Режимы камерной сушки пиломатериалов

 

Режим сушки – это расписание состояния сушильного агента, вступающего в контакт с материалом, которое устанавливает изменение его параметров во времени или в зависимости от влажности древесины. Состояние сушильного агента принято характеризовать температурой, психрометрической разностью и степенью насыщенности. Эти параметры находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, т. е. фиксированным значениям двух из них соответствует строго определенное значение третьего. В табл. 6 приложения приведена зависимость степени насыщенности сушильного агента от температуры и психрометрической разности.

Различают режимы низкотемпературного и высокотемпературного процессов сушки.

Низкотемпературные режимы предусматривают использование в качестве сушильного агента влажного воздуха или его смеси с топочным газом с температурой в начальной стадии сушки менее 100⁰С. При этом допускается использование более высокой температуры в конце процесса, когда древесина уже не содержит свобод-
ной воды.

Режимы низкотемпературного процесса могут иметь разный температурный уровень в зависимости от желаемой интенсивности процесса и допустимых изменений свойств древесины. Установлены три категории режимов низкотемпературной сушки:

1) мягкие режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе ее прочности, цвета и состояния смолы, рекомендуются для сушки до транспортной влажности товарных пиломатериалов и в отдельных случаях для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, к прочности которых предъявляются особо высокие требования;

2) нормальные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении прочностных свойств древесины, но с возможными незначительными изменениями ее цвета, рекомендуются для сушки пиломатериалов до транспортной и эксплуатационной влажности;

3) форсированные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором (до 20%) снижении прочности на скалывание с возможным потемнением древесины, рекомендуются для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины.

Высокотемпературные режимы предусматривают использование в качестве сушильного агента перегретого пара атмосферного давления с температурой более 100 ⁰С на протяжении всего процесса сушки.

Высокотемпературные режимы обеспечивают бездефектную сушку при незначительном изменении прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но при заметном (до 35%) снижении прочности на скалывание и потемнении древесины. Они могут быть применены для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов с целевым назначением для изделий, работающих с большим запасом прочности. Не рекомендуется сушка этими режимами пиломатериалов для изделий, подвергаемых силовым нагрузкам.

В настоящее время разработаны и стандартизированы три группы режимов:

1) низкотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия;

2) высокотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия;

3) сушки в противоточных камерах непрерывного действия.

Режимы низкотемпературной сушки в камерах периодического действия приведены в табл. 7–14 приложения. Все они имеют многоступенчатую структуру, т. е. предусматривают ступенчатое изменение параметров сушильного агента в зависимости от влажности древесины. При этом температура и психрометрическая разность от ступени к ступени возрастает, а степень насыщенности уменьшается. Влажность древесины, при которой осуществляют переход от одной ступени сушки к другой, называют переходной влажностью.

Значения переходной влажности установлены в зависимости от породы древесины и категории режима. В большинстве случаев они составляют 35 и 25%, что обеспечивает трехступенчатую структуру режимов сушки. При сушке мягких хвойных пород по мягким режимам значения переходной влажности составляют 35 и 20%. Режимы сушки пиломатериалов твердых лиственных пород при толщине пиломатериалов 32–50 мм предусматривают три значения переходной влажности: 35, 25 и 15% (четырехступенчатая структура), а при толщине свыше 50 мм – четыре значения: 35, 25, 20 и 15% (пятиступенчатые режимы сушки). Если начальная влажность древесины меньше 35%, то сушка начинается сразу со второй ступени, а при конечной влажности, превышающей меньшее значение переходной влажности, она заканчивается на предпоследней ступени.

Существенное влияние на величину параметров сушильного агента оказывает категория режима сушки. Нормальные режимы по сравнению с мягкими предусматривают использование более высоких температур и бо'льших значений психрометрической разности. Значения этих параметров еще больше у форсированных режимов сушки. Для некоторых пород древесины (лиственницы, ольхи, липы, осины и других) мягкие режимы сушки не предусмотрены. Для сушки пиломатериалов твердых лиственных пород установлена одна (нормативная) категория режимов.

Для удобства используют сокращенные обозначения режимов сушки. Для хвойных пород древесины они содержат порядковый номер, соответствующий толщине пиломатериалов, и прописную букву, указывающую категорию режима. Номера могут быть следующими:
1 – до 22 мм, 2 – свыше 22 до 25 мм, 3 – 25–32 мм, 4 – 32–40 мм, 5 –40–50 мм, 6 – 50–60 мм, 7 – 60–75 мм, 8 – 75–100 мм. Прописные буквы М, Н и Ф используют для обозначения мягких, нормальных и форсированных режимов соответственно. Например, нормальный режим для сушки пиломатериалов толщиной 45 мм обозначают 5-Н, мягкий режим для сушки пиломатериалов толщиной 20 мм – 1-М и т. д.

Обозначения режимов для сушки лиственницы перед номером дополнительно имеют букву Л, например Л4-Н. Аналогично обозначаются режимы для сушки древесины мягких лиственных пород.
Например, для березы – Б2-Ф, ольхи, липы и тополя – 01-Н, оси-
ны – Ос4-Н.

Обозначения режимов для сушки твердых лиственных пород включают только индекс (К, Я или Д), характеризующий группу пород, и номер, соответствующий группе толщин. Например, для клена и бука – К4, ясеня и ильма – Я6, дуба, граба и ореха – Д2.

Значения режимных параметров установлены стандартами для сушильных камер, обеспечивающих определенную скорость циркуляции сушильного агента. Для случая хвойных и мягких лиственных пород эта скорость составляет 1,0–2,5 м/с. При скорости сушильного агента в штабеле менее 1,0 м/с психрометрическую разность на всех ступенях сушки, кроме последней, увеличивают на 1⁰С. При скорости, превышающей 2,5 м/с, ее уменьшают на 1⁰С. Если скорость циркуляции сушильного агента ниже 1,5 м/с, использование форсированных режимов не рекомендуется.

Режимы сушки твердых лиственных пород составлены для диапазона скорости агента сушки 0,8–2,0 м/с. При фактической скорости ниже 0,8 м/с психрометрическая разность на всех ступенях режима, кроме последней, увеличивается по сравнению с табличной на 1⁰С, а при фактической скорости выше 2 м/с уменьшается на 1⁰С.

Режимы высокотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия имеют двухступенчатую структуру с одной переходной влажностью – 20%. Эта особенность обусловлена относительно небольшой продолжительностью сушки.

Стандартизированы семь режимов высокотемпературной сушки различной жесткости. Они обозначаются римскими цифрами от I до VII. Значения температуры, психрометрической разности и степени насыщенности сушильного агента для каждого режима приведены в табл. 16 приложения. Выбор того или иного режима высокотемпературной сушки зависит от породы древесины, толщины пиломатериалов и производится в соответствии с рекомендациями табл. 15
приложения.

Температура смоченного термометра для всех режимов устанавливается постоянной и равной t _м = 100⁰С, что соответствует температуре водяного пара при атмосферном давлении. Допускается снижение температуры смоченного термометра до 98⁰С. Однако если это происходит, соответственно должна быть снижена температура сушильного агента с поддержанием заданного режимом значения психрометрической разности.

Высокотемпературные режимы не рекомендуется применять при скорости циркуляции сушильного агента в камере менее 2,0 м/с.

Режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия принципиально отличаются от режимов сушки в камерах периодического действия. Состояние сушильного агента в них изменяется не ступенчато во времени, а непрерывно по длине камеры. При входе же воздуха в штабели в разгрузочном конце камеры и при выходе в загрузочном конце параметры, характеризующие его состояние, остаются постоянными во времени. С учетом этого режимы сушки в противоточных камерах задаются состоянием сушильного агента на входе в сушильное пространство и выходе из него. В разгрузочном конце камеры регламентируются три параметра: температура, психрометрическая разность и степень насыщенности. В загрузочном конце режимами устанавливается только один параметр – психрометрическая разность.

Противоточные камеры непрерывного действия предназначены, в основном, для сушки древесины хвойных пород. В отдельных случаях, однако, они могут быть использованы и для сушки пиломатериалов лиственных рассеянно-сосудистых пород (березы, ольхи, липы). Наиболее целесообразно сушить в таких камерах пиломатериалы до транспортной влажности (18–22%). Допускается также сушка древесины мягких хвойных пород до эксплуатационной влажности
(10–12%). Сушка до этой влажности лиственничных пиломатериалов, хотя и предусматривается стандартом, не дает хороших результатов и поэтому не рекомендуется.

Режимы сушки пиломатериалов из древесины мягких хвойных пород приведены в табл. 17 приложения. Эта же таблица используется при выборе режимов сушки лиственных пород древесины. В табл. 18 приложения даны режимы сушки лиственничных пиломатериалов. Обозначение режимов такое же, как и в случае камер периодического действия. Оно включает номер, указывающий группу толщины, и прописную букву (М, Н или Ф), соответствующую категории режима. Обозначение режимов, предназначенных для сушки пиломатериалов из древесины лиственницы, дополнительно содержит индекс Л.

При выборе режима для сушки конкретных пиломатериалов его номер определяют с учетом конечной влажности древесины (18–22 или 10–12%) и толщины пиломатериалов (до 75 мм). Категорию режима устанавливают в зависимости от назначения высушенной древесины. В большинстве случаев используют нормальные режимы. Если требуется сохранить естественный цвет древесины, то применяют мягкие режимы. Выбор форсированных режимов возможен тогда, когда допустимо снижение прочности материала.

 

Примеры

 

Пример № 55. Выбрать режим низкотемпературного процесса сушки для сосновых пиломатериалов толщиной S = 25 мм, высушиваемых от начальной влажности W _н = 60% до конечной влажности W _к = 7% в камере периодического действия со скоростью циркуляции сушильного агента w = 1,5 м/с. При сушке должны быть максимально сохранены все свойства древесины. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Выбор режима низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины мягких хвойных пород (сосна) в камерах периодического действия производим по табл. 7 приложения. С учетом требования максимального сохранения всех свойств древесины предпочтение отдаем мягкому режиму. Толщине пиломатериалов S = 25 мм соответствует номер режима 2. Таким образом, искомый режим сушки – 2М.

По табл. 7 приложения определяем значения параметров сушильного агента на каждой ступени и заносим их в табл. 4.1.

Табл. 4.1. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
> 35	57	5	0,77
35–20	61	9	0,62
< 20	77	25	0,29

 

Ответ: 2М.

Пример № 56. Выбрать режим низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы толщиной S = 40 мм в камере периодического действия, скорость циркуляции сушильного агента в которой составляет w = 0,5 м/с. Начальная влажность пиломатериалов W _н = 50%, конечная – W _к = 12%. При сушке должны быть сохранены прочностные свойства древесины. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса
сушки.

Решение. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы приведены в табл. 8 приложения. Поскольку при сушке требуется сохранить прочностные свойства древесины, а обязательное сохранение естественного цвета не оговаривается, принимаем нормальную категорию режима. С учетом толщины пиломатериалов S = 40 мм выбираем 4-й номер. Тогда искомый режим сушки будет Л4-Н.

Стандартные режимы сушки для лиственничных пиломатериалов разработаны для диапазона скорости циркуляции агента сушки от 1,0 до 2,5 м/с. Условием задачи скорость циркуляции установлена w = 0,5 м/с. Таким образом, психрометрическая разность на всех ступенях сушки, кроме последней, должна быть увеличена на 1⁰С. С учетом этого обстоятельства по табл. 8 приложения определяем значения параметров сушильного агента на каждой ступени и заносим их в табл. 4.2. Значения степени насыщенности на первых двух ступенях сушки уточняем с помощью табл. 6 приложения.

Таблица 4.2. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
> 35	65	6	0,75
35–25	70	11	0,58
< 25	75	20	0,38

 

Ответ: Л4-Н.

Пример № 57. Выбрать режим низкотемпературного процесса сушки осиновых пиломатериалов толщиной S = 19 мм, высушиваемых от начальной влажности W _н = 100% до конечной W _к = 25% в камере периодического действия при скорости циркуляции сушильного агента w = 2,5 м/с. Последующее использование пиломатериалов допускает снижение прочности древесины. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Выбор режима низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины осины в камерах периодического действия производим по табл. 11 приложения. Учитывая, что последующее использование пиломатериалов допускает снижение прочности древесины, принимаем форсированный режим. Толщина пиломатериалов S = 19 мм попадает в 1-ю группу толщин. Следовательно, искомым режимом сушки будет Ос1-Ф.

Пользуясь табл. 11 приложения, определяем значения параметров агента сушки. При этом учитываем, что конечная влажность пиломатериалов составляет W _к = 25% и равна второй переходной влажности. Это означает, что третья ступень сушки использована не будет и процесс завершится на второй ступени. Значения параметров сушильного агента заносим в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
> 35	85	10	0,66
35–25	88	14	0,55

 

Ответ: Ос1-Ф.

Пример № 58. Выбрать режим низкотемпературного процесса сушки для буковых пиломатериалов толщиной S = 65 мм в камере периодического действия, обеспечивающей скорость циркуляции сушильного агента w = 0,8 м/с. Начальная и конечная влажность пиломатериалов соответственно составляет W_н = 45% и W_к = 10%. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Режим низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины бука выбираем по табл. 12 приложения. С учетом толщины заданного материала S = 65 мм принимаем для его сушки пятиступенчатый режим К6. Значения параметров агента сушки заносим в табл. 4.4.

Таблица 4.4. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
> 35	52	2	0,90
35–25	55	4	0,81
25–20	58	5	0,77
20–15	64	10	0,60
< 15	70	19	0,37

 

Ответ: К6.

Пример № 59. Выбрать режим низкотемпературного процесса сушки для пиломатериалов из древесины дуба толщиной S = 40 мм от начальной влажности W _н = 30% до конечной W _к = 8% в камере периодического действия со скоростью циркуляции w = 2,5 м/с. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Выбор режима низкотемпературного процесса сушки дубовых пиломатериалов в камере периодического действия производим по табл. 14 приложения. Толщине пиломатериалов S = 40 мм соответствует режим Д3.

Начальная влажность пиломатериалов составляет W _н = 30%, что меньше значения первой переходной влажности (W _н = 35%). Таким образом, процесс сушки следует начинать со второй ступени. Скорость циркуляции агента сушки в камере составляет w = 2,5 м/с и выходит за пределы диапазона скоростей, для которого разработаны стандартные режимы (0,8–2,0 м/с). Поэтому значения психрометрической разности на всех ступенях, кроме последней, уменьшаем на 1⁰С. С учетом сказанного по табл. 14 приложения определяем параметры сушильного агента на всех ступенях сушки и заносим их в табл. 4.5. Значения степени насыщенности уточняем по табл. 6 приложения.

Табл. 4.5. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
30–25	53	3	0,84
25–15	57	7	0,69
< 15	66	18	0,38

 

Ответ: Д3.

Пример № 60. Выбрать режим высокотемпературного процесса сушки сосновых пиломатериалов толщиной S = 40 мм от начальной влажности W _н = 60% до конечной влажности W _к = 12% в камере периодического действия. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Выбор режима высокотемпературного процесса сушки в камере периодического действия производим по табл. 15 приложения. Для сосновых пиломатериалов толщиной S = 40 мм рекомендован режим III. По табл. 16 приложения для этого режима определяем значения параметров агента сушки, которые заносим в табл. 4.6.

Табл. 4.6. Параметры сушильного агента

Влажность древесины, %	Температура, 0С	Психрометрическая разность, 0С	Степень насыщенности
> 20	115	15	0,58
< 20	125	25	0,42

 

Ответ: III.

Пример № 61. Выбрать режим сушки для кедровых пиломатериалов толщиной S = 40 мм, высушиваемых от начальной влажности W _н = 80% до конечной W _к = 20% в противоточной камере непрерывного действия. При сушке должны быть максимально сохранены все свойства древесины. Определить значения параметров сушильного агента во время процесса сушки.

Решение. Выбор режима сушки кедровых пиломатериалов в противоточной камере непрерывного действия производим по табл. 17 приложения. С учетом требования максимального сохранения всех свойств древесины останавливаемся на мягкой категории режима. Для конечной влажности пиломатериалов W _к = 20% и их толщины S = 40 мм принимаем режим 4-М. Определяем по табл. 17 приложения значения параметров сушильного агента во время процесса сушки. При этом учитываем, что начальная влажность пиломатериалов составляет W _н = 80% и превышает 50%. В разгрузочном конце камеры температура сушильного агента составляет 60⁰С, психрометрическая разность – 12⁰С, степень насыщенности – 0,52. В загрузочном конце камеры психрометрическая разность должна быть 3⁰С.

Ответ: 4-М.

 

4.2. Начальный прогрев
и влаготеплообработка древесины

 

Режимы начального прогрева устанавливают температуру и психрометрическую разность обрабатывающей среды, а также продолжительность этой технологической операции.

Температура начального прогрева зависит от породы древесины, а также от выбранного режима сушки. Для пиломатериалов мягких хвойных пород ее назначают, используя рекомендации табл. 19 приложения. При прогреве пиломатериалов из древесины лиственницы и твердых лиственных пород температура среды должна быть больше температуры первой ступени сушки на 5⁰С, а для мягких лиственных пород – на 8⁰С. В любом случае температура начального прогрева не должна превышать 100⁰С.

Психрометрическую разность обрабатывающего агента в период прогрева устанавливают в зависимости от начальной влажности древесины: выше 25% – 0,5–1,5⁰С, ниже 25% – 1,5–2,0⁰С.

Прогрев пиломатериалов производят до тех пор, пока разность между температурой обрабатывающей среды и температурой древесины в центре доски или заготовки не достигнет 3⁰С. Время, необходимое для этого, зависит от породы и начальной температуры древесины, размеров пиломатериалов, ширины штабеля, скорости циркуляции агента обработки и его температуры. Оно может составлять от 1 до 8 ч. Продолжительность начального прогрева может быть определена по формуле [9]:

tнп = tинп× Аt × АW × А п× А ш, ч,

(4.1)

где t_инп – исходная продолжительность начального прогрева, определенная для сосновых пиломатериалов влажностью 60%, имевших начальную температуру от 0 до (–20)⁰С и уложенных в штабель шириной 1,8 м при температуре обрабатывающей среды 80⁰С и психрометрической разности 1⁰С, ч; А_t, А_W, А _п, А _ш – коэффициенты, учитывающие начальную температуру древесины и температуру обрабатывающей среды (А_t), влажность (А_W) и породу (А _п) древесины, ширину штабеля (А _ш).

Исходную продолжительность начального прогрева принимают по табл. 20 приложения. Она зависит от толщины и ширины пиломатериалов, а также скорости циркуляции агента обработки. Коэффициент А_t устанавливают в зависимости от начальной температуры древесины и температуры среды при прогреве по табл. 21 приложения. Коэффициент А_W зависит от влажности и начальной температуры древесины. Его определяют, используя табл. 22 приложения. Коэффициент А _п, учитывающий породу древесины, для сосны и ольхи принимают равным 1,0, ели, кедра, тополя и осины – 0,9, березы – 1,15, бука, лиственницы, дуба и ясеня – 1,2. Значение коэффициента А _ш при ширине штабеля 1,8–2,0 м принимают равным 1,0, а при ширине более
2,0 м – 1,15.

Конечной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности по I и II категориям качества сушки. Независимо от категории качества влаготеплообработку проводят при использовании высокотемпературных режимов сушки, а также при сушке низкотемпературными режимами пиломатериалов из твердых лиственных пород и лиственницы.

Конечную влаготеплообработку проводят в конце сушки после достижения древесиной заданной влажности. Температуру обрабатывающей среды при этом поддерживают на 8⁰С выше температуры последней ступени режима сушки, но не более 100⁰С. Психрометрическую разность устанавливают равной 0,5–1,0⁰С.

В случаях, когда в древесине могут появляться внутренние трещины, проводят промежуточную влаготеплообработку. Эту операцию рекомендуется применять при сушке пиломатериалов, толщина которых превышает 60 мм для сосны, ели, пихты, кедра, осины, липы, тополя, 50 мм – для березы, ольхи, 40 мм – для лиственницы, бука, клена, 32 мм – для дуба, ильма, ореха, граба, ясеня.

Промежуточную влаготеплообработку назначают в камерах периодического действия при переходе со второй ступени на третью в случае использования низкотемпературных режимов сушки или с первой ступени на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Температуру обрабатывающей среды устанавливают на 8⁰С выше температуры предшествующей ступени режима сушки, но не более 100⁰С. Психрометрическая разность при этом должна быть
1,0–2,0⁰С.

Продолжительность влаготеплообработок зависит от толщины пиломатериалов и породы древесины. Ее ориентировочные значения приведены в табл. 23 приложения. При отсутствии промежуточной влаготеплообработки данные этой таблицы указывают продолжительность конечной обработки. В случаях, когда рекомендуется проведение и промежуточной и конечной обработок (эти случаи отмечены в табл. 23 приложения звездочками), на первую из них приходится до 1/3 времени, указанного в таблице, а на вторую – остальная часть этого времени.

 

Примеры

 

Пример № 62. Еловые пиломатериалы толщиной S = 40 мм, имеющие начальную влажность W _н = 55%, будут сушиться в камере периодического действия по режиму 4-Н. Определить параметры агента обработки в период начального прогрева.

Решение. Выбор температуры обрабатывающей среды при начальном прогреве производим по табл. 19 приложения. Для режима сушки нормальной категории и толщины пиломатериалов S = 40 мм принимаем температуру среды t = 90⁰С. С учетом начальной влажности пиломатериалов (W _н > 25%) устанавливаем психрометрическую разность в диапазоне D t = 0,5–1,5⁰С.

Ответ: t = 90⁰С; D t = 0,5–1,5⁰С.

Пример № 63. Для сушки березовых пиломатериалов толщиной S = 25 мм в камере периодического действия будет использован режим мягкой категории. Определить параметры обрабатывающей среды во время начального прогрева, если начальная влажность пиломатериалов составляет W _н = 20%.

Решение. По табл. 9 приложения устанавливаем, что заданные в условии задачи пиломатериалы будут сушиться по режиму Б2-М. Учитывая, что начальная влажность пиломатериалов (W _н = 20%) меньше, чем значение второй переходной влажности (25%), сушка начнется с третьей ступени при температуре сушильного агента t _с = 80⁰С. Тогда температура обрабатывающей среды во время начального прогрева составит

80 + 8 = 880С.

При начальной влажности пиломатериалов W _н = 20% психрометрическая разность должна быть D t = 1,5–2,0⁰С.

Ответ: t = 88⁰С; D t = 1,5–2,0⁰С.

Пример № 64. Пиломатериалы из древесины клена толщиной S = 50 мм имеют начальную влажность W _н = 30%. Определить параметры обрабатывающей среды во время начального прогрева, если для сушки пиломатериалов будет применен режим К4.

Решение. По табл. 12 приложения устанавливаем, что при начальной влажности пиломатериалов W _н = 30% сушка начинается со
2-й ступени режима К4 при температуре сушильного агента t _с = 66⁰С. Тогда температура обрабатывающей среды в период начального прогрева должна быть

66 + 5 = 710С.

С учетом значения начальной влажности древесины принимаем значение психрометрической разности D t = 0,5–1,5⁰С.

Ответ: t = 71⁰С; D t = 0,5–1,5⁰С.

Пример № 65. Еловые доски, имеющие размеры поперечного сечения S ´ b = 32´160 мм, влажность W = 80% и начальную температуру t = (–15)⁰С, уложены в штабель шириной В = 1,8 м. Определить продолжительность начального прогрева перед сушкой в камере УЛ-1 при скорости циркуляции обрабатывающего агента w = 2,5 м/с и его температуре t _с = 100⁰С.

Решение. Продолжительность начального прогрева заданных пиломатериалов определяем по формуле (4.1). Для этого с учетом толщины пиломатериалов S = 32 мм и скорости циркуляции обрабатывающего агента w = 2,5 м/с по табл. 20 приложения находим значение исходной продолжительности t_инп = 1,7 ч. По табл. 21 приложения для начальной температуры древесины t = (–15)⁰С и температуры обрабатывающей среды t _с = 100 ⁰С находим коэффициент А_t = 1,10. Коэффициент, учитывающий влажность древесины, согласно табл. 22 приложения, равен А_W = 1,10. Коэффициенты, учитывающие породу древесины и ширину штабеля, составляют соответственно А _п = 0,9; А _ш = 1,0. В результате получаем

t = 1,7×1,1×1,1×0,9×1,0 = 1,85 ч.

Ответ: t = 1,85 ч.

Пример № 66. Сосновые пиломатериалы толщиной S = 50 мм были высушены в камере периодического действия по II категории качества с использованием режима 5-Н. Определить продолжительность влаготеплообработки и параметры обрабатывающей среды во время выполнения этой технологической операции.

Решение. Согласно табл. 23 приложения, суммарная продолжительность влаготеплообработки сосновых пиломатериалов толщиной S = 50 мм составляет t_вто = 6 ч. При этом промежуточная влаготеплообработка не требуется. Использованный при сушке режим 5-Н устанавливает на 3-й ступени температуру сушильного агента t = 96⁰C (табл. 7 приложения). Согласно рекомендациям, изложенным на с. 106, температура обрабатывающей среды во время конечной влаготеплообработки высушенных пиломатериалов должна быть

t квто = 96 + 8 = 1040С.

Принимаем t _квто = 100⁰С; D t _квто = 0,5–1,0⁰С.

Ответ: t_вто = 6 ч; t _квто = 100⁰С; D t _квто = 0,5–1,0⁰С.

Пример № 67. Буковые пиломатериалы толщиной S = 60 мм были высушены в камере периодического действия с применением режима К5. Установить целесообразность проведения конечной и промежуточной влаготеплообработок и в случае их необходимости определить продолжительность этих технологических операций и параметры обрабатывающей среды во время их проведения.

Решение. Поскольку сушке подвергались пиломатериалы из твердой лиственной породы (бука), то влаготеплообработка необходима. По табл. 23 приложения устанавливаем, что должна проводиться как конечная, так и промежуточная влаготеплообработка. Суммарная их продолжительность – 24 ч, которая распределяется следующим образом: конечная – 16 ч, промежуточная – 8 ч.

Конечная влаготеплообработка проводится после окончания процесса сушки. Согласно табл. 12 приложения, режим К5 предусматривает поддержание на последней (пятой) ступени сушки температуры сушильного агента t ₁ = 78⁰С. Тогда температура обрабатывающей среды во время конечной влаготеплообработки будет равна

t квто = 78 + 8 = 860С.

Психрометрическую разность в соответствии с рекомендациями, изложенными на с. 106, принимаем D t _квто = 0,5–1,0⁰С.

Промежуточную влаготеплообработку назначаем при переходе со 2-й ступени сушки на 3-ю. Температура сушильного агента на второй ступени сушки t ₂ = 59⁰С. Это значит, что температура обрабатывающей среды в период промежуточной влаготеплообработки
должна быть

t пвто = 59 + 8 = 670С.

Психрометрическую разность назначаем D t _пвто = 1,0–2,0⁰С.

Ответ: t_квто = 16 ч; t _квто = 86⁰С; D t _квто = 0,5–1,0⁰С;

t_пвто = 8 ч; t _пвто = 67⁰С; D t _пвто = 1,0–2,0⁰С.

 

Завершение процесса сушки

 

Кондиционирование пиломатериалов проводят для выравнивания влажности древесины по объему штабеля и толщине сортиментов. Для пиломатериалов I категории качества кондиционирующая обработка обязательна. При сушке пиломатериалов по II и III категориям качества ее назначают по мере необходимости в зависимости от результатов контроля равномерности конечной влажности.

Температуру среды во время кондиционирования поддерживают на уровне, соответствующем последней ступени сушки, но не выше 100⁰С. Степень насыщенности обрабатывающей среды определяют по диаграмме равновесной влажности (рис. 2.1). Она должна соответствовать среднему значению конечной влажности древесины, увеличенному на 1%.

Продолжительность кондиционирования зависит от многих факторов. Для пиломатериалов, высушенных по I категории качества, ее можно принимать равной продолжительности конечной влаготеплообработки (табл. 23 приложения).

Операция охлаждения завершает технологический процесс камерной сушки пиломатериалов. Охлаждение проводят до температуры 30–40⁰С. Пиломатериалы из древесины мягких хвойных пород ох-

лаждают со скоростью 5–13 ⁰С/ч, из древесины других пород –
3–10 ⁰С/ч. При этом чем толще пиломатериалы, тем ниже скорость их охлаждения.

 

Примеры

 

Пример № 68. Ольховые пиломатериалы толщиной S = 32 мм были высушены по режиму Ф2-Н до конечной влажности W = 10%. Для достижения требуемой категории качества они должны быть подвергнуты операции кондиционирования. Определить продолжительность кондиционирующей обработки, а также температуру, относительную влажность и психрометрическую разность обрабатывающей среды при ее проведении.

Решение. Продолжительность кондиционирования определяем по табл. 23 приложения. Для толщины пиломатериалов S = 32 мм она составляет t_к = 3 ч.

Согласно табл. 10 приложения, температура последней ступени сушки режима 02-Н составляет t ₃ = 93⁰С. При этой же температуре проводится кондиционирующая обработка. По диаграмме равновесной влажности древесины (рис. 2.1) для этой температуры и влажности древесины W _к = W + 1 = 10 + 1 = 11% определяем относительную влажность обрабатывающей среды во время кондиционирования j_к = 0,81. Психрометрическую разность определяем по табл. 6 приложения: D t _к = 5⁰С.

Ответ: t_к = 3 ч; t _к = 93⁰С; D t _к = 5⁰С; j_к = 0,81.

 

 

5. продолжительность сушки пиломатериалов.
производительность сушильных камер

 

Для производственных расчетов продолжительности сушки пиломатериалов могут быть использованы графоаналитический и табличный методы расчета [9, 10]. Они разработаны в трех вариантах: 1) для низкотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия; 2) для высокотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия; 3) для низкотемпературного процесса сушки в противоточных камерах непрерывного действия. Ниже рассмотрены методы расчета продолжительности низкотемпературной сушки в камерах периодического действия, получившей наибольшее распространение на деревообрабатывающих предприятиях.

5.1. Графоаналитический метод расчета
продолжительности сушки

В основу графоаналитического метода расчета продолжительности сушки пиломатериалов положено уравнение, полученное на основании закона влагопроводности:

,

(5.1)

где t_с – продолжительность сушки пиломатериалов, ч; с _t – поправочный коэффициент, учитывающий соотношение толщины и ширины пиломатериалов; S – толщина пиломатериалов, см; а ¢ – коэффициент влагопроводности древесины, см²/с; С – коэффициент, учитывающий замедление сушки в штабеле; А _рц – коэффициент реверсивности циркуляции; Р – параметр, величина которого зависит от критерия Вi;
W _н и W _к – начальная и конечная влажность древесины, %; W _р – равновесная влажность