Агрегат конденсационной сушки состоит из блока электронагревателей, компрессорной холодильной установки, испарителя, конденсатора и вентиляторов агрегата.
Представленное оборудование относится к конвективным установкам , в которых в качестве источника нагрева древесины выступает теплый воздух. Для отвода влаги и передачи тепла используются вентиляторы, посредством которых агент сушения (источник нагрева) перемещается в штабелях заготовок.
Предварительный разогрев камеры производится с помощью блока ТЭН-ов (теплоэлектронагревателей) и вентилятора агрегата. По достижении в камере температуры 30 °С включается в работу компрессор холодильной установки.
Главной особенностью сушильных камер конденсационного типа в отличие от простых установок выступает сушка пиломатериалов при низких температурных режимах (35 – 38 градусов). К тому же испарение влаги в таких камерах происходит по особому принципу. Здесь влага не испаряется и впоследствии не выводится посредством клапанов на улицу. В данном случае выходящий из штабеля воздух, с повышенным влагосодержанием, всасывается агрегатом, с помощью осевого вентилятора, проходит через испаритель, где охлаждается (конденсируется в виде влаги) и через специальный приёмник выводится из сушильной установки. Далее осушенный воздух проходит через конденсатор холодильной установки, нагревается и возвращается вентиляторами через блок ТЭН-ов в сушильную камеру.
Благодаря особенностям процесса сушки данный способ получил второе название – теплонасосный (холодный) способ. В таких камерах образуется замкнутый цикл нагрева, благодаря чему появляется возможность удержать тепло внутри камеры и использовать его вторично.
Нагрев воздуха и заготовок осуществляется благодаря использованию электрических нагревателей. Как только воздух в камере прогревается до нужной температуры, начинается непосредственно сушка пиломатериалов. В работе остаются только компрессор, вентилятор агрегата и вентиляторы системы продувки штабеля. В процессе сушения из древесины выделяется влага. Функция сушильного агрегата сводится к конденсации влаги в воздухе. Параллельно также работают агрегаты, благодаря которым в камере поддерживаются заданные режимы сушки – это клапаны выброса и забора свежего воздуха, которые работают в автоматическом режиме и ограничивают повышение температуры хладагента выше положенной.
Несмотря на то, что процесс сушки занимает продолжительный промежуток времени, в результате достигается необходимая влажность сухого пиломатериала. Это напрямую влияет на качество заготовок и увеличивает их эксплуатационный срок.
Н.В.Ладейщиков
технический директор
ООО НПВФ "Уралдрев-СКМ"
КОНДЕНСАЦИОННЫЕ СУШИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ
При промышленном применение древесины почти всегда необходимо снижение её влажности до определенной величины, зависящей от назначения древесины.
Удаление влаги из древесины связано со значительными трудностями. Эти трудности объясняются относительно большой толщиной пиломатериалов и изменением размеров древесины при снижении её влажности. Изменение размеров высушиваемой древесины при неправильном проведении процесса сушки может привести к растрескиванию, короблению и другим дефектам сушки.
Задачей сушки пиломатериалов является равномерное снижение влажности всей партии высушиваемой древесины и каждой доски в отдельности по её сечению и длине при сохранении требуемого качества материала.
Для осуществления сушки древесины необходимы два условия:
1) обеспечение испарения влаги с поверхности материала;
2) создание условий для интенсивного продвижения влаги к поверхности древесины.
Первое условие обеспечивается главным образом достаточно низкой влажностью воздуха и значительной скоростью движения воздуха у поверхности древесины. Второе условие? достаточной величиной температуры и влажности высушиваемого материала, т.е. температуры и влажности агента сушки.
Сколько существует сушка древесины столько и ведется поиск наиболее простого и не затратного 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 не дорогим 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 ввиду относительно низкой температуры и невозможности регулирования влажности воздуха. Поэтому она неизбежно сопровождается большой опасностью появления трещин и значительным сжатием сухой поверхности древесины. Единственным методом уменьшения опасности растрескивания является уменьшение вентиляции штабеля, но эта мера, вызывая замедление сушки, тем самым создает опасность появления грибов на влажной поверхности древесины.
Хоть атмосферная сушка и является самой менее энергозатратной, следует все-таки рекомендовать её как предварительную подсушку свежесрубленной древесины, в первую очередь на предприятиях с большим объемом переработки древесины (крупных лесопильных предприятиях).
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 создания в сушильной камере необходимого уровня температуры, влажности и скорости движения воздуха, что позволяет регулировать процесс в за-висимости от свойства материала и создавать наиболее благоприятные условия для его просыхания.
Наиболее распространенными камерными сушилками являются конвективные камеры. В конвективной камере передача тепла происходит через воздух, проходящий через теплообменники, по которым проходит тепло-носитель (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 её в теплообменных калориферах; изменить скорость и направление агента за счет изменения частоты и направления вращения вентиляторов.
Камерная сушка пиломатериалов является самым энергоемким технологическим процессом в лесопилении и деревообработке. При сушке древесины на 1 кг испаренной влаги расходуется до 1000-1600 ккал (4500-7000 кДж) энергии, поэтому важнейшей задачей является снижение энергоемкости процесса сушки древесины.
В последние годы у нас в стране появляется интерес еще одному способу сушки древесины - к конденсационной сушке. Некоторые производители су-шильных камер начали выпуск конденсационных камер, основываясь на успешный опыт зарубежных производителей, правда, не всегда освещая все нюансы данного способа сушки, и в первую очередь, привлекая покупателей высоким качеством сушки в них и очень низкими энергозатратами на процесс сушки. Так ли это на самом деле задача данной статьи.
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 воз-дух. 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 происходит экономия тепловой энергии, которая обычно затрачивается на удаление из камеры отработавшего влажного агента сушки.
Энергопотребление конденсационных сушилок составляет 0,25-0,45 кВтч на 1 кг испаренной воды в зависимости от влажности материала, и, увеличивается при её снижении. Это примерно в два раза меньше расхода энергии в обычных конвективных камерах периодического действия.
Влагоудаляющая установка работает по принципу теплового насоса. (рис.1).
Рис. 1. Принцип 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 1кг 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.
Процесс смешения воздуха различных состояний можно для конденсаци-ионных сушильных камер можно рассмотреть на Id-диаграмме проф. Л.К.Рамзина.
Диаграмма строится в косоугольных координатах. На ось ординат наносятся энтальпия I и одновременно температура воздуха Т, а на ось абцисс - влагосодержание d. Ось абцисс вспомогательная, значения d спроектированы на неё с линии I=0, которая проходит через начало координат и располагается внизу, под тупым углом к оси ординат. На рисунках 2 и 3 представлены соответственно принципиальная схема процесса конденсационной сушки и Id-диаграмма конденсационной сушильной камеры.
Рис. 2. Принципиальная схема работы конденсационой установки
В конденсационной сушильной камере циркулирует постоянное количество воздуха, относительная влажность которого регулируется специальным конденсационным устройством. Часть отработавшего воздуха (поз. 2 на рис.2 и рис. 3) проходит через испаритель теплового насоса, и охлаждается (линия 2-3). В результате конденсации (3-4) водяных паров агент сушки обезвоживается. Образовавшийся конденсат удаляется из камеры. Осушенный воздух (состояние 4) проходит через конденсатор 5 нагревается и смешивается с остальной частью циркулирующего агента сушки в камере. Полученная смесь (положение 6) дополнительно подогревается в нагревателе 1 до заданной температуры.
Рис. 3. Id-диаграмма конденсационной сушильной камеры
Конденсационные сушильные камеры
Конструктивно конденсационная сушильная камера аналогична конвективной. Ограждающие конструкции камеры могут быть выполнены из металлических утепленных конструкций (сэндвич панелей), либо из различных строительных материалов (кирпич, строительные блоки и др.).
Конденсационные сушильные камеры могут иметь различные размеры и конфигурацию, а также различный температурный уровень сушильной среды из за применяемого хладагента (фреон, R22, R134а) в конденсационных установках. Европейские и российские производители конденсационных камер в связи с особенностями хладагентов устанавливают уровень температуры в камере 40-45 С. В США, например, применяют фреоны, позволяющие увеличить температуру в сушильной камере до 70-75 С.
На рисунке 4 показана схема конденсационной сушильной камеры.
Рис. 4. Схема конденсационной сушильной камеры
Поток воздуха, созданный вентиляторами 2 проходит через теплообменники 1, и, далее подается к штабелям высушиваемых пиломатериалов. Проходя через штабель агент сушки, насыщается влагой и частично поступает в конденсаторную установку 6. В ней он охлаждается до температуры ниже точки росы.
В некоторых камерах конденсационный контур состоит из теплообменни-ков, расположенных внутри камеры и за пределами камеры. Они соединены между собой трубопроводами, по которым циркулирует хладагент. Циркуляцию хладагента обеспечивает насос. Наружный теплообменник предназначен для охлаждения агента.
В конденсационной установке агент сушки осушается и подогревается, и, затем обратно поступает в сушильную камеру. Осушенный таким образом агент продолжает циркулировать в сушильной камере, а образовавшийся конденсат удаляется через специальный влагосборник.
По принципу проведения процесса конденсационные сушильные камеры могут быть непрерывного действия 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 установка вентиляторов, 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 можно различить по четырем конструкциям:
1. Камеры с поверхностным конденсационным устройством, расположен-ным 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 затруднительно, в особенности в начале процесса, когда именно 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, 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 по-ступает к отопительным приборам, нагревается и снова поднимается. Эта кон-струкция имеет большие преимущества, т.к. циркуляция воздуха, температура и влажность его 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 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 прогоняется снизу вверх, при помощи вентиляторов, холодный воздух, который поглощает осаждающуюся внутри сушила на матерчатых стенах влагу; этот воздух проходит только снаружи матерчатых стен сушила и ни в коем случае не приходит в соприкосновение с сушимым материалом. Циркуляция воздуха в камере осуществляется находящимся снаружи вентилятором. Отопительные приборы располагаются, как обычно, внизу под штабелями.
Сопоставление конвективных и конденсационных сушильных камер
Эффективность применения той или иной конструкции сушильной камеры зависит от целого ряда привходящих обстоятельств, вследствие чего какого-либо определенного суждения по этому вопросу быть не может. Стоимость постройки конвективной сушильной камеры несколько ниже, чем конденсационной, так как отпадают расходы на дорогостоящее конденсационное оборудование.
Снижение влажности воздуха в конвективных камерах производится ис-ключительно путем добавления того или иного количества 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, необходимость которого тем большая, чем труднее лесоматериал поддается сушке.
Конденсационные сушилки в России в последние годы получают распро-странение в деревоперерабатывающей отрасли наряду с конвективными камерами, однако имеющиеся в большинстве случаев, страдают некоторыми конструктивными недостатками. Большой интерес к конденсационным сушилкам объясняется, главным образом, существующим до сих пор мнением о значительной экономической целесообразности проведения сушки пиломатериалов в них.
Кроме того, конденсационные сушильные камеры привлекают к себе вни-мание как сушилки, в которых можно наиболее качественно высушить древесину. Ведь низкие температуры среды это отсутствие температурной нагрузки на материал, следовательно, отсутствие напряжений в древесине.
Изменение цвета древесины, причиной которой зачастую является окислительная реакция, особенно при высоких температурах, усиливается при конвективной сушке. Поскольку конденсационная сушка происходит в условиях замкнутого процесса, то есть без постоянного доступа кислорода со свежим воздухом, то реакция изменения цвета подавляется.
Влага, испарившаяся из древесины, удаляется из конденсационной сушилки в виде жидкости, и ее количество легко замерить. По количеству удаленной таким образом влаги из древесины можно с довольно высокой точностью знать текущую и конечную влажность древесины, а также на основе этих данных разработать способ автоматического контроля за процессом сушки.
Однако при таком низком уровне температур среды в конденсационных камерах не происходит стерилизация древесины (т.е. она может поражаться грибками), снижения уровня гигроскопичности не наблюдается (т.е. древесина легко набирает влагу из воздуха и меняет свою влажность).
Учитывая, что конденсационный способ сушки все таки даёт сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных су-шильных 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 кон-денсационных 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 малая, так как продолжительность процесса в 2-3 раза больше, чем в традиционных конвективных камерных сушилках.
Кроме того, необходимо также учитывать и повышенные эксплутационные 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), то есть той древесины, которая требует особо щадящего высушивания. Так как такое высушивание древесины, как правило, производится при низких температурах (до 40°С), опасность трещинообразования и коробления значительно снижена. Кроме этого, уменьшаются дефекты поверхности, изменение окраски и коллапс клеток.
Для небольших предприятий можно рекомендовать конденсационную су-шильную камеру с небольшим объемом загрузки, когда необходимо обеспечить экономное сушки древесины особо твердых лиственных пород, таких как дуб, бук, граб, ясень, тогда это будет экономически оправданным решением.
При высоких ценах на электроэнергию конденсационная сушка не столь выгодна и рентабельна.
Для массовой сушки пиломатериалов, в основном хвойных пород древесины (сосна, ель, лиственница) конденсационные сушильные камеры не могут конкурировать с конвективными, тем более при сушке пиломатериалов до низкой конечной влажности древесины (8-10%). Наиболее эффективно можно конденсационные сушильные камеры использовать на крупных лесопильных предприятиях, когда требуется сушка большого количества древесины хвойных пород, в первую очередь до транспортной влажности (18-20 %).
Конденсационные сушильные камеры эффективно использовать в тандеме с традиционными конвективными сушильными камерами. В таком случае, пиломатериалы сначала высушиваются в конденсационной камере, а потом досушиваются по необходимости до эксплуатационной влажности в конвективной камере. При таком варианте будет обеспечено высокое качество пиломатериалов и затраты на сушку будут минимальны.
ДЕРЕВО РУ, 2013г.
Вы можете задать интересующий вопрос, воспользовавшись этой формой. Наши специалисты ответят Вам в течении рабочего дня.
Нет ни единого деревообрабатывающего предприятия, которое сможет обойтись без процедуры сушки древесины. Чтобы предотвратить возникновение разных дефектов, принято использовать специальную технологию сушки дерева в сушильной камере. Если вы самостоятельно хотите заниматься производством изделий из дерева, вам тоже понадобится сушильная камера для сушки древесины. Сегодня мы поговорим, как правильно её сделать.
Необходимость сушки древесины
Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот материал, который оставил ему его дед.
Важность правильно высушенной древесины - колоссальна! К примеру, если деревянная мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!
Если дверь в дом сделана из чрезмерно пересушенной древесины, то она набухнет со временем, и не сможет закрываться! Если набрана филёнка двери из заготовок, что неравномерно высушены по объёму, то она может лопнуть или её покоробит! Поэтому все заготовки из дерева рекомендуется сушить. К тому же сушка предохраняет материал от поражения дереворазрушающим грибком, предупреждает размеро- и формоизменяемость дерева, улучшает физические и механические свойства древесины.
Сушка древесины является длительной, сложной и дорогостоящей процедурой. Дерево по традиционным технологиям нагревают перегретым паром или горячим воздухом. Просушенную древесину можно перевозить и хранить дольше. К тому же в процессе эксплуатации она не деформируется. Сушку досок производят в паровых камерах, где исключена возможность внутреннего повреждения.
Понятие влажности древесины
Для полного восприятия сути сушильного процесса стоит немного окунуться в теорию. Процедура удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы. Влага может находиться в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях, называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках - связанной внутриклеточной.
Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда стенки клеток отличаются максимальной влажностью при соприкосновении с жидкой влагой, называют пределом их насыщения. Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.
Зависимо от назначения заготовок из дерева, древесину принято высушивать по-разному. Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или музыкальных инструментов).
Транспортная влажность составляет 18 - 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую пору. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.
Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) должна иметь влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, выдерживают колебания по влажности от 8 до 15 %.
Влажность мебельная, зависимо от уровня изделия и использования цельной или клееной древесины, составляет 8 ± 2%, потому что именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристика для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.
Режимы сушки древесины
Зависимо от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В мини сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.
Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:
- Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
- Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
- Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.
По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что предусмотрен по режиму.
Высокотемпературные режимы предусматривают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяют, зависимо от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, что идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.
Понятие сушильной камеры
Камерная сушка является основным способом сушки древесины. Сушильные камеры требуются для высушивания хвойных и лиственных пород дерева до разных категорий качества. Одной из самых популярных и экономичных методик искусственного обезвоживания пиломатериалов является сушка, когда из дерева выводят связанную и свободную влагу с помощью подвода к влажному дереву тепла горячим воздухом и уноса испаренной лишней влаги увлажнившимся и частично охлажденным воздухом.
Сушильная камера представляет из себя полностью готовую установку, что оснащена всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, что широко используются в промышленности. Камера может быть полностью сделана из монолитного железобетона. Её стенки можно выложить из полнотелого красного кирпича, а перекрытие — из монолитного железобетона.
Если используется несколько сушек, их зачастую объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. Зависимо от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.
Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться такими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, что проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.
Оборудование для сушильной камеры для древесины делится на основное и дополнительное. К основному причисляют вентиляторную систему, систему теплоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции и увлажнения, к дополнительному относят дверной утепленный и психрометрический блок, подштабельные тележки, электромотор привода вентилятора.
Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика способна поддерживать на заданном уровне влажность и температуру среды в сушилке. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность - посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.
В системе управления сушкой древесины могут быть предусмотрены возможности дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модуля и использоваться газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.
Виды сушильных камер
В реальной жизни принято использовать следующие виды сушильных камер. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов - туннельные и камерные.
Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого - опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 - 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилен и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.
Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных и вакуумных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.
Конденсационная сушильная камера отличается от предыдущих тем, что влажность, которая возникает в воздухе, конденсируется на специальных охладителях и выходит из процесса сушки вода. Коэффициент полезного действия подобного процесса большой, но цикл длинный, потому что приборы не работают с большой температурой, а также значительны суммарные потери тепла. Конденсационная камера подходит преимущественно для сушки небольших объёмов древесины, или для сушки плотной породы дерева - дуба, бука или ясеня. Большое преимущество таких камер в том, что не нужна котельная, цена сушильной камеры для древесины и себестоимость сушки получается меньше.
Сушильные камеры также классифицируются по методу циркуляции и характеру используемого сушильного агента, типу ограждения и принципу действия. Сушильные камеры периодического действия характеризуются тем, что они могут загружаться полностью для одновременной просушки всего материала, а режим сушки древесины изменяется во времени, в данный момент оставаясь одинаковым для всей камеры.
По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией - устарелые, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильного агента камеры газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.
Процедура сушки древесины
Предварительно до проведения сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Для начала нужно провести расчет сушильной камеры для древесины. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию. Уровень насыщенности среды должен быть для материала с начальной влажностью больше 25% 0,98 - 1, а для дерева с влажностью меньше 25% - 0,9 - 0,92.
Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.
После предварительного прогрева принято доводить параметры сушильного агента сушки до первой ступени режима. Затем можно приступать к сушке пиломатериалов при соблюдении установленного режима. Влажность и температуру регулируют вентили на паропроводах и шиберы приторно-вытяжных каналов.
В процессе работы инфракрасной сушильной камеры для древесины в дереве возникают остаточные напряжения, которые можно устранить промежуточной и конечной влаготеплообработкой в среде увеличенной температуры и влажности. Обработке принято подвергать пиломатериалы, которые высушиваются до эксплуатационной влажности и подлежат механической обработке в дальнейшем.
Промежуточная влаготеплообработка совершается при переходе со второй ступени на третью или с первой на вторую при высокотемпературном режиме. Влаготеплообработке подвергают хвойные породы толщиной от 60 миллиметров и лиственные толщиной от 30 миллиметров. Температура среды в процессе тепловлагообработки должна быть выше на 8 градусов температуры второй ступени, но не выше 100 градусов, при уровне насыщенности 0,95 - 0,97.
Когда древесина достигнет конечной средней влажности можно проводить конечную влаготеплообработку. В данном процессе поддерживают температуру среды на 8 градусов выше последней ступени, но не выше 100 градусов. По окончании конечной влаготеплообработки дерево, прошедшее сушку, нужно выдержать в камерах на протяжении 2 - 3 часов при параметрах, что предусмотрены последней ступенью режима. Затем сушильную камеру останавливают.
Изготовление сушильной камеры
Если вы решили изготавливать изделия из дерева собственноручно, то сушильная камера для дерева вам просто необходима. Однако при строительстве сушилки соблюдать все требуемые нормы. Вам понадобиться камера, вентилятор, утеплитель и нагревательный прибор.
Выстройте сушилку или выделите отдельное помещение, одна стена и потолок которой будут выполнены из бетона, а прочие стены - из древесины, которые нужно утеплить. Для этого принято создавать несколько слоев: первый из них представляет собой пенопласт, второй - деревянные доски, которые заранее принято обворачивать в фольгу.
После этого следует установить нагревательный элемент, который можно изготовить в виде батарей. В батареи воду необходимо подавать из печки, в которой она будет нагреваться до 60-95 градусов по Цельсию. Желательно непрерывно обеспечивать циркуляцию воды с помощью водяных насосов в нагревательном элементе. Также в самодельной сушильной камере для древесины следует разместить вентилятор, который способствует распределению по всей комнате теплого воздуха.
Подумайте, каким способом будет загружаться древесина в сушильную камеру. Одним из вариантов загрузки может быть рельсовая тележка. Чтобы регулировать влажность и температуру в помещении сушильной камеры, нужно использовать в рабочей зоне соответственные термометры - влажный и сухой. Предусмотрите внутри сушилки полки для увеличения рабочего пространства.
В процессе сушки пиломатериала не допускается резкая смена в рабочем помещении температуры, в противном случае это спровоцирует то, что древесина покоробится или в ней возникнут трещины. При возведении сушильной камеры крайне важно соблюдать противопожарные требования. Поэтому в непосредственной близости от сушилки в обязательном порядке установите огнетушители.
И напоследок запомните, что вместо нагревательного элемента в домашних условиях можно использовать электроплитку на две конфорки. Утеплить стены сушильной камеры своими руками можно при помощи деревянной стружки. Можно использовать вместо фольги в камере пенофолом, который способен обеспечить хорошее отражение от поверхности теплоты. В такой сушилке древесина сушится предварительно за 1-2 недели.
Производим расчет, подбор комплектующих и сборку установок для конденсационной сушки древесины мебельного качества с 8-10% влажности, сушки рыбы, грибов, ягод, овощей, фруктов, осушение влажных помещений, подвалов, воздуха в помещении бассейна. Установки рассчитываются индивидуально по заданию заказчика, в зависимости от состояния камеры, размера материала, его начальной и конечной влажности и т.д.
В основе процесса лежит холодильный цикл парокомпрессионной установки в режиме теплового насоса и принцип обратимости энергии при фазовом переходе жидкости в пар и обратно. Иными словами, пар, при переходе в жидкость, выделяет столько же тепла, сколько бы потребовалось для нагрева жидкости до перехода в пар. Физический смысл сушки состоит в конденсации влаги на холодной поверхности испарителя и выделении при этом тепловой энергии в количестве 2500 кДж на каждый кг сконденсированной воды. Далее эта теплота конденсации паров воды, а также дополнительная энергия от работы сжатия компрессора, практически равная потребляемой мощности, преобразуются в тепло в конденсаторе установки и возвращаются в камеру, чем поддерживают необходимую температуру в ее объеме и дальнейшее парообразование от материала. Поскольку процесс происходит в замкнутом цикле, без удаления паров воды в атмосферу и проветривания камеры, то достигается значительная экономия затрачиваемых ресурсов. Необходим только первоначальный разогрев камеры с материалами в течение суток и электроэнергия для привода компрессора с вентиляторами, для дальнейшей работы в течении 10-15 дней. Расходы при эксплуатации камеры сушки сопоставимы с обычной холодильной камерой такого же размера. Потребляемая электроэнергия компрессора составляет всего 25% от производительности конденсатора и выделяемого тепла. Часть этой энергии расходуется на прогрев материала и парообразования, а остальная часть (равная количеству затраченной электроэнергии) компенсирует потери через стенки камеры. По этой причине камера сушки должна иметь хорошую теплоизоляцию (не менее 150-200 мм минваты) , что позволяет сократить не только ресурсы, но и затраты при покупке основного оборудования. При недостаточной теплоизоляции, особенно в зимнее время, потребуется дополнительный подогрев.
Поскольку сам процесс происходит при относительно низкой температуре, без выделения смол, пожаробезопасен, то под камеру может использоваться любое теплоизолированное помещение, с учетом вместимости материала 10-100м3 и оборудования.
Температурный диапазон в камере, при необходимости, может быть расширен до +60С
Система управления установкой собирается на базе термогигрометра и соответствующих преобразователей температуры и влажности. Двухканальное регулирование температурой и влажностью, а также применение частотных регуляторов для электродвигателей, обеспечивает прецензионное качество. Для отслеживания режима сушки и построения графика существует передача данных в любые SKAD программы по протоколу MODBUS.
 |
В качестве комплектующих применяется высококачественная техника следующих производителей:
компрессоров BITZER, DANFOSS ;
теплообменников ECO, LU-VE;
автоматики DANFOSS, SIEMENS.
Реверсивные вентиляторы для сушильных камер
| Обеспечить качественную сушку без мощной циркуляции воздуха практически не возможно. С помощью потока воздуха отводится избыточная влага и подводится тепло внутрь штабеля.Скорость воздуха у поверхности доски должна быть в не ниже 2 метров в секунду. Поэтому в камерах сушки используют специальные циркуляционные вентиляторы, осевого типа, с большим объемным расходом воздуха. Для организации продува штабеля предлагаем осевые вентиляторы для сушильных камер. Обеспечивают прямой и реверсивный поток. Комплектуются специальными электродвигателями Лерой Сомер. Предназначены для длительной работы в агрессивной среде с температурами до +85С. Изготовляются по индивидуальным требованиям заказчика, для конкретной камеры сушки. Типоразмеры: 630, 710, 800, 900, 1000 |  |
Одним из обязательных этапов производства древесных материалов является заготовленного леса, производимая на открытом воздухе и в специальных камерах, что создает защиту пиломатериалов от грибка, предотвращает деформацию и изменение параметров.
Сушильные камеры для пиломатериалов работают в определенном режиме, который выбирается в зависимости от исходной влажности, породы дерева, толщины досок, планируемого использования с учетом особенностей конструкции сушилки.
В установке также можно сушить дрова, которые используются в отопительных твердотопливных котлах, каминах.
Режимы сушки
В процессе проведения сушки печь может работать в низкотемпературном, нормальном или высокотемпературном режиме.
Низкотемпературный и нормальный режим
Обработка древесины низкотемпературным способом осуществляется при 45°. Это наиболее мягкий метод, он сохраняет все первоначальные свойства дерева до мельчайших нюансов и считается технологией высокого качества. В конце процесса влажность древесины составляет порядка 20%, то есть такую сушку можно считать предварительной.
Что касается нормального режима, то он протекает при температуре до 90°. После сушки материал не меняет форм и размеров, слегка снижается яркость цвета, прочность. Это наиболее распространенная технология, применяемая для различных пород древесины.
Режим высоких температур
В этом режиме сушка происходит за счет действия перегретого пара (температура более 100°) или горячего воздуха. Высокотемпературный процесс сушки уменьшает прочность дерева, придает более темный оттенок, поэтому материал используется для создания второстепенных строительных и мебельных узлов. При этом сушка перегретым паром будет более щадящей, чем с применением воздуха.
Виды сушильных камер
Сушилка для досок может быть с естественным и принудительным воздухообменом. При этом первый вариант неэффективен и непредсказуем. Поэтому во избежание неоправданных рисков камеры с естественной сушкой в настоящее время почти не применяются.
По принципу работы можно выделить следующие виды сушилок:
- конвективные;
- конденсационные;
- вакуумные;
- аэродинамические;
- СВЧ-камеры.
Отличие камер в сушилках для древесины состоит в том, какое оборудование применяют для нагрева воздуха, его циркуляции и понижения давления.
Конвективные
Сушильная камера конвективного (конвекционного) типа представляет собой прямоугольный утепленный контейнер с мощной вентиляцией в потолочной грани, благодаря чему происходит распределение воздуха через нагреватели и древесину. В результате нагрева влага пиломатериала превращается в пар, далее выходит из камеры через специальные клапаны. Такой процесс обмена тепловой энергией называется конвекцией.
Конвективные сушилки выпускают двух видов: туннельные и камерные. В первой конструкции доски поступают в камеру с одной стороны, а выгружаются с противоположной. Такие модели являются передвижными и предназначены для эксплуатации в крупных лесопильных компаниях.
Камерные сушильные установки предусматривают запуск и выгрузку пиломатериалов через одну дверь.
У конвекционных камер существуют следующие особенности:
- за один цикл можно обработать 20 кубометров древесины при условии полного заполнения объема;
- можно сушить все типы пиломатериалов, укладывая в штабели с просветами;
- после сушки есть возможность выполнить пропарку, пропитку изделий;
- при подключении твердотопливного котла для нагрева процесс будет выполняться экономичнее;
- конструкция имеет большие размеры, поэтому предусмотрена для стационарной работы (без выезда).
К преимуществам относится высокое качество сушки, но если камеру заполнять не на 100%, то возникнет высокая вероятность получения некачественно просушенной древесины (с перегревом или повышенной влажностью) из-за неравномерного прохождения горячих потоков воздуха через изделия. Возможным недостатком можно назвать высокое электропотребление.
Конденсационные
Сушильные камеры конденсационного типа по конструкции схожи с конвекционными, но отличаются принципом работы. Влажный пар, возникающий при сушке древесины, превращается в воду (конденсируется), которая собирается в специальных емкостях. Такая технология достигается благодаря герметичности сушильной камеры. Запасы полученной воды используются для отопления помещений.
Несмотря на экономичность конденсационных установок, процесс сушки происходит долго (примерно 2-3 недели), тогда как в конвективных – от 1 до 2 недель. Также недостатком является высокая стоимость агрегата.
Вакуумные
Сушилка работает по принципу вакуумного удаления излишков влаги, процесс сушки состоит из трех этапов: прогрев (подготовительный), сушка (с увлажнением), охлаждение. За полный период сушки выполняется порядка 250 одинаковых циклов. Наличие вакуума смягчает воздействие высоких температур и не дает дереву растрескиваться.
Отличиями вакуумной сушильной камеры являются:
- быстрое высыхание древесины;
- экономия энергозатрат в результате повышения температуры функциональных нагревательных пластин, заложенных между пиломатериалом.
Вакуумные камеры дорогие в приобретении и обслуживании, поэтому сушить в них сосну или ель невыгодно.
Аэродинамические
Установка представляет собой металлический ящик с качественной теплоизоляцией. Образовавшаяся в результате сушки влага стекает в специальный сборник. Нагретый воздух циркулирует в замкнутом пространстве при помощи специального аэродинамического винта, который отдает свою энергию на процесс сушки.
Камера должна быть полностью загружена пиломатериалом, только тогда качество работы не пострадает. Обслуживание аэродинамической сушилки древесины не требует специфических знаний, установка полностью автоматизирована.
Недостатками является относительно продолжительный процесс сушки (примерно 20 дней), большие энергозатраты, отсутствие регулировки температуры.
СВЧ-камеры
Технология СВЧ-сушки разработана сравнительно недавно. Установка представляет собой замкнутую металлическую емкость с дверцей в торцевой стенке и работает по принципу микроволновой печи. СВЧ-излучения прогревают древесину, из которой под давлением выжимаются молекулы воды.
Камера удобна тем, что ее можно расположить в любом необходимом месте помещения. Благодаря мощному воздействию электромагнитных волн сушка древесины занимает не более 6 суток.
Преимущество СВЧ-установки заключается также в высоком качестве сушки при правильно выбранном режиме.
Сушилка обходится дорого из-за большого потребления электроэнергии и необходимости время от времени менять основную запчасть – магнитрон (устройство для излучения электромагнитных волн).
Изготовление своими руками
Сушка древесины частным способом требует наличия специальной камеры, которую можно изготовить самостоятельно. Если предстоит строительство сушилки для дерева своими руками, то на участке земли нужно выделить площадь около 10 м 2 под установку. Понадобится бетон для фундамента, материал и теплоизоляция для стен, монтажная пена, система вентиляции, котел и вспомогательное оборудование.
Этапы постройки
Возведение мини-сушилки состоит из последовательных этапов:
- подготовка фундамента под установку;
- возведение стен;
- теплоизоляция;
- монтаж крыши и дверей;
- установка на потолке радиаторов и вентиляторов;
- установка котла с соблюдением техники безопасности, подведение труб.
Такие работы будут оправданны при регулярном использовании готового объекта. Сушильную камеру необходимо будет полностью загружать и строго соблюдать технологию высушивания.
Сооружение фундамента
Площадка размечается с учетом длины пиломатериала и общей ширины укладываемых штабелей плюс припуск на загрузку около 30 см.
После разметки площадки ее нужно забетонировать таким образом, чтобы уровень пола камеры был выше уровня земли примерно на 10 см. Бетонную площадку делают с выступающими на полметра бортиками. Чтобы в сушильной камере не скапливалась вода, фундамент необходимо сделать с некоторым уклоном. Также следует предусмотреть заливку рельсов для подвоза тележки с изделиями.
Возведение стен
В качестве материала можно использовать кирпич, сэндвич-панели, железнодорожный контейнер. Самый распространенный материал – дерево. Из него изготавливают три стены, а четвертую желательно сделать из бетона.
Высота сушильной камеры для древесины складывается из высоты штабелей, припуска на загрузку 30 см и высоты вентиляторов и радиаторов. При постройке небольшой камеры высота рассчитывается с учетом заполнения всего объема.
Отопление установки предусматривает наличие источника тепловой энергии, поэтому при монтаже стен требуется соорудить пристройку для котла и его вспомогательного оборудования.
Утепление и монтаж крыши
Эффективным и экономичным материалом-теплоизолятором могут служить сухие стружки либо опилки, которые наносят на стены в виде смеси с цементом и антисептиком. Для сохранения тепла пол засыпают стружкой.
Крыша самодельного помещения монтируется с наклоном, чтобы снег не задерживался на ней. Затем устанавливаются двери методом подвешивания на двутавровой балке или распашные.
Установка оборудования
По ширине потолка следует вертикально выставить вентиляторы для равномерной подачи тепла. Следующий ряд будет состоять из радиаторов. Чтобы сохранить тепло в сушильной камере, предварительно нужно герметизировать щели монтажной пеной.
Подача тепла в радиаторы осуществляется от котла, который может работать на электричестве, жидком или твердом топливе. Обычно для отопления сушильной камеры выбирают дровяной котел. К котлу подводят трубы, затем ставят противовзрывной клапан, регулирующий работу оборудования.
Обязательная и правильная просушка в самодельной или приобретенной сушильной камере является надежной гарантией качества пиломатериала.