Способ сушки материала из древесины

 

Способ относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использован для сушки материала из древесины различных пород в виде пиломатериалов и заготовок из древесины. Согласно способу материал из древесины разных пород в виде пиломатериалов и/или в виде заготовок загружают в сушильную камеру и выдерживают его при атмосферном давлении и высокой относительной влажности воздуха ≈ 90%, начиная с температуры материала 30^oC до 55^oC в течение нескольких часов, после чего осуществляют последовательно чередующиеся стадии нагревания материала в среде циркулирующего воздуха при атмосферном давлении и выдерживания материла при пониженном давлении в течение времени, при котором температура в центре материала достигает величины ниже температуры кипения воды, при данной глубине вакуума. Последовательно чередующиеся стадии объединены в циклы, каждый из которых содержит 4 и более чередующихся стадий, и каждый цикл характеризуется постоянной температурой нагревания на стадиях нагревания и постоянной относительной влажностью воздуха, причем температура нагревания дробно увеличивается от цикла к циклу, а относительная влажность воздуха дробно уменьшается от цикла к циклу. Способ позволяет обеспечить высокую производительность при высоком качестве материала. 1 з.п. ф-лы.

Предлагаемый способ относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использован для сушки материала из древесины различных пород в виде как пиломатериалов, так и заготовок из древесины.

Известны различные способы сушки материала из древесины различных пород, которые реализуют с помощью известных сушильных камер (1, 2, 3).

Данные способы позволяют осуществлять сушку материала из древесины различных пород, однако одни из способов сложны при осуществлении, другие имеют низкую производительность для достижения требуемого качества высушенного материала.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является известный способ сушки материала из древесины, который реализован с помощью известного устройства "конвективно-вакуумной сушилки", и который авторами выбран в качестве прототипа (4).

Известный способ включает загрузку материала из древесины и в известную сушильную камеру - "конвективно-вакуумную сушилку" и осуществление последовательно чередующихся стадий: нагревания материала при атмосферном давлении в среде циркулирующего воздуха, в этот период температура материала повышается, что сопровождается испарением влаги с его поверхности и приводит к ее уменьшению в поверхностных слоях, и в результате внутри материала начинает происходить движение влаги под действием градиента влажности, а затем нагревание материала при пониженном давлении до температуры, превышающей температуру кипения воды, на этой стадии вакуумирования сразу начинается интенсивное испарение влаги с поверхности, что приводит к быстрому снижению температуры поверхности материала, достигая температуры кипения воды, а затем температура поверхности материала продолжает падать, в это время в полостях клеток происходит вскипание воды, и образовавшийся водяной пар движется к поверхности под избыточным давлением, водяной пар, покинувший материал, образует вокруг него среду практически чистого насыщенного пара, в результате этого влага удаляется при достаточно высокой влажности поверхности материала и следовательно, в малом ее перепаде по толщине материала, что позволяет избежать значительных сушильных напряжений и остаточных деформаций.

Вакуумирование прекращается после падения температуры в центре материала ниже температуры кипения воды при данной глубине вакуума.

В период выдержки материала в вакууме при удалении свободной влаги ее движение проходит под действием градиентов давления, влажности и температуры.

Число последовательно чередующихся стадий обуславливает требуемая конечная влажность материала.

Авторами предлагаемого изобретения был произведен перерасчет времени сушки по известному способу на условный материал, и время сушки условного материала составило ≈ 120 часов.

Недостатком данного способа является его невысокая производительность.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение производительности при высоком качестве сушки материала из древесины, в частности пиломатериалов и/или заготовок из древесины.

Поставленная задача решается предлагаемым способом сушки материала из древесины путем осуществления с загруженным в камеру материалом циклов, состоящих из стадий нагревания материала в среде циркулирующего воздуха при атмосферном давлении и выдерживания материала при пониженном давлении в течение времени, при котором температура в центре материала достигнет величины ниже температуры кипения воды, согласно изобретению, что предварительно перед последовательным чередованием циклов осуществляют выдержку материала, нагреваемого до температуры, значительно низшей температуры кипения воды, при высокой относительной влажности воздуха, при атмосферном давлении в течение нескольких часов, а каждый из циклов включает четыре или более последовательно чередующихся стадий, при этом каждый цикл характеризуется на стадиях нагревания постоянной температурой нагревания и дробным ее увеличением от цикла к циклу и постоянной относительной влажностью воздуха в камере на стадиях в цикле при дробном ее уменьшении от цикла к циклу.

Предпочтительно, что предварительную выдержку материала осуществляют при относительной влажности воздуха ≈ 90%, начиная с температуры материала 30^oC до 55^oC.

То, что предварительно перед последовательным чередованием циклов осуществляют выдержку материала, нагреваемого до температуры, значительно низшей температуры кипения воды при высокой относительной влажности воздуха при атмосферном давлении в течение нескольких часов, а каждый из циклов включает четыре или более последовательно чередующихся стадий, при этом каждый цикл характеризуется на стадиях нагревания постоянной температурой нагревания и дробным ее увеличением от цикла к циклу и постоянной относительной влажностью воздуха в камере на стадиях в цикле при дробном ее уменьшении от цикла к циклу, позволяет получать материал из древесины пород высокого качества в течение 100 часов.

Анализ научно-технической и патентной документации показал, что предлагаемый способ является новым и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Материал из древесины в виде пиломатериала и/или в виде заготовок загружают в сушильную камеру и выдерживают его при атмосферном давлении и высокой относительной влажности воздуха ≈ 90%, начиная с температуры материала 30^oC до 55^oC в течение нескольких часов, после чего осуществляют последовательно чередующиеся стадии: нагревания материала в среде циркулирующего воздуха при атмосферном давлении и выдерживания материала при пониженном давлении не менее 2 кПа в течение времени, при котором температура в центре материала достигает величины ниже температуры кипения воды при данной глубине вакуума.

Последовательно чередующиеся стадии объединены в циклы, каждый из которых содержит 4 и более чередующихся стадий, и каждый цикл характеризуется постоянной температурой нагревания воздуха на стадиях нагревания и постоянной относительной влажностью воздуха, причем температура нагревания дробно увеличивается от цикла к циклу, а относительная влажность воздуха дробно уменьшается от цикла к циклу.

Число циклов и входящих в цикл последовательно чередующихся стадий зависит от конечной требуемой влажности материала.

Предлагаемым способом требуемое качество условного пиломатериала может быть получено за 100 часов.

Пример конкретного исполнения предлагаемого способа.

10 м³ пиломатериала из обрезной сосны, с размером доски 40х150х6500 мм поместили в вакуумно-конвективную лесосушильную камеру и предварительно для выравнивания начальной влажности материала выдерживали в течение 4 часов при атмосферном давлении и относительной влажности воздуха 86% и температуре материала начиная с 30^oC до 55^oC, при этом достигли средней влажности всего материала ≈ 60%, после этого осуществили 5 циклов последовательно чередующихся стадий нагревания и выдерживания в вакууме.

1 цикл состоял из 18 чередующихся стадий, при этом стадию нагревания осуществляли при температуре воздуха 60^oC, при атмосферном давлении циркуляции воздуха в камере и относительной влажности воздуха 73%, а стадию выдерживания осуществляли при давлении 2 кПа, как во всех последующих циклах.

2 цикл состоял из 19 чередующихся стадий, стадию нагревания осуществляли при температуре воздуха 65^oC и относительной влажности 67%.

3 цикл состоял из 7 чередующихся стадий, стадию нагревания осуществляли при температуре воздуха 70^oC и относительной влажности 58%.

4 цикл состоя из 6 чередующихся стадий, стадию нагревания осуществляли при температуре воздуха 75^oC и относительной влажности 46%.

5 цикл состоял из 4 чередующихся стадий, стадию нагревания осуществляли при температуре воздуха 80^oC и относительной влажности 37%.

При этом велся постоянный контроль влажности материала.

В результате был получен материал с содержанием влаги 12% за 100 часов.

Как видно из полученных результатов, предлагаемый способ имеет высокую производительность при высоком качестве материала.

Источники информации 1. Проспект фирмы MASPELL (Италия) "Вакуумные лесосушильные камеры Lo-La и TANDEMLO-LA".

2. А. И.Расев. Сушка древесины. - М.: "Высшая школа", 1990, с.45-52, с. 74-85.

3. Е. С. Богданов. Сушка пиломатериалов. - М.: "Лесная промышленность", 1988, с.55-69, с.122-141, с.162-166.

4. Прототип/Расев А.И. и др. Ст. Конвективно-вакуумная сушилка для пиломатериалов. ж. Деревообрабатывающая промышленность, 1993, 4, с.9-10.

Формула изобретения

1. Способ сушки материала из древесины путем осуществления с загруженным в камеру материалом циклов, состоящих из стадий нагревания материала в среде циркулирующего воздуха при атмосферном давлении и выдерживания материала при пониженном давлении в течение времени, при котором температура в центре материала достигнет величины ниже температуры кипения воды, отличающийся тем, что предварительно перед последовательным чередованием циклов осуществляют выдержку материала, нагреваемого до температуры значительно ниже температуры кипения воды, при высокой относительной влажности воздуха, при атмосферном давлении в течение нескольких часов, а каждый из циклов включает четыре или более последовательно чередующихся стадий, при этом каждый цикл характеризуется на стадиях нагревания постоянной температурой нагревания и дробным ее увеличением от цикла к циклу и постоянной относительной влажностью воздуха в камере на стадиях в цикле при дробном ее уменьшении от цикла к циклу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную выдержку материала осуществляют при относительной влажности воздуха ≈ 90%, начиная с температуры материала 30 до 55^oC.