X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Сушка древесины – сложный технологический процесс: ошибки, допущенные при управлении, проявляются, как правило, ближе к окончанию сушки пиломатериала и даже если они были замечены, исправление их не бывает полным и занимает длительное время. В результате получаем повышенную себестоимость сушки, увеличение отходов деревообработки, снижение качества готовой продукции и так далее. Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги испарением. Технологическое назначение сушки – предупреждение изменений деталей по размерам и форме в готовом изделии, улучшение технологических свойств древесины – чистоты распила, фрезерования, шлифования, повышения прочности склеивания и качества отделки покрытия. Сушка повышает прочностные характеристики древесины.

В настоящее время наибольшее распространение получила конвективная сушка пиломатериалов в сушильных камерах. Существует много изготовителей сушильных камер, однако конструктивно все изготовляемые сушилки в большинстве случаев осуществляются по принципу камер периодического действия. Стоимость камер колеблется в больших пределах и зависит от затрат изготовителя и других причин. В конвективных сушильных камерах необходимая энергия подводится к материалу при помощи круговорота воздуха и теплопередача материалу происходит путем конвекции. Конвективные сушильные камеры бывают в основном двух типов [1]:

1. Сушильные камеры непрерывного действия (канальные сушилки) – глубокие сушилки, где пачка штабелей проталкиваются постоянно дальше из мокрого конца камеры в более сухой.

2. Сушильные камеры периодического действия, во всей камере во время процесса сушки поддерживаются одинаковые параметры среды в одни и те же моменты времени. Загрузка и выгрузка камер может происходить с одной стороны, в таком случае камера имеет одну дверь. Используются также другие системы загрузки, которые могут быть похожи на загрузку туннельных камер

Вполне понятно, что требование обеспечить высокий уровень качества процесса сушки и требование обеспечить высокую производительность сушилки взаимно противоречивы, или несовместимы. Порода древесины и сечение пиломатериалов в основном определяют характеристики процесса сушки. При выборе конкретной сушильной камеры надо учитывать потребности собственного производства, поэтому сушилка должна обеспечивать гибкость процесса, что соответствует большому количеству ступеней сушилки и других параметров.

В общем случае производительность сушилок в отношении условного пиломатериала определяется температурой проведения процесса, объемом загрузки сушильной камеры, структурой процесса сушки, а также толщиной и конструкцией прокладок.

Конструктивно камеры состоят из следующих элементов: ограждения, теплового оборудования, транспортных устройств, системы для определения величин параметров режима проведения процесса сушки, системы регулирования состояния сушильного агента. Эти элементы используют в соответствии с понятиями и техническими возможностями изготовителя.

Для правильного выбора сушильной камеры требуется знать и учитывать наиболее общие характеристики процесса сушки: нужную величину конечной влажности высушиваемой древесины, необходимую величину производительности камеры, нужные величины частных показателей качества процесса сушки пиломатериалов. Частные показатели качества процесса сушки известны: степень соответствия величины средней влажности высушенных пиломатериалов в штабеле заданной величине конечной влажности; показатель отклонения величин влажности отдельных досок или заготовок от величины средней влажности пиломатериалов в штабеле; показатель перепада влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках). Величины этих показателей регламентируются, и в случае отклонения фактических величин этих показателей от норм они не рассматриваются.

При выборе конкретной сушильной камеры надо учитывать потребности собственного производства. Для сопоставления различных сушилок кандидат технических наук Сибирского государственного технологического университета Руденко Б.Д. предложил использовать комплексный показатель их эффективности [2].

Рассмотрим основные технологические факторы, которые должны быть представлены в комплексном показателе эффективности сушильной камеры.

- базисная плотность древесины, ρ_б., определяемая породой последней. Ее существенное влияние на сушку древесины предопределяет структуру процесса сушки;

- сечение пиломатериала, Sсеч. Продолжительность процесса сушки пиломатериала в значительной степени зависит от его толщины, в меньшей степени – от ширины.

- диапазон изменения величины влажности, ∆W(∆W=Wн.-Wк., где Wн. – начальная влажность, Wк. – конечная влажность высушиваемого пиломатериала). От ∆W зависит масса удаляемой из древесины влаги, что влияет на структуру процесса сушки.

- продолжительность проведения процесса сушки, τ_суш., зависит от вышеприведенных факторов и определяет производительность сушильной камеры.

Стоимость эксплуатации зависит от расхода тепловой и электрической энергии, продолжительности срока безотказной эксплуатации оборудования, требований к квалификации обслуживающего персонала и затрат на его обучение, надежности системы. Все это влияет на себестоимость сушки.

Сведем все факторы в комплекс безразмерных показателей и назовем его комплексным показателем эффективности конвективных сушильных камер К:

.

Предлагаемая математическая формула для вычисления величины К составлена так, что у более эффективной камеры величина К больше.

Рассмотрим два примера использования предложенной математической формулы для расчета величины комплексного показателя эффективности конвективных сушильных камер.

1. Сосновые пиломатериалы высушивали в камерах объемом примерно 50 м³ серии «Гелиос» СКВ-50Т. Сечение пиломатериала – 4х15 см, фактическая продолжительность процесса сушки – 144 часов, средняя начальная влажность – 56, конечная влажность – 12%, величины показателей качества процесса сушки соответствуют нормам по III-ей категории качества. Используя приведенные данные, по предлагаемой формуле вычисляем величину К:

.

Техническая характеристика конвективной сушильной камеры серии Гелиос «СКВ-50Т»:

1.Объем загрузки пиломатериала толщиной 40 мм – 50 м³.

2. Габаритные размеры штабеля 6,5×1,7×2,5 м.

3. Количество штабелей – 4 шт.

4. Транспортировка штабеля – тележкой.

5. Количество внутрикамерных вентиляторов – 6.

6. Мощность электродвигателя внутрикамерного вентилятора – 13 кВт.

7. Теплоноситель – горячая вода.

8. Продолжительность сушки хвойных пиломатериалов хвойных пород толщиной 25-50 мм до влажности 12-18% – 144 часа.

9. Назначение – для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород до категории качества I, II, III и 0 конвективным способом с использованием в качестве сушильного агента влажного воздуха.

10. Нагрев воздуха осуществляется с помощью водяных калориферов. Вода нагревается в газогенераторной энергетической установке «Прометей», работающей на древесных отходах (опилки, стружки, щепа) и от других источников теплоснабжения.

11. Способ загрузки - фронтальный (Ф), автопогрузчиком.

12. Область применения: Лесопромышленные предприятия по производству пиломатериалов, предприятия и цеха по производству столярно-строительных изделий, производству клееных изделий и мебели, изготовлению паркетной продукции, деревянного домостроения, тары и другие деревообрабатывающие производства.

2. Сосновые пиломатериалы высушивали в камере объемом примерно 50 м³ фирмы «Seba» CUL-50. Сечение пиломатериала – 4×15 см, фактическая продолжительность процесса сушки – 152 часа, средняя начальная влажность – 56, конечная влажность – 12%, величины показателей качества процесса сушки соответствуют нормам по III категории качества. По предлагаемой формуле вычисляем величину К:

.

Техническая характеристика конвективной сушильной камеры «SEBA» CUL-50:

1. Объем загрузки пиломатериала толщиной 40 мм – 50 м³.

2. Габаритные размеры штабеля 6×1,2×1,2 м.

3. Количество штабелей – 6 шт.

4. Транспортировка штабеля – автопогрузчик.

5. Теплоноситель – вода/пар

6. Количество внутрикамерных вентиляторов – 4.

7. Мощность электродвигателя вентилятора – 16 кВт.

8. Продолжительность сушки хвойных пиломатериалов хвойных пород толщиной 25-50 мм до влажности 12-18% – 152 часа.

9. Назначение – для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород до категории качества I, II, III и 0 конвективным способом с использованием в качестве сушильного агента влажного воздуха.

10. Нагрев воздуха осуществляется с помощью водяных калориферов. Вода нагревается в газогенераторной энергетической установке «Прометей», работающей на древесных отходах (опилки, стружки, щепа) и от других источников теплоснабжения.

11. Способ загрузки – фронтальный (Ф), автопогрузчиком.

12. Область применения: Лесопромышленные предприятия по производству пиломатериалов, предприятия и цеха по производству столярно-строительных изделий, производству клееных изделий и мебели, изготовлению паркетной продукции, деревянного домостроения, тары и другие деревообрабатывающие производства.

Полученные величины К объективно характеризуют эффективность сушильных камер от различных изготовителей. Реальные условия проведения процессов сушки отличаются большим разнообразием характеристик высушиваемых материалов, что сильно затрудняет вычисление величины комплексного показателя эффективности различных конвективных сушильных камер.

Библиографический список:

Богданов Е.С., Козлов В.А., Кунтыш В.Б., Мелехов В.И. Справочник по сушке древесины / Под. ред. Е.С. Богданова. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 304 с.

Руденко Б.Д. Комплексный показатель эффективности конвективных сушильных камер / Журнал «Деревообрабатывающая промышленность» №1, 2007. – с.13-14.

Код для цитирования: Скопировать