Способ сушки древесины

Изобретение относится к области гидротермической обработки материалов и может быть использовано для сушки древесины и других материалов растительного происхождения. Сушку древесины осуществляют в герметичной камере, при этом подвод тепла осуществляют с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки, а снижение давления агента сушки ведут с использованием холодильной установки и конденсатоотводчика, при этом нагрев древесины продолжают до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры, станет достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагрева. Технический результат: снижение удельных энергетических затрат на сушку древесины и сокращение времени сушки.

 

Изобретение относится к области гидротермической обработки материалов и может быть использовано при сушке древесины и других материалов растительного происхождения.

Известен способ сушки древесины нагревом под давлением насыщенным водяным паром до температуры не ниже 100°С с последующим удалением пара и снижением давления [Заявка Великобритании №1446755 F 28 В 3/06, 1976].

Способ предполагает периодический напуск в камеру для сушки пара, которым вытесняется воздух, находящийся в камере. За счет снижения давления пара процесс вскипания влаги в древесине происходит при температуре 105°С. Сушку данным способом 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 необходимо осуществлять дополнительную сушку, т.к. не во всех случаях при использовании данного способа удается получить требуемую конечную влажность обрабатываемых пиломатериалов. Кроме того, нагревание пиломатериалов водяным паром приводит к увеличению энергетических затрат, поскольку при вскипании влаги в древесине образуется дополнительный водяной пар.

Известен также способ сушки планок или реек из древесины, заключающийся в нагреве обрабатываемого материала и выдержку его при регулируемом пониженном давлении [USA №3521373, F 25 В, /04, 1970].

Указанный способ сушки осуществляют в вакуумной камере с использованием электрических нагревателей, расположенных между слоями древесины. Для удаления выделившегося пара и поддержания требуемой величины давления (разрежения) камера снабжена вакуумным насосом. Значительный объем пара, образующегося при вскипании влаги в древесине, предполагает существенное увеличение мощности насоса и, следовательно, повышает удельные энергетические затраты и значительно увеличивает время сушки.

Известен также способ сушки древесины [RU №2145693, F 26 В 3/00, 5/04, 20003], заключающийся в нагревании древесины в герметичной камере до достижения начального давления не менее 0,2 МПа, выдержке ее при установившихся значениях давления и температуры в течение времени, необходимого для полного прогрева всего объема древесины, и последующего снижения давления, без снижения температуры до достижения в камере атмосферного давления, а затем вакуумным насосом откачивают из камеры парогазовую смесь до достижения в камере давления 0,03 МПа или меньше, при этом указанный цикл может повторяться несколько раз до достижения заданной конечной влажности древесины.

Недостатком данного способа сушки древесины является значительная энергоемкость и длительность процесса сушки.

Суть указанных недостатков данного способа заключается в следующем.

Например, в цилиндрической камере диаметром 2,1 м и объемом 32 м³ помещается 6 м³ древесины сосны. Количество влаги с начальной влажностью древесины 60% и конечной 8% составляет 52% от массы древесины и составляет около 1500 кг.

Объем агента сушки в камере составляет 26 м³ (разность между объемом камеры и объемом древесины). При этом влагосодержание насыщенного пара при температуре 130°С и давлении 0,26 МПа составляет 2,3 кг/м³. Таким образом, в имеющемся в камере агенте сушки объемом 26 м³ может быть накоплено за один цикл от создания давления до создания разрежения не более 60 кг влаги, извлеченной из древесины.

С учетом того, что свободная (в отличие от связанной) влага может быть «выдавлена» из древесины под действием давления, остается извлечь методом испарения связанную (внутриклеточную) влагу, количество которой составляет 22% от массы древесины (влага, содержащаяся в древесине при изменении ее влажности от 30 до 8%) или 660 кг. Следовательно, чтобы высушить 6 м³ древесины сосны с начальной влажности 60% до конечной 8%, необходимо осуществить до 11 циклов сушки с указанными режимами.

Кроме того, для того чтобы начать каждый новый цикл сушки, необходимо охладить древесину хотя бы до температуры не выше 40°С с тем, чтобы не произошло разрушения древесины.

Задача изобретения - обеспечить одноцикловую одноступенчатую сушку древесины.

Технический результат - снижение удельных энергетических затрат на сушку древесины и сокращение времени сушки.

Это достигается тем, что в способе сушки древесины, заключающемся в нагревании древесины в герметичной камере и последующем снижении давления агента сушки при постоянном подводе тепла, подвод тепла осуществляют с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки, а снижение давления агента сушки ведут с использованием холодильной установки и конденсатоотводчика, при этом нагрев древесины продолжают до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры станет достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагрева.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Сушку древесины осуществляли в цилиндрической герметизированной сушильной камере полезным объемом 32 м³, имеющей наружную теплоизоляцию, исключающую образование конденсата на стенках камеры. Пиломатериал хвойных пород (сосна) толщиной 40 мм и шириной 150 мм был сложен в штабель с прокладками. Начальная температура пиломатериала -20°С, влажность 60%. В течение 2 часов 20 минут древесину нагревали до температуры 130°С. При этом давление в камере составляло 0, 26 МПа. Послойная температура и влажность в древесине контролировалась специальный датчиком, установленным в контрольном образце и позволяющим измерять послойно влажность и температуру древесины с интервалом 1,5 мм.

Продолжая нагрев древесины, производили снижение давления за счет включения холодильной установки известной конструкции. Образующийся конденсат удаляли из камеры конденсатоотводчиком, расположенным в нижней части камеры. При этом интенсивность снижения давления регулировалась автоматически со скоростью, исключающей возможное разрушение древесины под воздействием разности ее влажности в различных слоях по толщине и с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки. Нагрев древесины продолжали до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры, стало достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагрева

Сброс давления до атмосферного проводили в течении 42 минут. При этом влажность древесины составила 14%. При дальнейшей работе холодильной установки давление в камере снижали до 0,04 МПа, а температуру в камере в течение 2 часов 40 минут доводили до 40°С. При этом конденсирующаяся влага удаляли из сушильной камеры конденсатоотводчиком за пределы сушильной камеры.

Под воздействием остаточной температуры и разрежения в камере процесс удаления влаги из древесины продолжался до достижения влажности древесины 8%.

Весь процесс сушки древесины проводили за один цикл продолжительностью около 6 часов, при этом удельные затраты электроэнергии составили 76 кВт·час/м³.

Способ сушки древесины, заключающийся в нагревании древесины в герметичной камере и последующем снижении давления агента сушки при постоянном подводе тепла, отличающийся тем, что подвод тепла осуществляют с учетом сохранения в камере постоянной влажности агента сушки, а снижение давления агента сушки ведут с использованием холодильной установки и конденсатоотводчика, при этом нагрев древесины продолжают до момента, когда количество тепла, накопленное высушиваемой древесиной и конструктивными элементами сушильной камеры, станет достаточным для проведения процесса сушки древесины до конечной влажности древесины без продолжения ее нагрева.