ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ТРУДНОСОХНУЩЕЙ ГРУППЫ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

 

Платонов А.Д., Курьянова Т.К. (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)

 

Применяемые в настоящее время режимы и технология сушки твердых лиственных пород не обеспечивают качественного и интенсивного проведения процесса в связи с отсутствием ряда точных  физических данных и сведений об особенностях строения этих пород. Кроме того, сушка древесины – один из самых энергоемких, дорогостоящих и длительных процессов в технологии деревообработки древесины. Поэтому вопрос о сокращении ее продолжительности и повышения качества высушенной древесины является актуальным и насущным.

Рассмотрим некоторые существующие способы сушки древесины.

Конвективная сушка в среде влажного воздуха приобрела в настоящее время промышленное значение. Этот способ позволяет  высушивать древесину всех пород и толщин. Для него разработаны рациональные режимы. Однако высокое качество сушки достигается не всегда и этот процесс характеризуется большой продолжительностью, что ведет  к неоправданно высоким энергозатратам.

Другое направление – это сушка древесины в поле токов сверхвысокой частоты (СВЧ). Достоинство метода состоит в том, что тепло в процессе сушки генерируется внутри пиломатериала, независимо от его толщины, и в отличие от других способов сушки тепло при нагреве материала постепенно передается от внутренних слоев к наружным. Таким образом, в процессе сушки создается положительный температурный перепад между внутренними и поверхностными слоями материала, то есть перемещение влаги осуществляется в основном за счет термовлажностного градиента. Это интенсифицирует процесс, значительно сокращает продолжительность при достаточно высоком качестве высушенного материала.

Однако этот способ в настоящее время не нашел широкого применения по причине сложности и высокой стоимости оборудования СВЧ камер,   большого расхода электрической энергии на сушку и отсутствия режимов сушки для различных пород и их толщин.

Наиболее перспективным на наш взгляд является направление комбинированной сушки древесины с предварительной химической обработкой в растворах гигроскопических веществ. Достоинством этого способа является доступность химических препаратов (чаще всего это соли металлов), высокое качество высушенной древесины, сокращение продолжительности сушки, отсутствие сложного и дорогостоящего оборудования, возможность использования лесосушильных камер любых конструкций.

На кафедре древесиноведения в последние годы проводятся исследования, направленные на интенсификацию процесса сушки трудносохнущей группы древесных пород.

На графике рис. 1 представлены кривые сушки для натуральной древесины дуба и после предварительной химической обработки, толщиной 50 мм, полученные по результатам опытных сушек. Эти кривые отображают закономерность уменьшения средней влажности по сечению материала во время сушки. Видно, что общая продолжительность сушки для пиломатериалов толщиной 50 мм составила 10 суток (при нормативной продолжительности около 30 суток).

На кривой 2 отсутствует горизонтальный участок замедления сушки в конце процесса. В отличие от типичных кривых конвективной сушки, где к средине и особенно к концу процесса эта кривая приближается к горизонтали, так как процесс сушки резко замедляется.

После предварительной химической обработки процесс проходит достаточно равномерно, несколько с большей скоростью в первый период сушки.

 

Рисунок 1- Кривые сушки:

1 – необработанная древесина дуба; 2 – обработанная древесина дуба

 

 

К концу сушки перепад влажности по сечению для заготовок из древесины дуба толщиной 50 мм составил 2.41…2.96 %. 

Наряду с сокращением продолжительности сушки вторым критерием оптимизации процесса является качество высушенной древесины, характеризующееся величиной остаточных внутренних напряжений.

Допустимые остаточные напряжения определялись по силовым секциям. Относительная деформация зубцов силовой секции для заготовок толщиной 50 мм составила 1.92…2.0 %, что соответствует второй категории качества. Небольшая величина относительной деформации зубцов силовых секций достигнута несмотря на то, что из технологического процесса сушки заготовок были исключены технологические операции начального прогрева и конечной влаготеплообработки древесины. Все образцы сохранили форму, не коробились, хотя и высыхали свободно, ни у одного из образцов не образовались трещины. Кроме того, даже наличие сердцевины не вызвало растрескивание древесины.

Количественная характеристика остаточных напряжений была установлена по методике ГОСТ 11603-73 «Метод определения остаточных напряжений», разработанной Б.Н. Уголевым. Так для древесины дуба толщиной 40 мм  величина остаточных напряжений составила 1.8…1.9 МПа, для толщины 50 мм – 2…2.3 МПа.

       Предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность процессы сушки в 2,5…3 раза при сохранении высокого качества материала. Кроме того, предлагаемый способ не требует при последующей камерной сушке начального прогрева древесины, а также влаготеплообработки, проводимых при традиционных способах сушки, что, в свою очередь, позволит сократить расход энергоносителей, а следовательно снизить себестоимость. Таким образом, способ сушки, предлагаемый авторами, можно отнести к высокоэффективным и энергосберегающим технологиям.