Поддержание влажности и температуры в сушильных камерах
Поддержание влажности и температуры в сушильных камерах
- подготовка сушильной камеры
- подготовка сырья
- сушка влажного дерева
- выгрузка и выдержка в остывочном помещении
- контроль уровня влажности материала.
Сушка пиломатериалов
Сушка пиломатериалов является важным этапом подготовки пиломатериала к работе, вследствие которого из лесоматериалов путем испарения выделяется излишняя влажность. Зачем это делать? Сухие пиломатериалы отличаются высокой прочностью. Они гораздо меньше коробятся, легко склеиваются, не подвергаются гниению и растрескиванию. Полученные материалы без труда декорируются и характеризуются высокой надежностью. Получается, что процедура сушки дерева обязательна, если вы хотите получить материалы идеального качества.
Официальную классификацию сушильных камер для древесины регламентирует ГОСТ, куда включен подробный перечень всех существующих типов оборудования.
Описание и назначение
Сделать древесину действительно качественной и пригодной для дальнейшего использования, соблюдая при этом все необходимые этапы производства, очень сложно. В этом процессе сушильные камеры являются необходимым элементом, ведь в первую очередь сырой материал нужно высушить, а только потом приступать к процессу последующей обработки.Уникальность оборудования заключается в том, что оно используется для сушки любого вида материала, начиная от самых простых сортов деревьев и заканчивая экзотическими.
Технология сушильных камер позволяет осуществлять этот процесс, не допуская дефектов древесины, что очень важно при производстве пиломатериалов.Существуют разные виды оборудования, каждый из которых предназначен для конкретного вида работ. Тем не менее, большая часть сушильных аппаратов отличается универсальностью, что является значительным преимуществом в их использовании.
Учитывая, что конденсационный способ сушки все-таки дает сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных сушильных камер с холодильными установками на хладагенте, позволяющем применять не только мягкие, но и нормальные режимы сушки с температурами 60-70 “С. Из-за свойств фреона, который используется в качестве хладагента, в конденсационных камерах применяются низкотемпературные режимы сушки с температурой 45-50 °С. При повышении температуры сушильного агента более 45 °С КПД конденсационных сушилок понижается. Поэтому производительность их мала — ведь продолжительность процесса здесь в 2-3 раза больше, чем в традиционных конвективных камерных сушилках. Кроме того, необходимо также учитывать и повышенные эксплуатационные расходы конденсационных сушилок (покупка фреона, поддержание в работоспособном состоянии оборудования для конденсации).
Конденсационные камеры: плюсы и минусы
В последние годы у нас в стране появляется интерес к еще одному способу сушки древесины — конденсационной сушке. Некоторые производители сушильных камер начали выпуск конденсационных камер, основываясь на успешном опыте зарубежных производителей.Удаление влаги из древесины связано со значительными трудностями. Они объясняются относительно большой толщиной пиломатериалов и изменением размеров древесины при снижении ее влажности. Изменение размеров высушиваемой древесины при неправильном проведении процесса сушки может привести к растрескиванию, короблению и другим дефектам сушки. Поэтому задачей сушки пиломатериалов является равномерное снижение влажности всей партии высушиваемой древесины и каждой доски в отдельности по ее сечению и длине при сохранении требуемого качества материала.
Атмосферная сушка
Для осуществления сушки древесины необходимы два условия:- обеспечение испарения влаги с поверхности материала;
- создание условий для интенсивного продвижения влаги к поверхности древесины.
Сколько существует сушка древесины, столько ведется поиск наиболее простого и малозатратного способа удаления влаги из древесины. Причем простота способа сушки должна обеспечиваться в первую очередь простотой обслуживания сушильной камеры, т. е. камера должна быть оснащена технически несложным и, соответственно, недорогим технологическим оборудованием.Так уж повелось, что сегодня в массовой сушке пиломатериалов наиболее распространенными способами удаления излишней влаги из древесины являются атмосферная (воздушная) и камерная сушка. Атмосферная сушка по сравнению с камерной протекает в условиях, мало способствующих продвижению влаги в древесине в силу относительно низкой температуры и невозможности регулирования влажности воздуха. Поэтому она неизбежно сопровождается большой опасностью появления трещин и значительным сжатием сухой поверхности древесины. Единственным методом снижения опасности растрескивания является уменьшение вентиляции штабеля, но эта мера, вызывая замедление сушки, создает тем самым опасность появления грибов на влажной поверхности древесины. Хотя атмосферная сушка и является самой малоэнергозатратной, следует все-таки рекомендовать ее как предварительную подсушку свежесрубленной древесины, в первую очередь на крупных лесопильных предприятиях с большим объемом переработки древесины.
Камерная сушка
При производстве изделий из древесины более подходит сушка древесины в виде заготовок и пиломатериалов в специальных помещениях — сушильных камерах, которая обеспечивает необходимое количество сухих пиломатериалов для дальнейшей переработки древесины. Камерная сушка древесины основана на проведении процесса при температуре и влажности воздуха выше атмосферного, т.е. с большей интенсивностью. Кроме того, при камерной сушке имеется возможность создать в сушильной камере необходимый уровень температуры, влажности и скорости движения воздуха, что позволяет регулировать процесс в зависимости от свойства материала и создавать наиболее благоприятные условия для его просыхания.Самыми распространенными камерными сушилками являются конвективные камеры. В конвективной камере передача тепла происходит через воздух, идущий через теплообменники, по которым проходит теплоноситель (горячая вода или перегретый пар). Сушильный агент (воздух) циркулирует по камере, проходя через сушильные штабеля с пиломатериалами и передавая им тепловую энергию.В зависимости от технологии и стадии процесса сушки можно менять параметры сушильного агента:- увлажнить с помощью увлажнительных форсунок в камере;
- понизить влажность путем удаления влажного воздуха через воздуховоды и замены его более сухим;
- изменить температуру, просто понизив ее в теплообменных калориферах;
- изменить скорость и направление агента за счет изменения частоты и направления вращения вентиляторов.
Теория конденсационной сушки
В последние годы у нас в стране появляется интерес к еще одному способу сушки древесины — конденсационной сушке. Некоторые производители сушильных камер начали выпуск конденсационных камер, основываясь на успешном опыте зарубежных производителей. Правда, они не всегда посвящают покупателей во все нюансы данного способа сушки, в первую очередь стараясь привлечь их высоким качеством и очень низкими энергозатратами сушки в таких камерах. Попробуем разобраться, так ли это на самом деле.Принципиально конденсационные сушильные камеры не отличаются от традиционных конвективных. Они относятся к одному классу — конвективные, камерные, воздушные, т. е. агентом сушки в них служит нагретый влажный воздух. Основное отличие конденсационной камеры заключается в том, что нагретый влажный воздух не удаляется из камеры, как в большинстве конвективных сушильных камер, а направляется во влагоудаляющую установку, где осушивается, подогревается и вновь участвует в процессе сушки. При этом экономится тепловая энергия, которая обычно затрачивается на удаление из камеры отработавшего влажного агента сушки.Энергопотребление конденсационных сушилок в зависимости от влажности материала составляет 0,25-0,45 кВт/ч на 1 кг испаренной воды и увеличивается при ее снижении. Это примерно в два раза меньше расхода энергии в обычных конвективных камерах периодического действия.Влагоудаляющая установка работает по принципу теплового насоса. Вентилятор перемещает воздух через испаритель с системой охлаждения, в котором температура воздуха резко падает до точки росы. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется и удаляется из установки. При конденсации 1 кг воды высвобождается 0,65 кВт тепловой энергии, которая отдается охлажденному воздуху в подогревателе. Тепло от компрессора и вентилятора также подогревает обезвоженный воздух. Воздух из влагоудаляющей установки вновь используется для сушки. Этот циклический процесс повторяется до тех пор, пока древесина не будет высушена до требуемой влажности.
Типы конденсационных камер
По принципу проведения процесса конденсационные сушильные камеры делятся на камеры непрерывного и периодического действия. Конденсационные сушильные камеры непрерывного действия строятся довольно редко. Для получения достаточной циркуляции воздуха в них кроме конденсатора и соответствующей поверхности нагрева отопительных приборов требуется установить вентиляторы, которые обычно располагаются в специальном помещении рядом с тоннелем. Воздух отсасывается с сырого конца, а затем через конденсатор и отопительные приборы подводится к сухому концу сушила.Конденсационные камеры имеют четыре основных конструкции:1. Камеры с поверхностным конденсационным устройством, расположенным, как вентиляторы и отопительные приборы, вне камеры.2. Камеры с конденсационным устройством, расположенным в самой камере. Влажность среды в камере при этом регулируется температурой воды в конденсационном устройстве, т.е. скоростью прохождения воды по конденсационным трубам. Получение достаточной циркуляции воздуха в таких сушилах часто затруднено, особенно в начале процесса, когда важно иметь интенсивную циркуляцию воздуха.3. Сушильные камеры с водоструйными конденсационными устройствами (патент Г. Д. Тимана), в которых водоструйные приборы располагаются рядами вдоль боковых стен, а отопительные приборы устанавливаются под штабелями. На выходе из теплообменника нагретый воздух поднимается, идет в горизонтальном направлении через зазоры штабеля к продольным стенам камеры, где находятся конденсационные устройства, проходит через них и уменьшает влагосодержание до требуемой степени влажности. Обезвоживатели удерживают частицы осажденной воды, затем воздух поступает к отопительным приборам, нагревается и снова поднимается. Эта конструкция имеет большие преимущества, поскольку циркуляция воздуха, температура и его влажность здесь не зависят друг от друга.4. Камеры с конденсацией на пористых тканях. Раньше эти сушилки устраивались сплошь (стены, потолок) из какой-либо ткани, оборудование такого сушила производилось внутри здания. Отопительные приборы помещались вдоль одной стены, а циркуляция осуществлялась искусственным путем. Нагретый влажный воздух при соприкосновении с более холодной тканью здесь отдает часть влаги этой ткани, которая, в свою очередь, испаряет ее с обратной стороны в окружающую среду. Более поздняя конструкция имеет жесткие стены, внутри на расстоянии 30 см от боковых стен устроены стенки из натянутой ткани. Между жесткими и матерчатыми стенами с помощью вентиляторов прогоняется снизу вверх холодный воздух, который поглощает влагу, осаждающуюся внутри сушила на его матерчатых стенах. Этот воздух проходит только снаружи матерчатых стен сушила и ни в коем случае не соприкасается с сушимым материалом. Циркуляция воздуха в камере осуществляется находящимся снаружи вентилятором. Отопительные приборы в такой камере располагаются обычно, как им и положено, внизу под штабелями.
Конвективные или конденсационные?
Эффективность применения той или иной конструкции сушильной камеры зависит от целого ряда привходящих обстоятельств. Поэтому одного-единственного определенного суждения по данному вопросу не может быть в принципе. Стоимость постройки конвективной сушильной камеры несколько ниже, чем конденсационной, поскольку здесь отпадают расходы на дорогостоящее конденсационное оборудование.Снижение влажности воздуха в конвективных камерах осуществляется исключительно путем добавления наружного воздуха. Благодаря этому создается некоторая зависимость от состояния этого наружного воздуха: конденсационные сушилки совершенно не зависят от каких-либо внешних факторов, а потому в них возможно более тщательное регулирование процесса сушки,Конденсационные сушилки в России в последние годы получают распространение в деревоперерабатывающей отрасли наряду с конвективными камерами, однако в большинстве случаев они страдают некоторыми конструктивными недостатками. Большой интерес к конденсационным сушилкам объясняется главным образом широко распространенным мнением о значительной экономической целесообразности сушки пиломатериалов в таких камерах. Кроме того, конденсационные сушильные камеры привлекают к себе внимание как сушилки, в которых можно наиболее качественно высушить древесину. Ведь низкие температуры среды — это отсутствие температурной нагрузки на материал, а следовательно, и отсутствие напряжений в древесине.Изменение цвета древесины, причиной чего зачастую является окислительная реакция, особенно при высоких температурах, усиливается при конвективной сушке. Поскольку конденсационная сушка происходит в условиях замкнутого процесса, т.е. без постоянного доступа кислорода со свежим воздухом, то реакция изменения цвета здесь подавляется.Влага, испарившаяся из древесины, удаляется из конденсационной сушилки в виде жидкости, и ее количество легко замерить. По количеству удаленной таким образом из древесины влаги можно с довольно высокой точностью знать текущую и конечную влажность продукта, а на основе этих данных — разработать способ автоматического контроля за процессом сушки.Однако при таком низком уровне температур среды в конденсационных камерах не происходит стерилизации древесины (т.е. она может поражаться грибками), а также не снижается уровень гигроскопичности (т.е. древесина легко набирает влагу из воздуха и меняет свою влажность).Учитывая, что конденсационный способ сушки все-таки дает сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных сушильных камер с холодильными установками на хладагенте, позволяющем применять не только мягкие, но и нормальные режимы сушки с температурами 60-70 “С. Из-за свойств фреона, который используется в качестве хладагента, в конденсационных камерах применяются низкотемпературные режимы сушки с температурой 45-50 °С. При повышении температуры сушильного агента более 45 °С КПД конденсационных сушилок понижается. Поэтому производительность их мала — ведь продолжительность процесса здесь в 2-3 раза больше, чем в традиционных конвективных камерных сушилках. Кроме того, необходимо также учитывать и повышенные эксплуатационные расходы конденсационных сушилок (покупка фреона, поддержание в работоспособном состоянии оборудования для конденсации).Конденсационная сушка применяется прежде всего для высушивания чувствительной древесины (материал больших сечений, трудносохнущие сортименты твердолиственных пород), т.е. той древесины, которая требует особо щадящего высушивания. Поскольку такое высушивание древесины, как правило, производится при низких температурах (до +40 °С), опасность трещинообразования и коробления здесь значительно снижена. Кроме этого, уменьшаются дефекты поверхности, изменение окраски и коллапс клеток.Для малых предприятий можно рекомендовать конденсационную сушильную камеру с небольшим объемом загрузки, когда необходимо обеспечить экономную сушку древесины особо твердых лиственных пород (дуб, бук, граб, ясень), — тогда это будет экономически оправданным решением. А вот при высоких ценах на электроэнергию конденсационная сушка уже не столь выгодна и рентабельна.По части массовой сушки пиломатериалов, в основном хвойных пород древесины (сосна, ель, лиственница), конденсационные сушильные камеры не могут конкурировать с конвективными, особенно при сушке пиломатериалов до низкой конечной влажности древесины (8-10%). Поэтому эффективно использовать конденсационные сушильные камеры на крупных лесопильных предприятиях, когда требуется сушка большого количества древесины хвойных пород, в первую очередь до транспортной влажности (18-20%). Также эффективно использовать конденсационные сушильные камеры в тандеме с традиционными конвективными камерами. В этом случае пиломатериалы сначала высушиваются в конденсационной камере, а потом досушиваются по необходимости до эксплуатационной влажности в камере конвективной. При таком варианте будет обеспечено высокое качество пиломатериалов, а затраты на сушку будут минимальны.
Вот какой проект изготовления домашней сушилки предлагает участник нашего форума.