СТРУКТУРА РЕЖИМОВ СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
Дзыга Н. В. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
The existing modes kiln-dried of saw-timbers from timber of a larch have lacks. The frame of drying conditions & which are taking into account a decrease of natural strength of timber during drying depending on depth and initial humidity of timber is offered.
За последние годы в нашей стране существенно расширился парк лесосушильных камер. В основном это камеры периодического действия с современными системами управления параметрами сушильного агента. Фирмы-изготовители вместе с оборудованием поставляют программное обеспечение, включающее режимы сушки. Анализ существующих режимов сушки лиственничных пиломатериалов показал, что они имеют недостатки.
Известно, что в процессе камерной сушки происходит снижение природной прочности древесины, вызванное окислительной и гидролитической деструкцией ее компонентов. Степень снижения прочности зависит от уровня и продолжительности воздействия температуры на древесину.
В Руководящих технических материалах по технологии камерной сушки древесины [1] приведены режимы сушки лиственничных пиломатериалов в камерах периодического действия. Они предусматривают трехступенчатое изменение параметров агента сушки, а при начальной влажности пиломатериалов -менее 35 % - двухступенчатое.
Недостатком трехступенчатых режимов сушки является большая продолжительность процесса вследствие замедления скорости убыли влаги в конце каждой ступени. Кроме того, они не в полной мере учитывают снижение природной прочности древесины. При сушке пиломатериалов толщиной 40 мм и более предусмотрены одинаковые уровни температур. Практика и расчеты показывают, что продолжительность сушки лиственничных пиломатериалов толщиной 75 мм при прочих равных условиях в 2,5 раза больше, чем продолжительность сушки пиломатериалов толщиной 40 мм. Следовательно, прочность древесины пиломатериалов толщиной 75 мм снижается в большей степени.
И.В. Кречетов [2] предлагает режимы, предусматривающие до шести ступеней. Однако при их разработке не учтены особенности сушки лиственничных пиломатериалов, потому что в самом начале процесса задается высокая психрометрическая разность температур воздуха.
В лесосушильных камерах фирмы «Brunntr Hildebrand» используются многоступенчатые режимы, разработанные для европейской лиственницы. Первая ступень сушки назначается при влажности древесины более 70 %. Если начальная влажность пиломатериалов ниже, например, 55 %, то процесс сушки начинается с 4 ступени, где назначена большая психометрическая разность температур. Это приводит к недопустимым внутренним напряжениям. Кроме того, температурные уровни сушильного агента для пиломатериалов различной толщины заданы одинаковыми.
Аналогичными недостатками обладают все рассмотренные режимы сушки лиственничных пиломатериалов. Они не оптимизированы по напряженному состоянию древесины, не всегда обеспечивают сохранение целостности пиломатериалов и не в полной мере учитывают снижение природной прочности древесины.
Кроме того, общим недостатком всех существующих режимов сушки лиственницы является то, что при их разработке не учитывалась начальная влажность древесины. Очевидно, что чем ниже начальная влажность партии пиломатериалов, тем меньше продолжительность процесса сушки и в меньшей степени снижается ее прочность. Поэтому пиломатериалы с низкой начальной влажностью целесообразно высушивать при более высоких температурах, что позволит снизить продолжительность процесса.
Рисунок 1 – Структура режимов сушки лиственничных пиломатериалов
 |
Нами предложена структура режимов, позволяющая обеспечивать независимо от толщины и начальной влажности пиломатериалов сохранность природной прочности древесины или её снижение на одинаковую прогнозируемую величину, в зависимости от назначения высушиваемого материала. Структура многоступенчатых режимов сушки для пиломатериалов одной толщины и одного назначения приведена на рисунке 1.
Анализ существующих режимов и имеющихся данных по сушке лиственничных пиломатериалов позволил нам принять следующие переходные значения влажности для ступеней: 70; 60; 50; 40; 30; 25; 20; 15 и 10 %. На каждой ступени сушки предусматривается повышение температуры и уменьшение степени насыщенности воздуха. При начальной влажности древесины более 70 % после прогрева (П) процесс сушки пиломатериалов начинается с первой ступени (режим №1). При меньшей начальной влажности пиломатериалов, например, от 50 до 60 % прогрев производится при более высокой температуре воздуха, и сушка начинается с третьей ступени (режим №3), а если начальная влажность пиломатериалов от 30 до 35 % - процесс сушки начинается с пятой ступени (режим №5).
Расписание параметров агента сушки должно обеспечивать минимально возможную продолжительность процесса при одновременном сохранении целостности материала и соответствии других показателей качества сушки назначению высушиваемого материала. Поэтому при разработке режимов сушки по предлагаемой структуре необходимо иметь надежный метод расчета внутренних напряжений, развивающихся в пиломатериалах в процессе сушки, а также метод прогнозирования снижения прочности древесины.
Нами проведены исследования снижения прочности древесины лиственницы в процессе ее гидротермической обработки в зависимости от текущей влажности, температуры и продолжительности ее воздействия на древесину. Разработана расчетная модель снижения прочности древесины лиственницы в процессе сушки [3]. Для прогнозирования влажности древесины в процессе сушки и ее распределения по толщине досок нами разработан расчетный метод [4]. Прогнозирование внутренних напряжений проводилось по известному методу предложенному Б.Н. Уголевым.
В качестве критерия оптимизации принята продолжительность процесса сушки. Основные ограничения: безопасность режима и сохранение природной прочности древесины или ее снижение на определенную величину.
В зависимости от назначения пиломатериалов разработаны три категории режимов: режимы, обеспечивающие сохранение прочности древесины, и режимы, при сушке которыми происходит снижение прочности на 5 или 10 %.
Проверка разработанных режимов производилась в соответствии с требованиями [1]. Применение режимов гарантирует высокое качество сушки лиственничных пиломатериалов с заданными потребительскими свойствами при минимальной продолжительности процесса.
Библиографический список
1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. – 143 с.
2. Кречетов И.В. Сушка древесины. - Изд-е 4-е перераб. и дополн. – М.1997. – 496 с.
3. Орлов А.А., Дзыга Н.В. Прогнозирование снижения прочности древесины лиственницы в процессе сушки.//Химико-лесной комплекс – проблемы и решения: Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции. – Красноярск: СибГТУ, - 2001.
4. Дзыга Н.В., Орлов А.А. Прогнозирование полей влажности в лиственничных пиломатериалах при их сушке в камерах периодического действия. //Вестник СибГТУ – Красноярск: СибГТУ, – 2001. – № 2.