Технологические основы сушки-прогрева при  конвективном процессе

 

Удачина О.А . (ИПКПЛК), Синегубова Е.С., Сергеев В.В. (УГЛТА),

Рысев В.Е.(ООО “ПКТБЛеспром”, г. Екатеринбург, РФ)

 

The main data of technological basis of timber drying is given in this report. Drying takes place in the ovens with convective  thermal-moisture exchange without preliminary heating of wood.

 

         Сушка влажных материалов или тепло- и влагообмен между высушиваемым пиломатериалом и средой является не только теплотехническим процессом, но в первую очередь, технологическим, в котором изменяются свойства высушиваемого материала. Поэтому задача сушки состоит в том, чтобы быстро высушить материал с качеством, удовлетворяющим определенным требованиям при минимальной затрате тепла и электроэнергии, т.е. необходимо осуществить оптимальный режим  сушки.                             

Ведение оптимального режима сушки, в свою очередь, требует  создания таких конструкций сушильных устройств, разработка которых базировалась бы на использовании законов переноса тепла и влаги в высушиваемом материале. Особые трудности вскрытия закономерностей сушки пиломатериалов при конвективном теплообмене, когда перенос тепла к поверхности материала осуществляется одновременно действием теплопроводности и конвекции, вызывают изменяющиеся по ходу процесса температурно-влажностные  параметры среды.

В реальных условиях, в большинстве лесосушильных камер, эксплуатируемых на малых предприятиях, где в качестве источника тепла используется горячая вода, топочные газы или электроэнергия, процесс сушки древесины осуществляется одновременно с его прогревом. Совмещенный неизотермический процесс, в отличие от общепринятого (с начальным прогревом в насыщенной паром среде) усложняет продвижение влаги к поверхности материала, вызывая ее перегрев

При этом внутри материала возникает значительный перепад температуры за счет испарения влаги сначала на поверхности, а затем внутри материала. Разница при этом между температурой поверхности и центром пиломатериала определяется по известным выражениям А.В. Лыкова, из которых следует, что значительная часть влаги при совмещенном процессе движется в виде пара внутри сортимента.                                                     

Подтверждением сказанному могут служить характерные графики развития температуры в процессе сушки березовых материалов, полученные в бескалориферной аэродинамической камере малой мощности типа “УРАЛ” при сушке без искусственного увлажнения среды (ее последняя модель Урал-10 изготовлена на Билимбаевском экспериментальном заводе строительных конструкций и деталей). С целью снижения стоимости сушки в данной модели камеры аэродинамический источник тепла в одних моделях  заменен на горячую воду, а в последующих – на жаротрубный теплообменник т.е. камера стала калориферной .

Анализ экспериментальных кинетических зависимостей показал, что температурное поле в сушильном пространстве камеры однородно, т.е. это тепловой объект с сосредоточенными параметрами. Перепад температуры внутри штабеля не превышает 3 - 4 ⁰С, характер температурных кривых - экспоненциальный.

Результаты расчета продолжительности сушки сушильных камерах малой мощности по выражениям, приведенным в РТМ с фактическими данными представлены в таблице.

 

Группа влаж-ности,%	Влажность (средняя),%		Продолжитель-ность сушки, ч.		Показатели статистической обработки
	началь-ная	конеч-ная	по  РТМ	факт.	s, ч.	u, %	m, %	P, %
20+3	19	6	46,8	45,4	7,7	6,9	3,4	7,4
50+3	48	5	93,7	94,5	8,9	9,4	4,4	4,7
60+3	59	5	102,7	85,7	8,2	9,6	3,7	4,3
80+3	80	4	117,6	106,5	6,5	6,1	2,05	1,9

 

Всего проанализировано 424 сушки, которые были разбиты на четыре группы, диапазон охватываемой начальной влажности составил от 20 до 80%.

Как видно из приведенных данных, максимальное расхождение в продолжительности сушки составляет 19%, минимальное - 0,8%, что очевидно можно считать приемлемым. Следовательно, при сушке в конвективных камерах периодического действия малой мощности с переменными условиями среды продолжительность процесса и его внешний и внутренний тепло- и влагоперенос носят характер, подчиняющийся общим закономерностям теории сушки. Замена источника тепла (с электрического на горячую воду) позволила снизить стоимость сушки почти в два раза, что открывает новые возможности для использования лесосушильных камер типа Урал-10 и ее дальнейших  модификаций.