Закономерности вакуумной сушки березовых и сосновых брусьев

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВАКУУМНОЙ СУШКИ БЕРЕЗОВЫХ И СОСНОВЫХ БРУСЬЕВ

Данилов Ю.П., Бушуев М.С., Курчиков А.В.

(ГОУ ВПО КГТУ, г. Кострома, РФ)

The results of researches of laws of vacuum drying of birch and pine bars are submitted.

В последние годы в производстве деревянных деталей крупного сечения утвердилась технология их производства путем склеивания брусьев из отдельных сухих досок. Цена сортиментов, изготовленных таким образом, в настоящее время составляет 22000-30000 руб./м³. Цена высушенных конвективным способом цельных деревянных брусьев составляет 8000-12000 руб./м³. Следовательно, для изготовления ответственных несущих или лицевых деталей следует признать целесообразным применение клееных конструкций, в то время как, неответственные детали, работающие с большим запасом прочности, целесообразнее изготавливать традиционным способом - из цельного бруса. Однако, при сушке брусьев конвективным способом велик отпад по причине растрескивания. Кроме того, продолжительность конвективной сушки брусьев составляет 400-1200 часов в зависимости от сечения и породы. Одним из способов обезвоживания древесины, позволяющей сократить длительность сушки брусьев, является вакуумная сушка с контактным нагревом. С целью определения закономерностей изменения длительности и показателей качества вакуумной сушки на кафедре МТД КГТУ были проведены несколько серий экспериментов.

В качестве высушиваемых образцов использовались сосновые и березовые брусья сечением 100х100 мм и длиной 450 мм. С целью уменьшения снижения выхода влаги с торцев, они покрывались тремя слоями эмали МЧ - 52. Длительность одного цикла сушки составляла 8 час. Давление среды в камере в ходе эксперимента поддерживалось на уровне 1500 Па.

В качестве управляемых факторов были выбраны температура сушки T, °С и начальная влажность пиломатериалов Wн, %. Диапазон варьирования факторов в натуральных и кодированных обозначениях приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Управляемые факторы и уровни их варьирования

Наименование фактора

Обозначение фактора

Уровни варьирования

Интервал варьирования

Натуральное

Кодированное

-1

1. Температура, °С

X_I

2. Начальная влажность, %

Wн

Х₂

В качестве выходных параметров были приняты: конечная влажность Wк, %; перепад влажности по толщине сортимента, ΔW, %; условный показатель величины внутренних напряжений в наружных и внутренних слоях, f, %. Величины выходных параметров определялись согласно методике, изложенной в [1]. В ходе обработки результатов эксперимента были получены уравнения регрессии показателей качества вакуумной сушки [2]. В результате анализа этих уравнений можно сделать следующие выводы.

1. Наибольшее влияние на конечную влажность Wк оказывает, естественно, начальная влажность сортиментов Wн. Характер этой зависимости практически линейный. При этом необходимо отметить, что так же, как при конвективной сушке береза является более трудносохнущей породой, чем сосна. При начальной влажности сортиментов Wн=60% березовые брусья за 8 час. высыхают до Wк=46%, сосновые - до Wк=33%. Температура сушки оказывает незначительное влияние на конечную влажность крупномерных сортиментов. Разница величин этого показателя для брусьев обеих пород, высушенных при температуре Т=60°С и Т=80°С составляет не более 10%.

2. Величина внутренних напряжений в наружных (определяемая по трехзубой вилке) и близлежащих к поверхности (определяемая по двузубой вилке) слоях и березовых и сосновых сортиментов изменяется аналогично. Однако, у березовых брусьев условный показатель величины внутренних напряжений в наружных слоях при Wн=60% и Т=80°С достигают f=24%, в то время, как у сосновых при тех же условиях напряжения составляют только f=7%. Для близлежащих к поверхности слоев величина условного показателя внутренних напряжений при тех же условиях составляет соответственно f=18% и f=6%. Необходимо отметить, что величина напряжений в сосновых сортиментах меняется незначительно – от f=0,5% до f=7%. В то время, как для березовых брусьев эта величина меняется в наружных слоях от f=14% (при Wн=60%, Т=60°С) до f=24% (при Wн=60%, Т=80°С), а в прилегающих к поверхности от f=5% (при Wн=20%, Т=60°С) до f=19% (при Wн=60%, Т=80°С).

3. Величина перепада влажности по толщине образца у березовых брусьев достигает ΔW =40% (Wн=60%, Т=80°С), у сосновых при тех же условиях - ΔW =10,5%. Такое высокое значение перепада влажности по толщине березовых сортиментов можно объяснить малой длительностью процесса сушки и особенностями строения древесины березы. Необходимо отметить, что несмотря на высокое значение перепада влажности по толщине на поверхности образцов отсутствовали трещины.

4. Результаты проведенных исследований показали, что основные закономерности сушки древесины в вакууме различных пород имеют тот же характер, что и конвективной, проводимой при атмосферном давлении.

Литература

1. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки пиломатериалов/ОАО «Научдревпром-ЦНИИМОД». - Архангельск, 2000. - 125 с.

2. Данилов Ю.П., Титунин А.А., Курчиков А.В. Закономерности вакуумной сушки крупномерных сосновых сортиментов//Актуальные проблемы лесного комплекса. Сб. научн. трудов – Брянск: БГИТА. – 2006, вып. 16. – С. 102-104.