Сушка древесины

Сушка древесины.

Введение;

Атмосферная Сушка – дешевле не придумаешь;

Методы ускорения высыхания;

Вакуумная сушка – эффективно, но не для всех;

Вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом – то, что надо для плотных пород и больших сечений;

Конвективные сушильные камеры – 90% от всех установок;

Заключение.

Введение

В предыдущих статьях мы косвенно касались темы методов сушки древесины. Сегодня поговорим подробнее об основных типах. Напомним, что сушка древесины — один из важнейших этапов подготовки древесины. Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна, готовые изделия не растрескиваются. 

Атмосферная Сушка

Начнем с атмосферной сушки. Простота и дешевизна самого древнего, доступного, дешевого и распространенного метода – Атмосферной сушки - обеспечили ему широкое распространение. Ведь все, что нужно для его организации фактически у нас и так есть: Солнечное тепло, много места и материала.

Капитальных затрат минимум, но и недостатки тоже есть. Пусть атмосферно высушенную древесину можно эксплуатировать многие столетия, но только при условии, если её повторно не увлажнять.

Главный недостаток такой системы – отсутствие возможности управлять процессом и зависимость от атмосферных явлений. Так, например, в районах с повышенной влажностью воздуха повышается вероятность поражения пиломатериалов грибками, а на юге от сильной жары — растрескивания. Существует так называемый «предел биостойкости» - значение влажности древесины, при котором происходит разложение древесины грибками. Это значение равно 22% для всех пород.

Для увеличения эффективности данного метода сушки были разработаны ГОСТы: для пиломатериалов хвойных пород — ГОСТ 3808.1-80; для пиломатериалов лиственных пород — ГОСТ 7319-80. Согласно данным правилам, древесина укладывается в штабеля на специальных основаниях высотой от 200 мм (при бетонном покрытии) до 550 мм (при грунтовом покрытии). Данные основания или фундамент представляет собой чаще железобетонные опоры площадью не менее 400х400 мм, реже – пропитанные антисептическими средствами деревянные опоры. Рекомендуемое расстояние между центрами опор по длине – 1,0 – 1,7 м и по ширине штабеля – 1,3 – 1,4 м

Такой метод является стандартным. При этом в штабеле создается своеобразный микроклимат: воздух имеет пониженную температуру, повышенную влажность и небольшую скорость циркуляции. На перечисленные показатели сильное влияние оказывает состояние окружающего воздуха, погодные и климатические условия, время года и суток, поэтому процесс атмосферной сушки длительный. Можно добиться показателей 12—20% влажности в зависимости от климата (температуры и влажности воздуха), породы и толщины материала.

Методы ускорения высыхания

Можно ускорить процесс сушки примерно в 2 -4 раза путём применения:

- более разреженной укладки,

- размещения штабелей в соответствии с господствующим направлением ветра,

- принудительной циркуляцией воздуха с помощью вентиляторов.

Положительным аспектом ускорения сушки является резкое снижение возможности появления химических и прокладочных окрасок, синевы и гнили. Однако, быстрое снижение относительной влажности воздуха приводит к увеличению остаточных напряжений.

Еще одним способом снижения вероятности заражения древесины грибами и плесенью в начальный период является применение антисептиков. Сам процесс осуществляется опрыскиванием, т. е. поверхностным нанесением или глубокой пропиткой, путём окунания досок и пакетов в автоклавах.

Схема штабеля для естественной сушки и хранения пиломатериалов:

А — Основание штабеля (подстопные места)
В — Штабель пиломатериалов с перекрестной укладкой
С — Инвентарная крыша (досчатые фермы, досчатые, скрытые рубероидом, щиты кровли)
D — Вентиляционная шахта
F — Штабель
а — Прижимные брусья (или бревна диаметром до 18 см)
b — Тяжи (проволока диаметром 3 - 4 мм)
c — Скрутки
d — Вынос кровли; одновременно - размеры (min) подготовленной площадки 

Вакуумная сушка

Тот тип камер, который позволяет очень быстро сушить древесину - в 8-10 раз быстрее, по сравнению с обычными камерами. Технология вакуумной сушки под давлением была изобретена в 1964 году и занимает не последнее место сегодня. Камеры данного типа наиболее эффективны при сушке толстых заготовок твердых и ценных пород, исключая их растрескивание. Они более компактны, расходуют меньше тепла и имеют удобный объем сушильных камер для небольших предприятий: от 0,3 до 10 м3.

Устройство.

Вакуумная пресс-сушилка состоит из стальной нержавеющей полностью герметичной камеры. Верх камеры закрыт эластичным резиновым покрытием в металлической рамке.

Доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с алюминиевыми нагревательными пластинами. Циркуляцию горячей воды внутри этих пластин обеспечивает водяная помпа. Вода для этого нагревается внешним бойлером. А вакуум внутри камеры обеспечивает жидкостная вакуумная помпа.

С помощью панели управления оператор устанавливает параметры сушки загруженной древесины: уровень вакуума (давление) и температуру нагревательных пластин. Для быстрой загрузки различных программ сушки можно использовать микропроцессор, т.к. фактически для каждой породы древесины требуется свой уровень вакуума, неизменный во время всей сушки, и температура пластин, которая изменяется по определенному алгоритму.

Можно выделить 3 основных этапа вакуумной сушки:

1. Прогрев при атмосферном давлении;

2. Сушка нагреванием в вакууме;

3. Кондиционирование и охлаждение.

Прогрев. После того, как древесина уложена в камеру, переложена нагревательными пластинами и накрыта резиновым покрытием, начинается этап прогрева. Горячая вода, циркулируя в пластинах, нагревает древесину без включения вакуумной помпы. Влага в древесине не закипает, поскольку температура ниже 100°С, и следовательно, не происходит повреждения поверхности древесины.

Сушка. Когда температура внутри древесины достигает уровня, необходимого для сушки, включается вакуумная помпа, которая выкачивает воздух из камеры. В этом случае не происходит повреждения поверхности древесины, поскольку влага внутри древесины, двигаясь к поверхности, увлажняет её. Резиновое покрытие под воздействием атмосферного давления прижимает к полу камеры штабель древесины. Благодаря этому воздействию, доски делаются абсолютно ровными. Под воздействием высокой температуры и высокого уровня вакуума, вода с поверхности древесины испаряется. Затем влага, как сконденсированная на стенках камеры, так и в виде пара, откачивается вакуумной помпой. Когда влажность древесины достигает установленного конечного значения, сушка переходит в фазу кондиционирования.

Кондиционирование и охлаждение. Нагревание пластин отключается, но вакуум в камере сохраняется. В этом случае древесина остывает под давлением пресса (1 кг/см2). После того, как древесина остыла достаточно, сушилка выключается.

Плюсы и минусы.

К неоспоримым преимуществам такого типа относится гибкость. При объемах камер от 0,3 до 10 м3, предприятие имеет возможность брать небольшие заказы, объемом всего в несколько кубов, а то и меньше одного. В случае с традиционными камерами, объемом в 50 м3, это было бы исключено. Вот почему. Для выполнения заказа в 1 м3 сухого леса в традиционной сушильной камере нужно:

1. Найти клиентов еще на 49 м3 леса;

2. Приобрести порядка 100 м3 кругляка;

3. Распилить и отсортировать из него 50 м3 сырого леса

4. Сушить в течение около 30 дней.

Для выполнения аналогичного заказа в вакуумной пресс-сушилке Вам, может, даже и не понадобиться искать клиентов, чтобы добить сушилку под объем сушильной камеры, а сама сушка будет длиться каких-то 4-5 дней!

К немаловажным плюсам еще можно отнести компактность этих установок, возможность удовлетворения индивидуальных потребностей клиентов, отсутствие необходимости в фундаменте, небольшой расход тепла.

Но, к сожалению, не обошлось и без существенных недостатков. Малая вместимость камер можно отнести к недостаткам, т.к. это существенное ограничение и по объему и по длине. Трудоемкость погрузо-разгрузочных работ в виду конструктивных особенностей; значительная неравномерность распределения конечной влажности по толщине материала и, соответственно, большие внутренние напряжения.

Вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом

Все перечисленные выше недостатки привели к тому, что вакуумно-кондуктивные камеры не нашли широкого применения, однако были доработаны и породили новы вид: вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом.

Характеристикой этого агрегата является конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней стенке, перемещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с периодической сменой вакуумных фаз. То есть материал сначала прогревают, а потом вакуумируют. В древесине, нагретой до температуры кипения воды, происходит выкипание свободной воды из полостей клеток. Образовавшийся пар удаляется из материала под действием избыточного давления. После прекращения парообразования, т.е. охлаждения древесины, её вновь нагревают, и цикл многократно повторяют до достижения требуемой конечной влажности. Продолжительность циклов и их параметры зависят от породы, толщины и влажности материала. Такой способ даёт сокращение продолжительности процесса в 4 — 5 раз по сравнению с классическим конвективным способом при высоком качестве сушки. Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в производстве, работающем на толстом и трудно сушимом пиломатериале (из твёрдолиственных пород), а простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения.

Конвективные сушильные камеры

Однако на сегодняшний день на предприятиях порядка 90—95% от всего количества сушильных камер - это камеры классического типа: конвективные с различными системами приточно-вытяжной вентиляции и видами теплоносителя. А все потому, что они имеют ряд преимуществ: малые капитальные затраты, простота процесса, удобство технического обслуживания.

Технология конвективной сушки древесины заключается в ее обдуве  горячим потоком воздуха, нагреваемым за счет установленных в камере калориферов.

Основными элементами таких сушилок являются: циркуляционное оборудование (вентиляторы), система нагрева (калориферы), система управления (регуляторы).

Вот как она работает. Мощные нагреватели и вентиляторы обеспечивают высокую температуру в камере, вплоть до 200 градусов. А это, между прочим, температура, при которой изготавливают термодревесину. Сама камера – это хорошо утепленный прямоугольный ящик с установленными в потолке вентиляторами.

Для получения максимальной эффективности, важно заполнить камеру на 100% материалом, уложенным в штабеля с вентиляционными просветами. В противном случае из-за неравномерности давления, материал будет прогреваться частями.

Время сушки до оптимального значения влажности в 14% пористых пород древесины, таких как сосны, занимает около от 1 до 2 недель. В тех случаях, если нужно достичь комнатной влажности 8%, конвекционной сушке для этого просто потребуется больше времени.

Заключение

В этом материале мы разобрались, какие бывают типы сушки древесины. Познакомились с самым бюджетным вариантом – атмосферной сушкой, с самыми распространенными установками - конвективными, с наиболее эффективными для твердых пород - Вакуумными сушилками с нагревом горячим воздухом.