градиент сушки древесины что это

После того, как вышли на режим (t = T₁) процесс сушки будет продолжаться при постоянной температуре, поддерживаемой на значении T₁ и при постоянной U_eq поддер­живаемой на значении U_eq начальная.

Обычно начальная влажность дерева U_i значительно выше начальной U_eq, по­этому древесина высыхает достаточно быстро.

Когда же в процессе сушки влажность воздуха снизится до значения

где Gi указывает градиент фазы сушки выше U_sf (насыщение волокон древеси­ны)

(значение Gi также варьируется в зависимости от вида древесины), и только в этом случае, потребуется начать приравнивание U_eq к U₁ таким обра­зом, чтобы климат внутри камеры постоянно приводился в соответствие с уменьшаю­щимся значением Ui в следующей пропорции:

Данный режим с неизменной T₁ и варьируемой U_eq будет поддерживаться до тех пор, пока значение Ui не достигнет значения U_sf (насыщение волокон древесины), кото­рое установили в 26%.

Во второй фазе (сушка выше U_sf насыщение волокон древесины) древесина от­дана всю свою свободную воду. Теперь необходимо заняться несвободной водой.

Древесина отдаёт свою влагу гораздо хуже, и процесс сушки протекает значи­тельно медленнее. Поэтому нужно будет применять более высокие температуры и бо­лее низкую относительную влажность.

Не следует забывать, что ниже U_sf древесина подвергается усадке.

Сначала, следовательно, температура будет увеличена до третьего значения Т2 (значение Т₂ варьируется от 50 до 80°С, где преимущество отдаётся 70°С). Увеличение температуры должно будет произведено с учётом критерия коэффициента увеличения, оставляя неизменным климат на последнем значении U_sf, достигнутом в конце второй фазы.

Попутно заметим, что увеличение температуры с T₁ до Т₂ при неизменной U_eq потребует лишь небольшого увеличения относительной влажности воздуха, но гораздо более значительного увеличения влагосодержания самого воздуха, аналогично тому, что наблюдали при переходе от То к T₁.

Кроме того, рекомендуется увеличивать температуру как можно более плавно и постепенно, дабы избежать использования системы увлажнения.

Данная фаза также протекает при постоянной температуре Т₂.

Однако, ввиду того, что нам в данном случае придётся иметь дело с более низ­кой относительной влажностью, градиент сушки будет увеличен с G₁ до G₂.

Увеличение с G₁ до G₂ должно обязательно производиться во время фазы уве­личения температуры с T₁ до Т₂ для сглаживания разницы во влагосодержании воздуха, принимая во внимание, что дерево хуже отдаёт свою влагу.

Для того, чтобы лучше понять процесс сушки, давайте сравним доску с пачкой промокательной (впитывающей) бумаги, пропитанной влагой.

Когда эта пачка подвергается воздействию потока горячего и относительно сухо­го воздуха, который слегка обдувает верхние листы. Верхние листы начинают высыхать, постепенно отбирая влагу у нижних листов, и так до центра.

Если смотреть снаружи, то кажется, что наблюдается процесс перемещения во­ды к поверхности, которая постоянно высушивается воздухом. При данной модели, рас­пределение влаги по толщине пачки никогда не будет одинаковым. В центре пачки влажность всегда будет выше, чем на поверхности.

То же самое происходит с доской во время процесса сушки. Влажность сердце­вины будет отличаться от влажности периферийной зоны. Чем больше толщина и быст­рее процесс сушки (градиент), тем значительнее будет эта разница во влажности.

Влажность дерева, следовательно, будет всегда рассматриваться как среднее значение.

Указанная разница во влажности между сердцевиной и периферией всегда является причиной напряжений в дереве и, у некоторых пород дерева, это может отра­зиться на прочности самого дерева, вплоть до разрушения.

Данная фаза предлагается, следовательно, для более оптимального распреде­ления влаги по толщине доски с тем, чтобы уменьшить имеющиеся напряжения.

Вторым аспектом, которым также не следует пренебрегать, является высокая температура дерева Т₂ в конце сушки. Слишком резкий переход от температуры Т₂ к температуре Т_а окружающей среды (которая, как уже было сказано, может быть ниже нуля) может вызвать даже тепловые удары с непредсказуемыми последствиями.

Кроме того, целесообразно как можно больше снизить температуру дерева, пе­ред тем, как приступать к его выгрузке из сушильной камеры!

Перемещение влаги от сердцевины к периферии имеет свою инерцию и оно, ко­нечно же, не прекращается с прекращением цикла сушки. Этот факт таит в себе выгоду: важно прекратить удаление влаги с поверхностей (уже достигли U_f и нет необходимости в дальнейшем высушивании).

Для достижения указанной цели буде достаточно поднять _Ueq в камере до зна­чений, близких к U_f дерева. Климат больше не будет отбирать влажность у дерева и пе­ремещение влажности по толщине «обеднит» сердцевину и «обогатит» поверхностные слои, сокращая, таким образом, разницу по влажности.

Одновременно с этим следует приступить к охлаждению дерева. Оно будет спо­собствовать и увеличению относительной влажности.

Состав контролируемых и регулируемых параметров представлен в таблице 2 [2].

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

О сушке древесины

Сергей Золотов

Конъюнктура рынков в последние годы демонстрирует устойчивый рост спроса на древесину. Несмотря на новейшие разработки искусственных заменителей, древесина, по-видимому, останется основным материалом в строительстве, производстве мебели и других отраслях.

Классическая технология деревообработки обязательно включает участок сушки древесины. Этот участок является, пожалуй, самым сложным в технологической цепи «растущее в лесу дерево» — «готовое изделие». Сложность заключается прежде всего в управлении процессом сушения.

Более 90% существующих в мире сушильных камер — это стационарные сооружения, оснащенные вентиляторами, устройствами для направления потока, нагрева и управления влажностью воздуха. Температура внутри такой камеры обычно в зависимости от стадии процесса составляет от 40°С до 90°С.

При этом температурой и влажностью воздуха в камерах управляют автоматические системы, включающие устройства для измерения климата в камере и параметров состояния дерева.

Контроль скорости сушки минимизирует или совершенно устраняет дефекты древесины, вызываемые сушкой. Источниками тепла в обыкновенных камерах служат, как правило, пар, горячая вода или электричество. Использование электричества для отопления сушилок весьма ограничено из-за его высокой стоимости. Обычно его используют, когда не располагают другими источниками тепла. Поток воздуха в камере формируется вентиляторами, установленными в специальном канале. Направление движения воздушного потока периодически меняют, чтобы гарантировать равномерное высыхание всего штабеля.

Для того, чтобы управлять влажностью воздуха в камере, а в конечном итоге — скоростью сушки дерева, используются приточно-вытяжная вентиляция и система увлажнения.

Всеми устройствами управляет компьютер. Он поддерживает в камере нужный климат без участия человека. Такие системы позволяют документировать процесс сушки и осуществлять контроль качества в соответствии с требованиями стандартов серии ISO 9000.

Характеристики древесных пород

Древесина — органическое вещество, состоящее из клеток. Во время роста дерева по капиллярам течет лимфа — жидкость, в которой растворены различные соли (в основном соли азота, фосфора, калия), которые дерево получает из почвы. Так что после рубки дерева и распиловки его на доски древесная ткань оказывается веществом более или менее пористым, в зависимости от породы дерева, и более или менее пропитанным лимфой. Эта лимфа, которую мы в дальнейшем будем называть водой, и определяет влажность древесины.

Влажность древесины

Влажность древесины — это отношение веса воды, содержащейся в дереве, к весу абсолютно сухой древесины.

W= P в /P c=(Р вл-Р с)/Р с, где W — влажность древесины, P в — вес воды, Р вл — вес влажной древесины, Р с — вес абсолютно сухой древесины.

Влажность древесины всегда определяется в процентах, и ее можно представить следующим образом: W= Pв/Pc х 100%.

Описанный способ определения влажности древесины является самым точным, и его часто используют в лабораторных испытаниях. Однако он не очень удобен, поскольку требует времени. Поэтому для определения влажности применяются другие, хотя и менее точные методы определения влажности древесины.

Начальная и конечная влажность

Только что срубленное дерево обладает максимальной влажностью, которая для различных пород может даже превышать 100%. Так, влажность свежесрубленной бальсы может достигать 600%.

На практике приходится иметь дело с меньшими значениями влажности (от 30 до 70%), ведь от рубки до распиливания и помещения древесины в сушилку проходит какое-то время, и она, конечно, теряет некоторое количество воды. За начальную влажность принимается то значение, которое древесина имеет перед отправкой в сушильную камеру. Конечная влажность — это влажность после полного цикла сушки.

Удельная плотность

Это вес абсолютно сухой древесины, отнесенный к объему, полученному после полной сушки.

Удельная плотность (П с) для различных пород дерева меняется от 130 кг/м 3 до 1300 кг/м 3.

Для практических целей древесные породы в зависимости от плотности делят на несколько групп: мягкие породы (П с 750 кг/м 3).

Загрузочный объем сушильной камеры может составлять от единиц до нескольких сотен кубических метров.

Рассмотрим процесс сушки древесины в установке среднего объема (100 м 3).

Предположим, что древесина, подлежащая сушке, имеет следующие характеристики: Wнач = 60%, Wкон = 10%, П с = 600 кг/м 3.

Из соотношения W = Pв/Pc получаем Pв = Pc х W, таким образом, Рв (начальное) = (600х60)/100 = 360 кг/м3, Рв (конечное) = (600 х 10)/100 = 60 кг/м3.

Разница Р в (начальное) — Р в (конечное) = 360-60 = 300 кг/м 3 — это вес воды, которую необходимо удалить из каждого кубического метра. В общей сложности получаем 300 кг/м 3х100 м 3 = 30000 кг или 30 т.

Предположим кроме того, что продолжительность сушки составит 10 дней. Это значит, что среднесуточное количество воды, которую требуется удалить, составляет 3 т.

Вода внутри древесины находится в двух различных состояниях.

Свободная вода заполняет капиллярные сосуды и межклеточные пустоты. Это большая часть воды, содержащаяся в древесине. Она первой удаляется из древесины. Процесс сушки протекает быстро, требует не очень высоких температур и определенной осторожности в отношении скорости сушки.

Связанная или конституционная вода содержится внутриклеточных мембран. Ее удаление происходит значительно труднее и требует более высоких температур. Кроме того, высушивание связанной воды приводит к изменениям геометрических размеров мембран и, соответственно, всего высушиваемого массива дерева.

Точка насыщения волокон — это влажность, при которой вся свободная влага удалена, и в древесине находится только связанная вода. Точка насыщения волокон меняется от породы к породе в диапазоне от 22% до 35%. В практических целях эту точку привязывают к среднему значению 28%.

Точка насыщения волокон очень важна при искусственной сушке древесины. Когда влажность древесины опускается ниже точки насыщения волокон, дальнейшая сушка приводит к тому, что клетки дерева в результате обезвоживания сжимаются.

На макроскопическом уровне древесина испытывает усадку, или уменьшение размеров. Такая усадка проявляется в большей степени в тангенциальном направлении (вдоль годовых колец), чем в радиальном (поперек). В среднем различие в усадке для большинства пород древесины составляет 1,7 раз.

В диапазоне влажности ниже точки насыщения волокон процесс сжатия частично обратим, то есть когда древесина отдает влагу, она сжимается, и наоборот, когда древесина вновь поглощает влагу, она разбухает.

Гигроскопическое равновесие

Древесина относится к гигроскопичным материалам, то есть обладает способностью изменять свою влажность с изменением состояния окружающей их среды.

Если древесину длительное время выдерживать в воздухе неизменного состояния, то ее влажность будет стремиться к определенной величине, называемой устойчивой, или равновесной влажностью. Устойчивой влажности древесина может достичь, поглощая водяные пары из воздуха (сорбция), либо выделяя их в воздух (десорбция). Водяные пары из воздуха могут поглощать только клеточные стенки. Появление свободной воды при этом невозможно, даже если воздух будет насыщен водяным паром.

Процессы сорбции и десорбции не вполне обратимы при одинаковом состоянии воздуха: устойчивая влажность при сорбции меньше, чем при десорбции. Разность между ними называется показателем гистерезиса сорбции. Его величина зависит в основном от размеров древесного образца. Древесные сортименты крупных сечений — бруски, доски, заготовки — имеют показатель гистерезиса 2,5. Для мелких древесных частиц (опилки, стружка) гистерезис очень невелик (0,2-0,3), и в практических расчетах его не учитывают. Устойчивую влажность измельченной древесины, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью. Свойства древесины тщательно изучены, в частности, исследовано гигроскопическое равновесие в различных климатических условиях. Ее величину при расчетах определяют по специальным таблицам или диаграммам.Чем больше размеры куска дерева, помещенного в данную среду, тем больше времени требуется для достижения гигроскопического равновесия. И наоборот, кусок дерева очень ограниченных размеров, например, шпон, значительно быстрее приспосабливается к окружающей среде.

В пределе, если мы имеем дело с пластинкой целлюлозы, которая воспроизводит структуру дерева, то она чрезвычайно быстро приходит в гигроскопическое равновесие с окружающей средой. В этот момент достаточно измерить влажность пластинки (теми же методами, которыми измеряется влажность древесины), чтобы узнать равновесную влажность древесины в окружающей среде, в которую помещена пластинка.

Теперь мы можем сопоставлять влажность древесины с температурой и относительной влажностью воздуха. Если эти параметры рассматривать во взаимосвязи, и их значения приводятся к равновесной влажности древесины, то возникает возможность сравнения между фактической влажностью дерева и климатическими условиями.

Таким образом, если нужно отобрать влагу у древесины с некоторым значением W, то окружающая среда, в которую помещена древесина, должна иметь значение равновесной влажности Wравн меньшее, чем значение W.

Чем больше разрыв между значениями W и Wравн, тем быстрее древесина будет отдавать влагу.

Градиент (потенциал) сушки

Соотношение между влажностью древесины W и равновесной влажностью древесины Wравн для данной окружающей среды, в которую помещена древесина, определяется как градиент (или потенциал) сушки.

Когда градиент равен 1, древесина находится в условиях гигроскопического равновесия и не поддается сушке. Для того, чтобы сушка началась, нужно, чтобы градиент был больше 1. Чем больше градиент, тем быстрее протекает процесс сушки. Однако при большом значении градиента невозможно обеспечить высокое качество, так как существует риск неравномерного распределения влаги в древесной массе, что приводит к напряжениям внутри древесины, которые могут вызывать ее разрушение.

Если влажность дерева W выше точки насыщения, процесс сушки происходит относительно легко, но нужно действовать с определенной осторожностью — градиент должен заключаться в диапазоне небольших значений.

Ниже точки насыщения процесс сушки протекает медленнее и с большими трудностями. Градиент должен иметь более высокие значения. Однако очень высокие значения градиента могут привести к деформациям и нежелательным дефектам.

Поэтому для правильной суш-ки градиент должен находиться в диапазоне небольших значений и принимать более низкие значения при сушке до достижения точки насыщения и более высокие после достижения точки насыщения волокон.

Сами значения градиента зависят от многих факторов, например, от толщины заготовок. В основном же они зависят от сорта древесины и ее способности к высушиванию. Таким образом, невозможно заранее установить или рассчитать пределы значений градиента для древесины вообще. Необходимо для каждой породы древесины и толщины доски экспериментальным путем подбирать пределы градиента, в которых следует работать.

Источник

Руководство по эксплуатации сушильных камер

ЗАГРУЗКА СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЫ

Подготовка штабелей

Для правильной и экономически рентабельной сушки рекомендуется подготовить штабели с учётом характеристик деревянных планок. Планки должны быть:

Можно сушить деревянные планки разной толщины и разной первоначальной влажности, но такой подход не рекомендуется.

На самом деле, в данном случае подвергаются сушке только более толстых и влажных деревянных планок, что оказывается не рентабельно с экономической точки зрения.

Как правило рекомендуется группировать планки сходной толщины и подобной влажности, а также породы с аналогичными характеристиками. Как правило, если сушка осуществляется медленно, можно сушить вместе рызные породы и толщины.

Подготовка штабелей является весьма важной операцией, которая должна быть выполнена очень аккуратно. Многочисленные неправильные сушки зависят от неадекватной подготовки штабелей: сушка дерева – плохая и неравномерная и дерево может искривляться, когда планки плохо расположены.

Деревянные планки должны иметь одинаковую толщину по всей длине во избежание деформаций дерева при сушке.

Толщина деревянных планок:

Как правило толщина деревянной планки должна быть 25mm, по крайней мере не меньше 22mm, а вообще по стандарту 2/3 от толщины доски:

РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ДЕРЕВЯННЫМИ ПЛАНКАМИ

Расстояние между одной деревянной планкой и другой является изменяемым;

Если толщина дерева высше 50 мм одна кажд. 0.90-1м

Если толщина дерева от 30 до 50мм одна кажд.0.60-0.80м

Если толщина дерева меньше 30мм одна кажд.0.30-0.50м

В случае, если необходимо сушить дерево, которое легко подвергается искривлению, рекомендуется не превышать расстояние 0.30м между одной планкой и другой.

ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ПЛАНОК

Деревянные планки должны быть размещены точно на той же самой вертикальной линии, одни на других. Однако рекомендуется уделять большое внимание подготовке краев штабелей: неадекватное краевое размещение планок, их недостаточная ширина, неправильное расположение штабелей по прямой линии отрицательно влияют на качество материала (вызывая трещины. Искривления и т.д.). Следовательно, независимо от их толщины, ширина деревянных планок на краях должна быть не меньше 30мм. Таким образом они занимают 60мм горизонтальной поверхности ( верхней и нижней ), что вызывает замедление выделения влажности на краях и две занятые планками поверхности не имеют возможность отдавать влажность.

Примечание: неаккуратная подготовка штабелей вызывает большие потери.

В качестве предохранительной меры можно применять на торцевых частях досок ( или полуфабрикатов ) гидроизоляционный парафин.

ЗАГРУЗКА КАМЕРЫ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ШТАБЕЛЕЙ

Воздух, циркулирующий внутри сушильной камеры, поглощает влажность дерева и непосредственно уделяется вне камеры для сушки. Следовательно, необходимо штабелировать дерево так, чтобы обеспечить оптимальную циркуляцию воздуха через штабели.

Неправильное расположение штабелей по прямой линии, а также неправильная подготовка штабелей отрицательно влияет на качество лесоматериала.

С учётом позиции вентиляторов, штабели должны быть размещены параллельно.

Касательно расстояния, которое надо соблюдать в передней и задней зонах.

Для обеспечения свободного прохода воздуха через штабели необходимо избегать пустых коридоров. Во избежание воздушных коридоров на боковых зонах сушильной камеры для дерева или в других зонах камеры, если камера не занята по всей ширине, необходимо устранить воздушные коридоры расположением штабелей в шахматном порядке либо установкой заградительных щитов.

Рекомендуется максимально загружать камеру, но по необходимости цикл сушки может быть осуществлен даже если камера загружена только частично. В данном случае загружать деревянные планки в шахматном порядке.

В случае, если не все планки штабелей имеют одинаковую длину ( как обычно бывает ) рекомендуется штабелировать все планки с торцевой частью на той же самой вертикальной линии, таким образом на одном крае длины одинаковые, а на другом они разные. При загрузке необходимо загрузить штабели так что сторона с планками, расположенными по прямой линии, находится около стен сушильной камеры и сторона с выступающими планками находится около центра камеры. Если принимать такую меру снижается до минимума образование трещин на краях имеющих разную длину деревянных планок.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Программировать по таблице следующие значения проведения цикла, используя специальные приводы подготовки, размещенные на центральной панели:

первоначальная температура =t1 ( ˆc )

— влажность предварительного нагрева = EMC%

— градиент сушки = GR

— коэффициент увеличения = IF

коррекция группы древесины =WG

окончательная температура = t2 ( ˆc)

окончательная влажность = FMC

ЦИКЛ СУШКИ

Измерительная и регулировочная системы осуществляют процесс сушки в его разных фазах, обеспечивая достижение оптимального результата с точки зрения времени и качества.

Значение влажности дерева определяется электродами из специальной нержавеющей стали, вставленные в доски и соединенные с двухжильными проводами высокой термической /гигрометрической изоляции посредством специальных контактов, проводы передают аппаратуре измеренное значение.

Значение влажности воздуха внутри сушильной камеры измеряется пластинкой из целлюлозы. В обоих случаях измеряется электрическое сопротивлене, от которого, посредством специальных многокаскадных усилителей, получается значение влажности в__%, которое показывается измерительными приборами высокой точности. Значение влажности воздуха соединяется с значением внутренней температуры сушильной камеры и обрабатывается, чтобы обеспечивать отсчёт равновесной влажности дерева (UGL), которая оказывается более точной, чем относительная влажность.

Затем значения температуры, равновесной влажности(UGL) и влажности дерева (HF) сравниваются между собой и электронно обрабатываются по специальным схемам, которые обеспечивают автоматическую регулировку сушильной камеры.

Точки измерения обладают полной электрической компенсацией и исключают как ошибки измерения, вызванные электролитическими явлениями, так и коррозию электродов. Кроме того они снабжены автоматической компенсацией температуры.

Еще одна ошибка в отсчёте измерения влажности дерева вызвана тем, что разные породы древесины реагируют по – разному электрическому измерению.

Приборы снабжены переключателем коррекции с 4 группами древесины, который устраняет данную неприятность. Значение постановки получается от специальных таблиц.

Процесс сушки состоит из следующих фаз:

как правило, переход от одной фазы к другой осуществляется автоматически.

В случае отсутствия линейного напряжения на более или меньее короткий промежуток времени, при его возвращении автоматическое управление в состоянии продолжать процесс сушки, начиная его именно с точки, где работа прекратилась. Все это обеспечено электронной системой введения в память и автоматического соединения, которая поставляется вместе с нашим оборудоваинем.

до достижения рабочей температуры внутри сушильной камеры нагрев идёт непрерывно и одновременно поддерживается равновесная влажность, установленная для фазы нагрева. До того, как не достигается рабочая температура, аппаратура находится в фазе нагрева и не начинается фаза застойного нагрева.

Только после достижения рабочей температуры начинается фаза застойного нагрева, продолжительность которой определяется в зависимости от первоначальной влажности дерева (чем больше влажности, тем дольше продолжительности фазы).

Цель данной фазы – позволять сердцевине дерева достигать температуры сушки. Равновесная влажность поддерживается постоянной.

2 – ая фаза

Данная фаза подразделяется на две части:

А. Сушка выше точки насыщения волокна (ок. 30% влажности дерева).

Установленная температура T1 поддерживается постоянной пока влажность дерева выше точки насыщения волокна, одновременно уменьшается равновесная влажность по опорному значению, определенному градиентом сушки. Начиная с этой фазы влажность воздуха внутри сушильной камеры следит за ходом уменьшения влажности дерева.

Б. Сушка ниже точки насыщения волокна.

После достижения 30% влажности дерева начинается повышение температуры: от установленного значения T1 до окончательного значения T2.

В окончательной фазе сушки коэффициент увеличения, действуя на градиент сушки, обеспечивает ускорение цикла.

3 – ья фаза

После достижения значения окончательной влажности начинается фаза кондиционирования. Продолжительность данной фазы зависит от самого значения окончательной влажности (тем ниже влажности, чем дольше продолжительности)и толщины дерева.

В течение данной фазы внутри сушильной камеры регулируется равновесная влажность, предварительно установленная для кондиционирования.

4 – ая фаза

охлаждение: в конце фазы кондиционирования окончательно кончается нагрев, функции регулировки UGL не меняются. Когда темперутура внутри сушильной камеры снижается до ок. 2/3 установленного значения T2 рекомендуется выключить вентиляторы и закончить цикл.

ИЗМЕРЕНИЕ И РЕГУЛИРОВКА

При снижении влажности дерева снижается также влажность воздуха внутри сушильной камеры в соответствии с соотношением между влажностью воздуха и влажностью дерева.

Если выделение влажности дерева замедляется, также снижение влажности воздуха замедляется в зависимости от скорости сушки дерева. В автоматическом режиме работы данная разница устанавливается посредством “ГРАДИЕНТА СУШКИ ” с специально градуированной шкалой. Данные цифры точно представляют соотношение между влажностью дерева и равновесной влажностью воздуха, которое устанавливается унутри сушильной камеры измерительными приборами.

РАВНОВЕСНАЯ ВЛАЖНОСТЬ

Дерево (органический и пористый материал) состоит из целлюлозных молекул, привлекающих к себе воду. При изменении окружающегося климата, то есть при изменении температуры и относительной влажности воздуха, влажность дерева тоже изменяется.

Если окружающийся климат влажный, дерево поглощает влажность. Если окружающийся климат сухой, дерево отдает свою влажность.

Однако, во всяком случае, достигается приблизительное равновесное условие. Следовательно, если не принимать в расчёт относительную влажность, температуру и соответствующие таблицы, для определения климатических условий внутри сушильной камеры достаточно положить внутри камеры эталонный образец гигроскопического материала, содержание влажности которого достигает в довольно короткий промежуток времени равновесного состояния с окружающейся средой. Затем необходимо сравнивать в любой момент содержание влажности дерева внутри сушильной камеры с содержанием влажности эталонного образца, то есть сравнивать между собой два одинаковые значения. Таким образом как измерение, так и регулировка упрощаются.

Регулировка равновесной влажности в отношении с влажностью дерева по установленному градиенту сушки:

Влияющие на время сушки показатели – следующие:

Скорость воздуха зависит в основном от характеристик сушильной камеры и вентиляторов и можно её непосредственно изменять только варьируя число оборотов двигателей. Однако можно воздействовать косвенным образом, выбирая адекватную толщину планок. Достаточная и равномерная вентиляция во всех зонах штабеля является важной не только для обеспечения качества высушенного материала, но и для времени сушки.

Градиент сушки непосредственно действует на влажность внутри сушильной камеры, то есть на равновесную влажность дерева.

При увеличении градиента сушки снижается время сушки. Однако нельзя увеличивать градиент по желанию иначе прекращается поток влажности, вызывая таким образом затвердение поверхности. Рекомендуется воздействовать на градиент сушки постепенно на каждом цикле до достижения оптимального результата.

Влажность дерева Равновесная влажность градиент сушки

15% с 2- до 2.5 (постепенно подниматься)

Как можно констатировать равновесная влажность точно следует за ходом сушки дерева.

Градиент сушки является коэффициентом, устанавливающим разницу между влажностью дерева и влажностью воздуха внутри сушильной камеры, то есть определяющим не только температуру, но и качество и продолжительность сушки. Слишком высокий градиент сушки вызывает чрезмерную сушку поверхности дерева, прекращая поток влажности от сердцевины к поверхности, что иногда может нанести непоправимые повреждения. Слишком низкий градиент сушки бесполезно повышает время сушки.

Соответствующие таблицы представляют собой оптимальную постановку процесса, с учетом, в первой очереди, качества высушенного материала.

Окончательная постановка для определенной породы древесины выполняется оператором, который осуществляет незначительные поправки до достижения правильного компромисса между качеством и использаванным временем.

Температура – это ещё один определяющий показатель для сушки. Пока влажность дерева выше точки насыщения волокна (ок. 30%) слишком высокая температура может вызвать значительные повреждения, такие, как образование трещин или обесцвечение. Если влажность дерева ниже точки насыщения волокна можно повышать температуру в определенных пределах, снижая таким образом время сушки.

Системой предусматривается две температуры: первоначальная и окончательная. сушильная камера регулируется на первой температуре пока влажность дерева выше 30%. Ниже данной величины осуществляется постепенный переход ко второй температуре. Градиент сушки так же изменяется.

Данные, указанные в таблицах сушки, представляют собой показательные значения, обоснованные на экспериментальных сушках с целью достижения оптимального качества высушенного материала. Кроме того эти данные относятся к средней скорости воздуха 2 м/сек (по таблицам).

Не всегда время сушки, полученное от таблиц, является удовлетворительным. Оператор в состоянии воздействовать на время сушки с помощью регулировочных приборов.

КОЭФФИЦИЕНТ УВЕЛИЧЕНИЯ

Коэффициент увеличения, переключаемый в позициях от о до 4, непосредственно влияет на градиент сушки, постепенно увеличивая его в отношении с снижением влажности дерева. Учитывая, что данный коэффициент выполняет свою функцию только в окончательной фазе цикла, он позволяет ускорять время сушки без ущерба для качества высушенного материала.

ТЕМПЕРАТУРА

Температура устанавливается двумя потенциометрами с градуированной шкалой. Температура T1 поддерживается, пока влажность дерева высокая, при снижении влажности дерева и с установленным значением точки насыщения волокна ок. 30% осуществляется переход от T1 до T2, в зависимости от снижения влажности дерева.

ГРУППА ДРЕВЕСИНЫ

Измерение влажности основано на измерении электрической проводимости дерева. Учитывая, что разные типы породы древесины реагируют по-разному данному измерению, эта мера была введена во избежание грубых ошибок, в чистности касательно экзотических пород.

Относительно групп древесины см. соответствующие таблицы.

ВЛАЖНОСТЬ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Влажность дерева измеряется электродами, вставленными в центр доски. Таким образом, в конце сушки имеется разница ок. 5% между центром и поверхностью. Следовательно, с целью обеспечения равномерной влажности по всей толщине и во избежание оставшихся напряжений создается слегка влажный климат, который поддерживается на определенный срок времени.

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ

После достижения установленного значения окончательной влажности осуществляется переход к фазе кондиционирования, если кондиционирование не требуется немедленно осуществляется переход к фазе охлаждения.

ЦИКЛ СУШКИ

Для обеспечения оптимальной сушки имеется возможность проводить цикл сушки, выбирая либо одну точку измерения, либо среднюю любой комбинации имеющихся в распоряжении точек измерения.

ПРИМЕНЕНИЕ ЗОНДА ИЗМЕРЕНИЯ РАВНОВЕСНОЙ ВЛАЖНОСТИ

Освободить гайки с накатной держателя чувствительного элемента и в него вставить чувствительную пластинку, затем затянуть гайками и проверить соединения.

В начале каждого цикла сукши необходимо заменить чувствительную пластинку. Рекомендуется держать пластинку как указано на рисунке.

Установить главный выключатель в позицию “включён” и переключатели управления нагревом, заслонкаии и распылением в позицию “ автоматич”.

Затем программировать в соответствии с таблицей следующие значения проведения цикла с помощью специальных приводов, размещенных на центральной панели:

Влажность нагрева =% нагрева

Градиент сушки 1 =градиент сушки 1

Градиент сушки 2 =градиент сушки 2

Окончательная влажность =окончательная влажность

Коэффициент увеличения =коэффициент увеличения

Коррекция группы древесины = тип породы

Первоначальная температура =температура 1

Окончательная температура =температура 2

Определить точки измерения, которые выбираются для проведения цикла. Рекомендуется использовать более влажную точку измерения или среднюю более влажных точек измерения.

РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Аппаратура снабжена рядом регулировочных устройств, определяющих параметры, по которым осуществляется цикл сушки. В начале программирование выполняется по данным таблиц, затем измерение и регулировка выполняются полностью автоматически до фазы охлаждения и останова цикла.

ВЛАЖНОСТЬ НАГРЕВА

Для обеспечения оптимального результата сушки, необходимо в первоначальной фазе создавать довольно влажный климат внутри сушильной камеры с целью размягчения поверхности дерева и устранения возможной цементации, вызванной пребывание дерева на воздухе. Значение данной влажности устанавливается в зависимости от толщины дерева.

ГРАДИЕНТ СУШКИ

Градиент сушки является соотношением между влажностью дерева и влажностью и температурой воздуха внутри сушильной камеры. Ясно, что для проведения сушки влажность воздуха должна постоянно быть ниже влажности дерева, аппаратурой примимается в расчёт максимальная влажность дерева 26%, даже если на самом деле она выше.

Градиент сушки = влажность дерева

Из которого получается:

Равновесная влажность = влажностьдерева

Примеры: влажность дерева 30%:

Равновесная влажность 15%

Когда влажность дерева выше 30%, например

Влажность дерева 50%

Равновесная влажность 15%

Когда влажность дерева нише 30%, например

Влажность дерева 15%

Равновесная влажность 6%

ДАТЧИКИ ВЛАЖНОСТИ

ПРИМЕНЕНИЕ ЗОНДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ДЕРЕВА

Доски, на которых применяются зонды, выбираются по следующему способу: более влажные части материала в камере определяют проведение сушки. Если дерево недавно разрезано, то разница влажности между разными досками незначительна и применение определённых мер является ненужным.

В противном случае, если материал предварительно высушен на воздухе, есть значительная разница между одним штабелем и другим, даже между одной доской и другой. В данном случае необходимо выбрать влажные доски, на которых применять зонды измерения влажности. Рекомендуется выполнять этот выбор с помощью поставляемого нами портативного измерителя влажности.

Оптимальный результат измерения достигается, вставляя зонды в центре штабеля, если это невозможно, необходимо выбрать доску со стороны выхода воздуха из штабеля.

Применяемые зонды состоят из электродов из нержавеющейся стали, длина которых варьирует в зависимости от толщины досок:

Толщина досок длина электродов

30-50 мм половина толщины досок

выше 80мм(мы предоставим электродов трёх размеров)

Измерительные электроды вставляются до загрузки и распределяются в разных штабелях с целью проверки всей сушильной камеры. Во избежание ошибок в измерении влажности, которые могут влиять на цикл сушки, необходимо выбрать доску в середине штабеля и выполнить с помощью ручной дрели, два отверстия диам. 3мм далеко от краев. Отверстия должны быть расположены на расстоянии 30мм друг от друга и в поперечном положении по направлению волокна. В данные отверстия вставляются измерительные электроды. Рекомендуется не использовать молоток для их вставления ни клещи или щипцы для их снятия, употреблять только специальный выталкиватель, входящий в комплект аппаратуры. Контакты соединительных проводов вставляются в специальные отверстия соединения электродов, а другой конец соединяется с разъёмами соединяющего угольника, установленного на стене сушильной камеры. В конце цикла сушки, до разгрузки штабелей, необходимо отсоединить проводы от разъёмов.

ПРОВЕДЕНИЕ ЦИКЛА

Фаза нагрева

Для оптимальной сушки фаза нагрева является весьма важной. Необходимо, чтобы установленная влажность нагрева, определенная по таблицам в зависимости от влажности дерева, поддержалась постоянной на всю длительность фазы. В противном случае рискуется прекращение потока влажности внутри и снаружи досок, что вызывает затвердевание поверхности. В практике данное явление вызывает замедление скорости сушки на всю продолжительность цикла сушки.

Для распыления можно использовать тепловую воду, насыщенный пар низкого давления (не выше 0,5 кп/см2 ), или насыщенный пар с максимальной температурой входа в камеру 100^С.

Пар с более высокой температурой вызывает противоположный эффект, поскольку он не отдает влажность, а поглощает её от дерева, полностью высушивая поверхность материала. В данном случае, штабель со стороны входа воздуха чрезмерно высушивается, а последующий штабель оказывается мокрым, поскольку пар, охлаждиваясь на своей точке конденсации, отдаёт свою влажность.

После фазы нагрева наступает фаза застойного нагрева, обеспечивающая достижение температуры сушки внутри досок.

Фаза сушки

После фазы застойного нагрева начинается фаза сушки, которая характеризуется климатическим переходом: от уровня влажности нагрева к уровню влажности сушки по установленному значению градиента. В течение данного перехода необходимо осторожно достигнуть сушки проверхности материала и одновременно необходимо создать в досках градиент влажности между внешней поверхностью и внутренней. Следовательно, если данная операция выполняется слишком быстро, рискуется прекращение естественного потока влажности к наружной поверхности досок, вызывая непоправимые повреждения и, на всяком случае, повышение продолжительности цикла.

Правильная установка градиента сушки по соответствующим таблицам позволяет избегать этой неприятности, автоматический механизм правильно регулирует перепад температуры с учётом типа породы и толщины досок. Когда равновесная влажность достигает установленного значения, её дополнительное снижение во время цикла определяется скоростью сушки дерева. Регулярное функционирование устройств поглощения влажности и нагревательных приборов, регулированные по систему, исключает перепады температуры, вызывающие ненормальное действие распыления.

Фаза кондиционирования

Рекомендуется приступить к фазе кондиционирования, когда желается устранить разницу влажности между центром и поверхностью досок, существующую в конце сушкти, и одновременно уменьшить напряжения, действующие на материал. Данный процесс рекомендуется, особенно когда речь идёт о больших толщинах и твердых деревьях, для которых желается получать оптимальное качество сушки.

Если, например, установлена окончательная влажность 12% и градиент сушки 2.5, то в конце сушки влажность окружающей среды (и следовательно влажность поверхности материала) достигает значения 4.8% по указанной формуле:

Влажность дерева = влажность окружающей среды

Градиент

Следовательно, необходимо повысить влажность поверхности, устанавливая влажность кондиционирования ниже окончательной влажности дерева (почти 80% окончательной влажности дерева). На всяком случае нельзя устанавливать влажность кондиционирования ниже окончательной влажности дерева.

ФАЗА ОХЛАЖДЕНИЯ

В фазе охлаждения отключается нагрев, но регулировка влажности кондиционирования продолжается, если данная фаза была выполнена: в противном случае поддерживается климат сушки.

Зимой, или в случае слишком высоких окончательных температур, рекомендуется достаточно охлаждать дерево во избежание чрезмерного перепада температуры при открытии сушильной камеры.

ТЕХОБСЛУЖИВАНИЕ И ПРОВЕРКИ

Аппаратура

Аппаратура не нуждается в особом техобслуживании.однако учитывая, что речь идёт об электронным прибором высокой точности рекомендуется его не устанавливать в пыльных местах или под действием атмосферных факторов. Аппаратура снабжена адекватной защитой от элктромагнитных помехей, вызванных дистанционными выключателями или пусковыми клапанами.

Наш завод не берёт на себя ответственность в случае помехей другого происхождения, пойск и устранение которых полноостью за счёт клиента даже в гарантийном сроке.

СОЕДИНЯЮЩИЕ УГОЛЬНИКИ

Возможно, что после некоторых сушек образуется тонкий темный слой на угольнике, на держателе датчика UGL, на контактах и на электродах.

В данном случае достаточно их очистить кистью и ацетоном или неденатурированным спиртом, оставить сушить на несколько часов.

ПРОВОДЫ

Проводы для соединения зондов покрыты специальным материалом очень высокой изоляции. Данная изоляция необходима для правильного измерения влажности. Если провод поврежден, рекомендуется не починять его, не покрывать изоляционной лентой и резать его (в дефектном пункте и затем соединять контакты с оставшейся частью), лучше своевременно заменить его.

ВРЕМЯ ПРОСТОЯ

В течения долгосрочного простоя между одной сушкой и другой необходимо оставить микропроцессор: хранить его в подходящем помещении (например в офисе) во избежание образования конденсата, что может повреждать внутренние схемы. В случае, если аппаратура оказывается дефектной из-за несоблюдения данных мер, гарантия больше не действительна.

ПРИМЕЧАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Для того, чтобы проводить процесс сушки компетентно, необходимо знать некоторые основные понятия.

СВОБОДНАЯ ВОДА

Вода, содержащаяся в полости клеток древесины, называется свободной водой (не связанной внутри стенок клеток). Количество свободной воды в древесине очень велико.

Свыше 25-30% влажности, основная часть воды – свободная и, следовательно, легче удаляется.

СВЯЗАННАЯ ВОДА

Вода, содержащаяся внутри стенок клеток древесины и, как кирпичи для дома, является частью их структуры, называется связанной водой.

Это часть воды, которая составляет оставшиеся25-30% влажности, до 0%.

Её удаление является гораздо более трудной задачей и это объясняет прогрессивное замедление скорости процесса сушки, когда влажность достигает 25%.

ТОЧКА НАСЫЩЕНИЯ ВОЛОКОН: MCs

Точка насыщения волокон – это значение влажности древесины, которое указывает переход от свободной воды к связанной. Т.е. это точка, в которой вода уже заполнила стенки клеток и начинает быть свободной.

Данное значение изменяется в зависимости от типа древесины и температуры.

В среднем, однако, оно близко к 30% влажности. Точка насыщения волоконMCs является очень важным значением: именно с этого момента начинается усадка древесины.

Кроме того, ввод цикла сушки после достижения точки насыщения отличается от ввода цикла сушки до её достижения.

ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ: MC

Под влажностью древесины MC подразумевается пропорция веса воды, содержащейся в ней в отношении к весу абсолютно сухой древесины (т.е. с содержанием воды 0%).

Пример: вес сырого дерева: 640кг, вес сухого дерева 400кг: значит 240кг воды.

НАЧАЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ: MСi

Это содержание влаги в отношении к абсолютно сухому весу, выраженное в процентах, с которого должен начаться процесс сушки. Такая начальная влажность может быть влажностью свеже спиленного дерева, например ель может содержать до 150% влажности, тополь – до 220%.

Или начальная влажность может быть гораздо меньше, например, 30-40% или еще меньше.

КОНЕЧНАЯ ВЛАЖНОСТЬ: MCf

Это влажность, которую необходимо достичь по окончанию процесса сушки. Она может быть различной в зависимости от назначения конечного продукта.

ГИГРОСКОПИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ И ВЛАЖНОСТЬ РАВНОВЕСИЯ:EMC

По своей природе древесина адаптируется к природным явлениям, т.е. к климату, который определяется температурой и влажностью окружающей среды (относительная влажность R H).

В соответствии с изменениями климата, дерево адсорбирует влажность или высыхает.

ГРАДИЕНТ СУШКИ: DG

Градиент DG – это отношение между мгновенной влажностью дерева MC и влажностью равновесия EMC. Если древесина находится в условиях гигроскопического равновесия, т.с. если моментальная влажностьMC совпадает с его влажностью равновесия EMC (т.е.влажность в данный момент и есть влажность равновесия): MC = EMC, древесина не сохнет, т.к. находится в равновесии с окружающей средой.

Следовательно. Для того, чтобы высушить древесину, внутри сушильной установки необходимо создать такие условия (температуру и относительную влажность) чтобы влажность равновесия EMC среды была меньше мгновенной влажности древесины. Т.е. MC＞ EMC.

Т.о. мгновенная влажность древесины будет стремиться к влажности равновесия, которая ниже.

Естественно, во время цикла сушки влажность равновесия EMC устанавливается по ниспадающей.

Это означает рост температуры и уменьшение влажности. (см.таблицу). действительно, когда мы увеличиваем температуру или уменьшаем относительную влажность среды, влажность равновесия EMC становится меньше.

Из приведенных ниже примеров станет понятно понятие градиента и как оно используется в программировании процесса сушки.

Примеры:

Как только мгновенная влажность древесины MC будет равна влажности равновесия EMC:

Наример, 20%=20% в случае гигроскопического равновесия, градиент сушки будет равен:

В этом случае древесина не может высохнуть, потому что находится в равновесии с окружающей средой.

Если, однако мгновенная влажность MC = 20%, а влажность равновесия EMC = 10%, то градиент сушки будет равняться:

Древесина, которая имеет мгновенную влажность MC = 20% будет стремиться к влажности равновесия EMC = 10%. Следовательно, будет сохнуть. Теперь стало понятно, что для того, чтобы древесина высыхала, градиент сушки должен быть больше 1.

Другие примеры:

Древесина будет стремиться к влажности равновесия EMC = 5%.

Подводя итог сказанному: когда уменьшается влажность равновесия или когда увеличивается градиент, создаются условия для более быстрого процесса сушки, т.е. увеличивается скорость сушки.

Следовательно, очень высокий градиент сушки будет провоцировать слишком быстрое высыхание поверхности древесины, прерывая таким образом поток влаги из центра к поверхности, нанося ущерб качеству древесины. Слишком маленький градиент будет увеличивать время высыхания дерева.

Существуют 2 метода контроля за состоянием среды в сушильной установке:

Источник