СУШКА ДРЕВЕСИНЫ В КАМЕРАХ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ СУШИЛЬНОГО АГЕНТА

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «СУШКА И ТЕРМООБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ»

Баранов А. В., инженер-технолог,

Белорусский государственный технологический университет

Камеры для сушки древесины с естественной циркуляцией воздуха появились очень давно. Это, наверное, самый простой и в то же время требующий большого внимания и точного расчета способ. В данной статье мы еще раз обсудим общие принципы этого процесса и современное состояние технологии. Итак, где она применяется и какими преимуществами обладает?

 Камеры с естественной циркуляцией сушильного агента

Данное оборудование относится к классу конвективных сушильных камер, воздух в которых перемещается по кругу: источник тепла — материал — источник тепла. В камерах с естественной циркуляцией движение сушильного агента происходит за счет неодинаковой плотности нагретого и остывшего воздуха. На рис. 1 представлена принципиальная схема устройства паровоздушной камеры с естественной циркуляцией.

 

 

Рис. 1. Принципиальная схема устройства камер с естественной циркуляцией сушильного агента

1 — штабель пиломатериалов; 2 — калорифер; 3 — вытяжной канал; 4 — приточные каналы; 5 — трубы для увлажнения; 6 — вытяжная труба с шиберной заслонкой

Работает данная камера следующим образом: воздух, нагретый калорифером (2) и ставший благодаря этому более легким, поднимается в верхнюю часть камеры к пиломатериалам, уложенным в штабель (1) на реечных прокладках. Между торцами досок оставлены зазоры (шпации). Соприкасаясь с влажными досками, воздух поглощает испаряемую из них влагу, расходуя на это часть полученного от калорифера тепла, и остывает. При этом воздух становится тяжелее и опускается по зазорам (шпациям) между досками.

Далее отработанный воздух попадает в нижнюю часть камеры и через вытяжной канал (3), а затем трубу (6) часть его удаляется. Вместо него через приточные каналы (4) в камеру подается свежий, более сухой воздух. Смесь отработанного и свежего воздуха поступает к калориферу, снова нагревается и поднимается в верхнюю часть камеры к пиломатериалам, а затем вновь опускается вниз, в подвальную часть камеры.

Таким образом, в камере устанавливается вполне закономерная циркуляция агента сушки постоянного направления: вверх — вне штабеля и вниз — внутри него. Для увлажнения воздуха в камере используют трубы для увлажнения, через которые подается пар или вода.

Данный тип сушильных камер часто называют камерами Грум-Гржимайло в честь русского ученого, профессора и изобретателя В. Е. Грум-Гржимайло.

Ранее количество данных камер было достаточно велико, но затем, начиная с середины XX века, по мере ускорения технического прогресса их роль в хозяйственной деятельности резко упала. На сегодняшний день существуют несколько небольших компаний, которые выпускают камеры данного типа. Их зачастую используют начина ющие деревообработчики и те, кто не имеет средств на покупку большой сушильной камеры, а также те, кто занимается деревообработкой на дому или воспринимает это, как хобби, занимаясь им в свободное время.

Современные серийно выпускаемые сушильные камеры с естественной циркуляцией сушильного агента

В качестве примера рассмотрим сушильные камеры российского производителя «Универсал-СК» и шведской Logosol. Фото и параметры сушильной камеры «Универсал-СК» представлены на рис. 2 и в табл. 1. Принципиальная схема действия данных сушильных камер представлена на рис. 3.

При анализе классической схемы камеры Грум-Гржимайло и схемы работы сушильной камеры «Универсал-СК» можно сделать вывод о нарушении разработчиком основных принципов конструкции данных камер, а именно — наличие вытяжного канала в нижней части сушильной камеры, а следо вательно, и самой схемы организации потоков воздуха в сушильной камере, что, как мы покажем далее, является весьма принципиальным моментом.

Также следует отметить невысокую стоимость этих камер, обусловленную стоимостью материалов и компонентов, используемых при их производстве. Так, например, каркас изготавливается из древесины! Что, как вы понимаете, в современных условиях не может являться надежным и качественным технологическим решением. Обшивка внутри и снаружи камер выполняется с помощью тонкого оцинкованного листа с последующей покраской и соединением на заклепках, что вообще не выдерживает критики, так как при сушке вместе с влагой из древесины удаляются различные кислоты, что делает среду в камере коррозионно активной и, следовательно, обшивка из оцинкованного металла быстро приходит в негодность.

Несколько слов о способе нагрева сушильного агента в данных камерах. Для этого используются инфракрасные тепловые лампы КГТ 220–1000. Их внешний вид представлен на рис. 4. Данный тип ламп относится к классу кварцевых галогенных ламп инфракрасного излучения. Их техническая характеристика представлена в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что температура на поверхности данных ламп составляет более 2000 °C, что совершенно недопустимо в процессе сушки древесины! На практике невозможно исключить контакта поверхности данных ламп и древесной пыли, витающей в воздухе при сушке, что с очень высокой вероятностью может привести к возгоранию и возникновению пожара.

Отвлекаясь от темы, скажем, что данный производитель изготавливает также камеры для термомодификации древесины с естественной циркуляцией воздуха, температура в которых достигает 160…180 °C. Это — уже гарантированный пожар!

На самом деле камеры «Универсал- СК» — пример того, как не нужно и очень опасно делать камеры не только с естественной циркуляцией, а вообще любые сушильные камеры для древесины. В погоне за ценой производитель забыл о самом главном: о безопасности и качестве выпускаемой продукции.

Камеры SAUNO VT3/VT5

Внешний вид и технические характеристики камер SAUNO VT3/VT5 представлены соответственно на рис. 5 и в табл. 3.

Камера SAUNO VT3 Logosol предназначена для сушки от 700 до 1400 погонных метров пиломатериалов в неделю. Продолжительность сушки сырой свежеспиленной древесины сосны до влажности 7…9 % составляет порядка 7…10 суток.

Сушильную камеру производитель предлагает собрать потребителю самому, используя предоставляемую инструкцию по сборке и сушильный агрегат стоимостью 600…1000 евро. Для стен предлагается использовать экструдированный пенополистирол (ЭППС) (табл. 4) толщиной 50 мм, а для крепления — полиуретановый клей и специальные винты из нейлона (пластика).

Плюcы и минycы ЭППC (пeнoплeкca)

Как y всякого материала, y пeноплeкca имеются свои положительные и отрицательные характеристики, которые следует учитывать во время покупки.

Итак, его положительные качества:

  • обладает отличными гидроизоляционными свойствами. Не намокает сам и может использоваться как защита от влаги и пара;
  • способен выдерживать большой диапазон температур. Mинимaльный пopoг: –50 °C, мaкcимaльный: +75 °C;
  • материал устойчив к большим механическим нагрузкам, предел разрушения 4 кГ/см2. Этo в нecкoлькo paз бoльшe, чeм y пeнoплacтa, y кoтopoгo мaкcимaльнo дoпycтимaя нaгpyзкa — 0,5 кГ/см2;
  • пeнoпoлиcтиpoл экcтpyдиpoвaнный хорошо oбpaбaтывaeтся, благодаря чему eгo пpocто использовать.

Стоит обратить внимание на недостатки, которые могут поставить под сомнение необходимость использования пeнoплeкca в кoнкpeтных cитyaциях. K ним oтнocятcя:

  • более высокая стоимость пo сравнению c другими популярными утеплителями. Стоимость пeнoпoлиcтиpoлa может быть сравнима только c ценой нa минеральную вату;
  • пpямые coлнeчные лyчи oкaзывaют paзpyшитeльнoe вoздeйcтвиe нa пeнoплeкc;
  • домовые мыши также опасны для пeнoплeкca. Следовательно, перед его применением следует продумать защиту oт грызунов (например, с применением армирующей сетки);
  • мaтepиaл oтнocитcя к гpyппe aктивнo гopючих вeщecтв.

Вывод: производитель предлагает не готовую продукцию, а, скорее, пособие для сборки камеры своими руками. При этом объем высушиваемого материала удовлетворит только небольшие столярные мастерские. О каком-либо промышленном применении таких камер говорить не приходится.

Достоинства и недостатки сушильных камер с естественной циркуляцией воздуха с научной точки зрения

Обратимся к научной стороне данной технологии, чтобы действительно понять её потенциал, а также её возможные плюсы и минусы. К недостаткам данного типа камер обычно относят:

  • небольшой объем загрузки;
  • большую продолжительность и неравномерность сушки пиломатериалов;
  • более низкий коэффициент заполнения штабеля пиломатериалом.

По мнению ряда авторов, причиной значительной продолжительности и неравномерности сушки в данных сушильных камерах является низкая скорость циркуляции агента, которая составляет порядка 0,2…0,5 м/с. В то время как минимально необходимой принято считать скорость воздуха, равную 0,8…1,0 м/с, при которой достигается приемлемая неравномерность сушки (согласно руководящим техническим материалам).

Какие же имеются способы повышения скорости естественной конвекции? Один из них — ребровая укладка пиломатериалов в штабель в опорнофиксирующую раму. Этот метод позволяет создать каналы для прохождения воздуха, снизив аэродинамическое сопротивление штабеля, и поднять его скорость до 1 м/с в зависимости от соотношения толщины пиломатериалов и толщины межрядовых прокладок [Шишкина Е. Е. Сушка пиломатериалов в камерах малой мощности с естественной циркуляцией воздуха: дисс. … канд. техн. наук. Екатеринбург, 2006]. Тут, однако, стоит отметить трудоемкость данного способа укладки, а также высокие требования к геометрическим характеристикам сырого пиломатериала и прокладок, так как коробление пиломатериала может привести к обрушению всей конструкции в процессе укладки. Поэтому на практике данный метод используется довольно редко. Более низкий коэффициент заполнения штабеля связан с необходимостью укладки пиломатериалов в сушильную камеру с разрывами (шпациями). Пример показан на рис. 6.

Общая ширина шпаций в пакетах должна составлять при укладке обрезных досок — 35 %, необрезных — 57 % от ширины штабеля. Шпации должны быть распределены равномерно по ширине штабеля, создавая вертикальные каналы для движения воздуха. Небольшие же габариты данного типа камер обусловлены, как было уже сказано, ограничением скорости естественной конвекции и невозможностью создать естественную циркуляцию при большой ширине штабеля.

 

 

 

К достоинствам данного типа камер, с другой стороны, можно отнести:

  • небольшие энергозатраты, ниже, чем в камерах с принудительной циркуляцией, из-за отсутствия потребления электроэнергии на привод вентиляторов;
  • простоту конструкции и более низкую стоимость таких сушильных камер;
  • более низкие амортизационные и эксплуатационные затраты.

В заключение следует отметить, что автор представленной статьи считает данную технологию весьма перспективной в со временных условиях, особенно с учетом увеличивающейся стоимости электро- и тепловой энергии. Однако одними из причин, сдерживающей развитие этой технологии, являются низкое качество современных промышленных сушильных камер с естественной циркуляцией сушильного агента из-за игнорирования рекомендаций ученых, а также произвольное изменение конструкции камер. В случае интереса со стороны деревообработчиков к данной технологии автор готов поделиться своим опытом в указанной области и приглашает всех заинтересованных читателей к сотрудничеству.

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.