СПОСОБ СУШКИ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК F26B7/00 

Изобретение касается сушки капиллярно-пористых материалов.

Известен способ сушки капиллярно-пористых материалов, например картона, асбеста, при котором одновременно с высокочастотным полем на материал воздействуют механическими колебаниями ультразвуковой частоты.

Недостатком способа является большая потеря энергии при передаче колебаний от генератора ультразвуковых колебаний через газообразную среду к материалу вследствие различия волновых сопротивлений газообразной окружающей среды и высушиваемого материала.

Известен также способ сушки капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов, путем их нагревания в неэлектропроводящей жидкости при помощи электродов и воздействия механическими колебаниями ультразвуковой частоты, при этом сушку ведут при температуре жидкости 40-90^oC и давлении 2 ати.

Недостатками способа являются, во-первых, потери энергии механических колебаний ультразвуковой частоты при передаче их от генератора через неэлектропроводящую жидкость к материалу, поскольку на границе жидкость-материал происходит отражение ультразвуковой волны из-за неодинаковых волновых сопротивлений жидкости и материала, однако их значения ближе друг к другу, чем в паре газообразная среда-материал; во-вторых, наличие неэлектропроводящей жидкости усложняет способ, поскольку перед каждым процессом сушки требуется специальная подготовка жидкости для поддержания ее неэлектропроводящих свойств; в-третьих, наличие ультразвукового генератора также усложняет способ и увеличивает энергозатраты.

Цель изобретения - повышение эффективности способа сушки путем его упрощения, повышения производительности и снижения энергозатрат.

Это достигается тем, что способ сушки капиллярно-пористых материалов, например древесины, осуществляют путем нагревания материала в электрическом поле высокой частоты и воздействуют ультразвуковыми колебаниями. Ультразвуковые колебания осуществляют в материале путем амплитудной модуляции электрических высокочастотных колебаний гармоническими колебаниями ультразвуковой частоты, которую в процессе сушки выбирают по условию
Ω = где Ω - частота модуляции;
ω - частота высокочастотных колебаний;
Q_э - эквивалентная добротность контура, в поле конденсатора которого помещают капиллярно-пористый материал.

Применение электромагнитных колебаний без модуляции обеспечивает образование пара внутри капилляров при постоянном избыточном давлении. Пульсации давления влаги и пара увеличивают скорость истечения влаги по капиллярам. Для создания пульсаций высокочастотные электромагнитные колебания модулируют колебаниями ультразвуковой частоты.

Возбуждение ультразвуковых колебаний в материале и нагрев его осуществляют от одного источника - генератора электромагнитных модулированных по амплитуде высокочастотных колебаний.

Частота модуляции Ω = является наибольшей частотой, при которой обеспечивается глубина модуляции 70% . В процессе сушки добротность контура Q_э увеличивается, что при неизменной частоте модуляции приводит к уменьшению глубины модуляции. Поэтому условие Ω = является условием регулирования частоты модуляции в процессе сушки, при которой обеспечивается наибольшая амплитуда колебаний давления влаги и пара, а следовательно, максимум энергии ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в свободной влаге. Таким образом, это же условие Ω = является и условием регулирования процесса сушки для повышения производительности и снижения энергозатрат.

Способ может быть осуществлен следующим образом.

Материал, в частности пиломатериал, помещают в высокочастотную сушильную камеру.

На чертеже показана структурная схема генератора электромагнитных высокочастотных модулированных по амплитуде колебаний. Она содержит генератор 1 высокочастотных колебаний частотой ω = 13,56 МГц, управляемый генератор 2 модулированных колебаний частотой Ω от 0,3 до 2 МГц, смеситель 3, глубина модуляции высокочастотных колебаний на выходе которого составляет 100% , усилитель 4 мощности высокочастотных модулированных колебаний, индуктивность 5 контура нагрузки усилителя, рабочий конденсатор 6, в поле которого помещается высушиваемый материал 7, измеритель 8 глубины модуляции, сумматор 9 для сравнения сигналов устав- ки U (70% ) и измерителя глубины модуляции.

Сигнал от генераторов 1 и 2 поступает на смеситель 3, выходной сигнал которого имеет глубину модуляции 100% и не зависит от частоты модуляции. Усиленный по мощности усилителем 4, он поступает на колебательный контур, состоящий из индуктивности 5 и рабочего конденсатора 6. В точке соединения индуктивности 5 конденсатора 6 и измерителя 8 глубина модуляции зависит от частоты модуляции Ω добротности контура Q_э и равна 70% , если выполняется условие Ω = .

При изменении влажности материала 7, помещенного в поле рабочего конденсатора 6, изменяется добротность контура Q_э, а при неизменной частоте модуляции Ω изменяется и глубина модуляции, регистрируемая измерителем 8. Это изменение глубины модуляции сравнивается сумматором 9 с уставкой U (70% ). Сумматор вырабатывает сигнал управления генератором 2, при этом все время выполняется условие Ω = .

Невыполнение этого условия снижает эффективность процесса сушки: при частотах модуляции, меньших Ω , несколько увеличивается глубина модуляции, но снижается текучесть влаги из-за уменьшения частоты пульсаций давления, а при частотах модуляции, больших Ω, резко снижается глубина модуляции, что также снижает эффект текучести.

Показатели процесса сушки еловых пиломатериалов сечением 22 х 100 мм в поле конденсатора экспериментальной установки мощностью 0,2 кВт приведены в таблице.

Пример 1 является контрольным. Он необходим для определения расчетного времени Т сушки без модуляции электрических колебаний по следующей формуле:
T = , а также для подтверждения того, что при уменьшении глубины модуляции до 0 по сравнению с условием Ω = существенно увеличивается продолжительность времени сушки (в примере 2 - на 28% , в примере 3 - на 34% ), что сопровождается увеличением энергозатрат в том же отношении.

Применение модулированных высокочастотных колебаний при влажности еловых пиломатериалов меньше 22% не дает преимуществ по сравнению с немодулированными колебаниями, поскольку в древесине ели при такой влажности отсутствует свободная влага.

Использование: сушка капиллярно-пористых материалов в деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: ультразвуковые колебания вводят в материал путем амплитудной модуляции электрических высокочастотных колебаний гармоническими колебаниями ультразвуковой частоты, которую в процессе сушки выбирают по условию Ω=ω/Q_э , где ω частота электрических высокочастотных колебаний; W - частота модуляции; Q_э - эквивалентная добротность контура, в поле конденсатора которого помещают капиллярно-пористый материал. Контроль за величиной Ω осуществляют по глубине модуляции, которая должна быть 70 ± 5% . Преимущества способа проявляются при сушке капиллярно-пористых материалов, в которых присутствует свободная влага. 1 ил. , 1 табл.

СПОСОБ СУШКИ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, например древесины, путем их нагревания в электрическом поле высокой частоты и воздействия ультразвуковыми колебаниями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа путем его упрощения, повышения производительности и снижения энергозатрат, ультразвуковые колебания осуществляют в материале путем амплитудной модуляции электрических высокочастотных колебаний гармоническими колебаниями ультразвуковой частоты Ω, которую в процессе сушки выбирают по условию
Ω = ,
где ω - частота высокочастотных колебаний;
Q_э - эквивалентная добротность контура, в поле конденсатора которого помещают капиллярно-пористый материал.