отличающаяся тем, что в нее введены по меньшей мере один калорифер, один увлажнитель воздуха, по одному термометру для определения температуры заготовок внутри, снаружи и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, устройство определения влажности древесины в процессе сушки, фальшпотолок с продольной перегородкой и окнами у боковых стенок камеры на противоположных краях, в которых установлены калориферы и над которыми установлены увлажнители воздуха, причем вентилятор установлен в отверстии перегородки фальшпотолка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6