СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК F26B5/04 

Изобретение относится к технике сушки материалов из древесины с применением пониженного давления и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности для ускоренной вакуумной сушки пиломатериалов.

Известен способ сушки древесины посредством повышения и понижения давления воздуха в замкнутом объеме; при этом осуществляют нагрев материала токами высокой частоты и понижение давления ведут путем вакуумирования в несколько циклов. Давление повышают до 150-400 МПа по экспоненциальному закону, а снижают - по гиперболическому в течение 20-60 с. Одновременно с повышением давления воздуха проводят его нагрев с помощью нагревательных элементов, установленных в замкнутом объеме [АС СССР № 861900, МКИ³ F26B 5/04. Способ сушки капиллярно-пористых тел [Текст] / А.Б.Раймова, П.П.Вахонин, Н.И.Рыжков; №2816234/25-08; заявл. 23.11.77; опубл. 24.12.79; бюл. №12. - 4 с.].

В качестве прототипа выбран способ сушки древесины путем предварительного нагрева ее горячим воздухом до начала снижения скорости нагрева, после чего производят вакуумирование до прекращения понижения влажности материала, затем цикл нагрев - вакуумирование повторяется [Патент РФ № 2027126 С1, МКИ³ 5F26B 3/02, 5/04. Способ сушки древесины [Текст] / А.И.Рассев, Д.М.Олексив; №92014163/06; заявл. 24.12.92; опубл. 20.01.95; бюл. №2. - 3 с.].

Недостатком известных способов является чрезмерно сложная процедура сушки (общее максимальное количество циклов для буковых досок 19×100×2000 мм, начальной влажностью 45,3% - 21 раз), а также одинаковая на всем протяжении процесса глубина вакуума - 0,085 МПа. Исследованиями, проведенными авторами с промышленными вакуумными кондуктивными камерами, установлено, что чрезмерно усложненное расписание параметров сушки в реальных промышленных условиях в конечном итоге не приводит к повышению качества и снижению продолжительности сушки. Создание же одинакового уровня вакуума не соответствует физическим процессам, происходящим во время сушки. Для обеспечения наибольшей интенсивности и качества процесса сушки в целом нужно стремиться создать внутри материала неравномерное распределение температуры и влагосодержания, направленных к поверхности, а также сблизить скорости испарения влаги с поверхности и перемещения ее из центральных зон материала к периферийным.

Изобретение решает задачу обеспечения высокого качества высушиваемого материала, интенсифицирования процесса сушки и снижения расхода энергии на сушку.

Это достигается тем, что в способе сушки пиломатериалов путем нагрева их в вакуумной сушильной камере согласно изобретению нагрев пиломатериалов осуществляют размещением их между рядами нагревательных элементов - гибких матов или жестких плит - по 4-ступенчатым режимам с параболически изменяющейся жесткостью с соблюдением условия (t₁, P₁)>(t₂, Р₂)<(t₃, Р₃)<(t₄, Р₄), где t_i-температура материала по ступеням, °C; P_i - давление вакуума, кПа, при этом температуру древесины поддерживают приблизительно на уровне кипения воды при соответствующем давлении.

При сушке пиломатериалов применяются режимы с повышающейся по ходу процесса жесткостью. В начальной стадии при определенной заданной температуре поддерживается высокая степень насыщенности, затем при понижении влажности древесины температура повышается, а степень насыщенности уменьшается. Такой характер изменения параметров сушильного агента при сушке обусловлен особенностями развития в древесине внутренних напряжений и требованиями сохранения целостности высушиваемых досок и заготовок. Однако использование приводимых способов в вакуумных сушилках с контактным нагревом пиломатериалов, где нет искусственного увлажнения и агента сушки как такового, нецелесообразно. Поэтому необходимо ввести термин «параболически изменяющаяся по ходу процесса жесткость», когда основные режимные параметры на первой ступени достаточно высоки, на второй снижаются, на третьей вновь повышаются и могут достигнуть значений первой ступени, а на четвертой уже значительно их превосходят. Такому построению соответствуют условия, приведенные в формуле изобретения.

Способ осуществляют следующим образом. На первой ступени, когда интенсивно сохнут поверхностные слои, а влажность внутренних слоев остается неизменной, сушку ведут при температуре 65-85° и давлении вакуума 40-60 кПа. На второй ступени, когда равновесная влажность материала приближается к 50-40%, сушку проводят при более низкой температуре и давлении вакуума, что несколько замедляет внешний влагообмен и позволяет выровняться влажности внутренних и наружных зон сортимента. В этот период происходит удаление влаги с постоянной скоростью, однако с уменьшением ядра влажности внутренний влагоперенос все более отстает от внешнего влагообмена. Поэтому для создания положительного температурного градиента и градиента влагосодержания изнутри к поверхности снижают температуру нагревателей, наружные слои из-за испарения влаги также остывают. В это самое время внутренние слои из-за большой теплоемкости воды остаются более нагретыми.

Такой режим поддерживают до достижения равновесной влажностью древесины точки насыщения волокна, когда в материале остается химически связанная влага, которая труднее поддается сушке. Для удаления такой влаги сушку проводят с увеличивающимися по следующим ступеням температурой и давлением вакуума. Для выравнивания скорости испарения влаги с поверхности и скорости перемещения ее из внутренних слоев к наружным давление вакуума повышают не слишком значительно вплоть до достижения материалом равновесной влажности 20-15%. После этого значительно повышают температуру и давление вакуума до достижения материалом конечной влажности.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. Сосна, 52×180×6000 мм, начальная влажность 85%, требуемая конечная влажность 8%.

1 ступень: температура древесины 84°С, давление вакуума 50 кПа. Влажность древесины составит 60%; 2 ступень: температура древесины 65°С, давление вакуума 80 кПа. Влажность составит 30%; 3 ступень: температура древесины 70°С, давление 55 кПа. Влажность составит 20%; 4 ступень: температура древесины 86°С, давление 45 кПа. Влажность составит 8%.

Пример 2. Дуб, 42×120×4000 мм, начальная влажность 75%, требуемая конечная влажность 8%.

1 ступень: температура древесины 60°С, давление вакуума 60 кПа. Влажность древесины составит 60%; 2 ступень: температура древесины 47°С, давление вакуума 80 кПа. Влажность составит 30%; 3 ступень: температура древесины 55°С, давление вакуума 60 кПа. Влажность составит 20%; 4 ступень: температура древесины 70°С, давление вакуума 35 кПа. Влажность составит 8%.

Таким образом, изобретение позволяет в промышленных условиях без использования усложненных режимов и устройств сократить время сушки древесины, повысить ее качество, что приводит к сокращению затрат электроэнергии.

Использование - в деревообрабатывающей промышленности. Нагрев пиломатериалов осуществляют в вакуумной сушильной камере, например, размещением их между рядами нагревательных элементов - гибких матов или жестких плит - по 4-ступенчатым режимам с параболически изменяющейся жесткостью с соблюдением условия (t₁, P₁)>(t₂, Р₂)<(t₃, P₃)<(t₄, Р₄), где t_i - температура материала по ступеням,°С; P_i - давление вакуума, кПа, при этом температуру древесины поддерживают приблизительно на уровне кипения воды при соответствующем давлении. Изобретение должно обеспечить высокое качество сушки пиломатериала, снизить расход электроэнергии.

Способ сушки пиломатериалов путем нагрева их в вакуумной сушильной камере, отличающийся тем, что нагрев пиломатериалов осуществляют размещением их между рядами нагревательных элементов - гибких матов или жестких плит - по 4-х ступенчатым режимам с параболически изменяющейся жесткостью с соблюдением условия (t₁, P₁)>(t₂, P₂)<(t₃, Р₃)<(t₄, Р₄),где t_i - температура материала по ступеням,°С; P_i - давление вакуума, кПа, при этом температуру древесины поддерживают приблизительно на уровне кипения воды при соответствующем давлении.