DE3109461C2

DE3109461C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Hochtemperaturtrocknung von Holz

Info

Publication number: DE3109461C2
Application number: DE3109461A
Authority: DE
Inventors: Ernesto Guglielmo Cairo Montenotte Savona Pagnozzi; Vincenzo Pagnozzi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1985-05-15
Also published as: IT8067381A0; FR2478284A1; FR2478284B1; US4345384A; YU60381A; CA1143148A; JPS56146975A; ES8207335A1; ES500275A0; IT1129420B; DE3109461A1

Abstract

Das Entfernen von Wasser aus Holz durch das Verfahren nach der Erfindung erfolgt durch Zuführen einer ausreichenden Wärmemenge zum Aufrechterhalten des Drucks der Umgebung, in der sich das Holz befindet, über dem Atmosphärendruck, und durch Entleeren von Wasserdampf aus dieser Umgebung, wobei die Wärmezufuhr und die Entleerung von Wasserdampf so geregelt werden, daß eine Folge von Zuständen mit im wesentlichen gesättigtem Wasserdampf in der Umgebung aufrechterhalten wird.

Description

haltung des Dampfdrucks in der Kammer auf dem im Vorheizschritt erreichten Betriebswert ausreicht, ausgeführt wird, wobei die Wärmezufuhr und das Ablassen von Wasserdampf so geregelt werden, daß der Wasserdampf in der Kammer im wesentlichen gesättigt ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kammer in die Außenatmosphäre abgelassenen Wasserdampfmengen so gewählt wer in, daß sie im wesentlichen gleich der vom Inneren zur Oberfläche der Holzmasse verlagerten Wassermenge sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die je Stunde in die Außenatmosphäre abgelassenen Wasserdampfmengen 0,2 bis 5% des Trockengewichts des in der Kammer befindlichen Holzes betragen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

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— mindestens einen weiteren Vorheizschritt, de" nach dem Trocknungsschritt begonnen wird und während dessen eine weitere Wärmemenge dem in der Kammer befindlichen Holz ohne Ablassen von Wasserdampf in die Außenatmo· Sphäre derart zugeführt wird, daß die gesamte Holzmenge auf eine zweite Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist. und auf einen zweiten Druck gebracht wird, der höher als der erste Druck ist. und

— mindestens einen zweiten Trocknungsschritt nach dem zweiten Vorheizschritt, während dessen eine abgemessene Wasserdampfmenge aus der Kammer abgelassen wird, während dem Holz die erforderliche Wärmemenge zugeführt wird,

— wobei das Ablassen der Dampfmenge und die Zufuhr der Wärmemenge so geregelt werden, daß de zweite Druck und die zweite Temperatur, die beim zweiten Vorheizschritt erreicht werden, im wesentlichen konstantgehalten werden.

nungsschritt begonnen wird und während dessen das in der Kammer befindliche Holz derart abgekühlt wird, daß dessen gesamte Menge auf eine dritte Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur ist, und auf einen dritten Druck gebracht wird, der niedriger als der erste Druck ist, und

— mindestens einen nach dem Abkühluntsschritt folgenden zweiten Trocknungsschritt, während dessen eine abgemessene Wasserdampfmenge aus der Kammer abgelassen und dem Holz eine entsprechende Wärmemenge zugeführt wird,

— wobei das Ablassen des Wasserdampfs und die Zufuhr der Wärmemenge derart geregelt werden, daß der dritte Druck und die dritte Temperatur, die während des Abkühlungsschritts erreicht werden, im wesentlichen konstcntgehalten werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 5, gekennzeichnet durch

— mehrere Vorheiz- und Abkühlungsschritte, während welcher jeweils das Holz auf eine vorgegebene Temperatur und einen vorgegebenen Druck gebracht wird, und

— mehrere Trocknungsschritte, von denen jeder nach einem der Vorheiz- oder Abkühlungsschritte durchgeführt wird und während welcher jeweils eine abgemessene Wasserdampfmenge abgelassen und dem Holz eine entsprechende Wärmemenge zugeführt wird,

— wobei das Ablassen des Wasserdampfs und die Zufuhr der Wärmemengen derart geregelt werden, daß der Druck und die Temperatur, die beim vorhergehenden Vorheiz- oder Abkühlungsschritt erreicht werden, im wesentlichen konstantgehalten werden.

7. Vorrichtung zum Trockner, von Holz nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6,

mit mindestens einem mit einer Verschlußeinrichtung hermetisch verschließbaren doppelwandigen Trockner (1), der bei einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks betreibbar ist, zur Aufnahme einer vorgegebenen Menge von zu trocknendem Nutzholz (2)

mit einer Heizeinrichtung zur Beheizung der Innenkammer (3) auf eine vorgeg bene. im wesentlichen gleichmäßige Temperatur mit einem Heizfluid. das im Zwischenraum (7) zwischen den Wänden (5, 6) zirkuliert, gekennzeichnet durch ein Regelventil (9). das in einer Leitung (8), die die Innenkammer (3) mit der Außenatmosphäre verbindet, vorgesehen ist und eine Regelung der aus der Innenkammer {3) abgelassenen Dampfmenge erlaubt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens einen Kondensator (10) zur Kondensation des durch das Regelventil (9) aus der Innenkammer (3) abgelassenen Wasserdampfs.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

gekennzeichnet durch 65 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor

richtung zur Hochtemperaturtrocknung von Holz bei ein Abkühlen enthaltenden

— mindestens einen

weiteren Schritt, der nach dem ersten Trock-TcmpcraUiren über 100⁰C nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.

Bisherige Verfahren dieser Art haben je nach der Anwendung von Heißluft oder überhitztem Dampf den Nachteil, daß die Oberfläche des Holzes aufgrund der hohen Verdampfungskapazität von Heißluft oder überhitztem Dampf zu schnell trocknet. Zum Beispiel beträgt in einer Atmosphäre von überhitztem Dampf bei einer Temperatur von 110⁰C der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Holz etwa 7%, während etwa bei einer Temperatur von 110° C in feuchter Luft und bei einer relativen Feuchte von 70% der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt von Holz ebenfalls 7% beträgt. Dies bedeutet, daß unter diesen Bedingungen mit überhitztem Dampf oder heißer Luft die Oberfläche des Holzes schnell (in einigen Stunden) auf diesen Feuchtigkeitsgehalt von 7% gebracht wird, während der Kern des Holzes im wesentlichen seinen anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt während dieser gesamten Zeitdauer beibehält, wodurch ein hoher Feuchtigkeitsgehaltgradient aufgebaut wird, was auf diesem Gebiet al: ungünstig angesehen wird.

Ein weiterer Nachteil der bisherigen Hochtemperaturverfahren besteht darin, daß die der HeiSluft oder dem überhitzten Dampf ausgesetzte Holzoberfläche nicht über die Grenztemperatur von 100⁰C ansteigen kann, bis der Feuchtigkeitsgehalt der Oberflächenschichten des Holzes verringert ist.

Tatsächlich bewirkt die gesamte dem Holz zugeführte Wärme anstatt einer Erhöhung seiner Temperatur auf über 100" C eine Umwandlung des Wassers von der flüssigen in die Dampfphase. Somit kann natürlich di--Holzmasse nicht über 100⁰C hinaus erhitzt werden, während die Holzoberfläche naß ist, wodu'/ch unter diesen Bedingungen die Verdampfung von Wasser aus den inneren Schichten des Holzes verhindert wird, da die Temperatur zu niedrig ist. Nur wenn die Holzoberfläche entwässert ist, führt die dem Holz zugeführte Wärme zu einer Temperaturzunahme auf über 100'C. und zwar beginnend von der Oberfläche und dann übergehend auf die inneren Schichten des Holzes, wo die Verdampfung des Wassers beginnt.

Hierbei liegen folgende Probleme vor:

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1. Der hohe Feuchtigkeitsgradient, da du.- Oberflächen'-chichten des Holzes was erfrei sind, während Hie Innenschichten noch feucht sind. Die Oberflächenschichten des Holzes werden somit verdichtet.

2. Das Herausdiffundieren des Wasserdampfs aus dem Inneren des Bolzes wird in den Oberflächenschichten praktisch verhindert, da sie sich aufgrund ihrer Wasserfreiheit verdichten und so den Wasserdampfdurchtritt behindern.

Bei Aufrechterhaltung der Wärmezufuhr führt folglich der Wasserdampfdruck im Inneren zur Entstehung von Rissen im Holz, durch die der Dampf dann austreten kann.

Aus der DE-Patentanmeldung P 4.3 97 182a ist ein Verfahren zur Trocknung von Holz mit Wasserdampf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem jedoch im Trockenschritt die Atmosphäre innerhalb der Trockenkammer vom Zustand des gesättigten Dampfs in einen überhitzten Zustand übergeführt wird. Hierdurch wird sine unnötig lange Trockenzeit erforderlich; außerdem kann keine vollkommen gleichmäßi ge Holztrocknung erzlfrjt werden.

ideale, bisher praktisch nicht erreichbare Verhältnisse zur Erzielung einer vorschriftsmäßigen Trocknung in der kürzesten Zeit wü_t j.?n voraussetzen, daß die Menge des durch Verdampfung aus der Holzoberfläche entfernten Wassers gleich der Menge des Wassers ist, die VGn den Innenschichten zur Holzoberfläche hin diffundiert.

Wenn die Menge des entfernten Wassers größer als diese Menge ist, wird die Holzoberfläche zu trocken, während, wenn die Wassermenge kleiner als dieser Wert ist, sich die Trocknung des Holzes verlangsamt. Bei bisherigen Trocknungsverfahren tritt der erste der beiden beschriebenen hypothetischen Fälle dadurch auf, daß die von den Innenschichten des Holzes zur Außenseite hin wandernde Wassermenge extrem klein ist, während es nicht möglich ist, die aus dem Holz entfernte Wassermenge genau genug zu steuern. Es hat sich deshalb als erforderlich herausgestellt, die Holzoberfläche mit äußerlich zugeführtem Wasserdampf gelegentlich zu befeuchten.

BekaDrt ist auch, daß die quantitative Entfernung von Wasser, d.h. der Wassermenge, ·.Λ.· sich vom Inneren zur Holzoberfläche hin bewegt, bei scnst gleichen Bedingungen mit der Temperatur des Holzes zunimmt. Bei unterschiedlichen Temperaturen ausgeführte Versuche haben gezeigt, daß, falls die Holzmasse auf 120° C gebrach wird, die entfernte Wassermenge je nach der Holzart um das 8- bis lOfache höher ist als bei 100⁰C, sofern die Holzoberfläche nicht verdichtet wird.

Wenn folglich die Temperatur der feuchten Holzmasse über 100⁰C hinaus erhöht werdeir könnte, ohne die Oberflächenschichten des Holzes zu verdichten, könnte Holz mit einer weitaus höheren Geschwindigkeit als bisher vorschriftsmäßig getrocknet werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Trocknen von Holz bei hoher Temperatur unter Vermeidung der angegebenen Nachteile des zu schnellen Trocknens der Holzoberfläche im Vergleich mit den Innenschichten und unter Vermeidung der Verdichtung der Obe.-flächenschichten aufgrund der hohen Temperatur, wobei eine höhere Trockengeschwindigkeit als bei bisherigen Verfahren erzielt wird und die aus der Oberfläche des Holzes verdampfende Wassermenge so eingestellt werden kann, daß sie gleich der Wassermenge ist, die sich von den Innenschichten des Holzes zur Oberfläche hin bewegt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung .vird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug aui die Zeichnung n2her erläutert: es zeigt

l· i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der beiden einzelnen Schritte 'es Verfahrens nach der Erfindung auftretender wichtigen physikalischen Vorgänge bzw. Zustände.

Die in F i g. 1 dargestellte erfindungsf en'.äße Vorrichtung umfaßt einen Trockner 1 zur Aufnahme von zu trocknendem Nutzholz 2 in Form von Brettern. Die Bretter sind in beliebiger geeigneter Weise angeordnet, zum Beispiel in Form eines Stapels, in dem sie durch Leisten zweckmäßig so beabstandet sind, daß ihre Oberflächen einem im Trockner 1 befindlichen Fluid ausgesetzt sind.

Der Trockner 1 weist eine oder mehrere, nicht darge-

stellte kleine Türen zur Einführung und Entnahme der Bretter und eine geeignete Einrichtung (Wagen, Führungen u.dgl.) zur Erleichterung der Bewegung der Bretter während der Lade- und Entladevorgänge auf.

Die Türen des Trockners verschließen eine Innenkammer 3 dicht. Die mechanische Festigkeit des Trockners muß ausreichen, um den darin herrschenden Fluiddrucken zu widerstehen, die, wie im folgenden erläutert ist, höher als der Atmosphärendruck sind.

Der Trockner 1 besitzt zweckmäßig zwei Wände 5 und 6, zwischen denen ein Zwischenraum 7 liegt, in dem ein Heizfluid, das von einer geeigneten Wärmequelle, etwa einem Wärmetauscher, Kessel od. dgl. in den Zwischenraum geliefert wird, zirkuliert. Der Trockner 1 ist zweckmäßig außenseitig wärmeisoliert.

Die Innenkammer 3 des Trockners 1 kann durch eine Leitung 8 mit der Außenumgebung verbunden werden.

wüuci ΪΠ ucf L^ciiüug et CiH i\£gciVCmii j ΐΠίΐ StüiCPiiGS einstellbarem Strömungsquerschnitt vorgesehen ist, das eine Regelung des Durchsatzes nach außen ermöglicht.

Die Leitung 8 steht mit einem Kondensator tO in Verbindung, der den durch die Leitung 8 strömenden Wasserdampf kondensieren kann.

Eine an einem Auslaßrohr Ii am Auslaß des Kondensators 10 angeordnete Wasserfalle 13 ermöglicht eine Entleerung der flüssigen Wasserphase in einen Kondensatrückgewinnungsbehälter 12.

Zur Umwälzung des Fluids kann eine Reihe von Ventilatoren 14 in bei Higer Anordnung in der Innenkammer 3 vorgesehen sein, was in F i g. 1 schematisch dargestellt ist.

Im oberen Teil des Trockners 1 befindet sich ein von Hand betätigbares Ventil 16, mit dem die Innenkammer 3 mit der Außenatmosphäre in Verbindung gebracht werden kann

ij-rj iifiteren Teil des Trockners 1 befindet sich eine durch ein von Hand betätigbares Ventil 15 verschließbare Entleerungsleitung.

Das erfindungsgemäße in der beschriebenen Vorrichtung durchführbare Verfahren wird wie folgt ausgeführt:

Nach dem Einbringen eines geeigneten Stapels von Nutzholz 2 in die Innenkammer 3 des Trockners 1 werden die Türen geschlossen, wobei das Ventil 16 offengelassen wird.

Dann wird eine bestimmte Wassermenge (etwa 1001/ m³ Nutzholz) anfänglich in den unteren Teil des Trockners 1. zweckmäßig durch das untere Ventil 15, eingeführt Inzwischen wird das Heizfluid im Zwischenraum 7 umgewälzt, um du; innere Wand 5 des Trockners 1 auf eine gegebene Temperatur von über 100⁰C zu bringen, ohne daß die Ventilatoren betätigt werden. Das im unteren Teil des Trockners 1 befindliche Wasser beginnt zu verdampfen, wobei sich der Wasserdampf vom Boden aus in der Kammer 3 ausbreitet.

Da die Luft leichter als der Dampf ist, wird sie nach oben verdrängt und durch das offengelassene Ventil 16 abgeführt

Wenn nach einigen Minuten die gesamte Luft verdrängt ist, tritt eine sichtbare Dampffahne durch das Ventil 16 aus, das dann geschlossen wird, wobei der in der Innenkammer 3 herrschende Druck langsam anzusteigen beginnt.

An diesem Punkt beginnt der erste Vorheizschritt des Holzes.

Der sich in der Innenkammer 3 ausbreitende Dampf kann an den Wänden nicht kondensieren, da diese weiterhin erhitzt werden, und beginnt in großen Mengen an

den anfänglichen kalten Holzbrettern zu kondensieren. Die latente Kondensationswärme führt dabei zu einer schnellen Erhitzung der Bretter. Wenn die Bretter wärmer werden, nimmt die an ihnen kondensierende Dampfmenge ab und nimmt folglich der Druck im Raum 1 immer schneller zu, bis der gewünschte Betriebsdruck über dem Atmosphärendruck erreicht wird.

An diesem Punkt wird die Beheizung unterbrochen, um wieder begonnen zu werden, wenn der Druck abzufalien beginnt. Ein praktisch konstanter Druck kann bei Verwendung eines herkömmlichen Druckreglers leichter aufrechterhalten werden, der die Wärmequelle steuert, während das Holz von den Außenschichten nach innen zur innersten Schicht über seine gesamte Dicke erhitzt wird.

Der erste Vorheizschritt endet, wenn die gesamte Holzmasse und damit das Wasser im Holz über die ge-

der Dampf erhitzt sind. Der Wasserdampf hört dann auf, am Holz zu kondensieren, wobei der Innendruck in der Innenkammer 3 plötzlich ansteigt. An diesem Punkt wird das Ventil 15 für die Zeit geöffnet, die zum Entleeren des restlichen flüssigen Wassers im unteren Teil des Trockners 1 erforderlich ist, und dann sofort geschlossen, worauf die Ventilatoren 14 in Betrieb gesetzt werden.

Am Fsde des Vorheizschritts befinden sich der Wasserdampf in der Innenkammer 3 des Trockners 1 und das flüssige Wasser im Holz in einem derartigen thermodynamischen Gleichgewichtszustand, wie er durch den gesättigten Wasserdampf und die drei Parameter Druck, Temperatur und Volumen bedingt ist. die diesen Zustand charakterisieren, gesetzmäßig gegeben ist

Hierzu ist die Feststellung wichtig, daß das Holz vom eigentlichen Beginn an während des gesamten Vorheizschritts keinerlei eigenen Feuchtigkeitsgehalt abgegeben hat.

Dies ist dadurch bedingt daß während der Erhitzung des Holzes der Druck des Wasserdampfs in der Innenkammer 3 beim Verfahren nach der Erfindung so groß ist, daß die Verdampfung von Wasser aus dem Holz verhindert wird, da der Druck stets größer als der Sättigungsdampfdruck des Wassers bei der im Holz erreichten Temperatur ist.

Am Ende des Vorheizschritts erreicht dieser Dampfdruck den in der Innenkammer 3 herrschenden Druck, ohne ihn jedoch zu überschreiten, wodurch immer noch keine Verdampfung von Wasser aus dem Holz stattfindet.

Die verschiedenen Schritte des Verfahrens werden anhand des in F i g. 2 dargestellten Wasserdampfgleichgewichtsdiagramms klar, in dem die Beziehung zwischen dem Druck P und dem Volumen K dargestellt ist Die Gleichgewichtskurve des gesättigten Dampfs als Grenzkurve und die kritische Isotherme sind mit a bzw. b bezeichnet Die beiden Kurven begrenzen in bekannter Weise vier charakteristische Zonen L, V, Sund G in der P- V-Ebene, die der flüssigen Phase, dem gesättigten Dampf, dem überhitzten Dampf bzw. dem Gas entsprechen.

Der Punkt der den Bedingungen entspricht, die am Beginn des Vorheizschritts herrschen, ist in der P-V-Ebene mit 1 bezeichnet Dieser Punkt 1 befindet sich auf einer Isotherme /; (z. B. bei 20° C) innerhalb der Zone V des gesättigten Wasserdampfs: Der Punkt 1 liegt sehr nahe am Punkt Γ auf der Grenzkurve. Dies entspricht der Tatsache, da3 anfänglich die Wasserdampfmenge beinahe gleich Null ist

Während des Vorheizschritts, der gemäß der vorausgehenden Beschreibung bei konstantem Volumen V stattfindet, kann die Wärmezufuhr nur eine Zunahme des Drucks ferzeugen. Hierbei ist zu beachten, daß der Vorheizschritt über eine Folge von Zuständen erfolgt, die durch die Punkte im Schnitt 1-2 dargestellt sind. Der letztere Punkt ist auf einer Arbeitsisotherme h bei einer Temperatur von über 100⁰C gewählt, bei der der entsprechende Druck P größer als der Atmosphärendruck ist.

Da ein quasistationärer Zustand am Ende des Vorheizschritts am Punkt 2 erwünscht ist. was bedeutet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes unverändert bleibt, genügt ein Abschalten der Wärmequelle, wobei, falls keine Wärmeverluste zur Außenumgebung vorliegen. diese Bedingungen für eine unbegrenzte Zeitdauer aufrechtzuerhalten wären. In der Praxis genügt es, zum Aufrechterhalten dieses Zusiands die Wärmeverluste zu ergänzen. In diesem quasistationären Zustand werden das Volumen, die Temperatur und der Druck konstantgehalten.

Am Ende des Vorheizschritts wird der Trocknungsschritt begonnen. Dieser Schritt wird bei veränderlichem Volumen durchgeführt, indem der Strömungsquerschnitt des Regelventils 9 bei fortgesetzter Liefe- rung von Wärme zu den Brettern in der Innenkammer 3 durch das im Zwischenraum 7 zirkulierende Heizfluid vergrößert wird. Dabei entweicht aufgrund der öffnung des Regelventils 9 eine Dampfmenge über die Leitung 8, während weiterhin Wärme zum Holz geliefert wird, um weiteren Dampf aus diesem verdampfen zu lassen.

Der die Leitung 8 verlassende Dampf wird im Kondensator 10 kondensiert und strömt als flüssiges Wasser in den Kondensatrückgewinnungsbehälter 12. Dieselbe Dampfmenge je Stunde kann alternativ in einem im Trockner i befindlichen Behälter kondensiert werden. Der Strömungsquerschnitt des Regelventils 9 ist leicht regelbar, um einen im wesentlichen konstanten Druck in der Innenkammer 3 aufrechtzuerhalten. Folglich treten hierdurch thermodynamische Änderungen im wesentlichen längs einer Isotherme in der P- V-Ebene von F i g. 2 bzw. längs einer ihr sehr nahe kommendem Isotherme auf. dargestellt durch den Schnitt 2-3. Ein ähnliches Ergebnis wird durch Regeln des Strömungsquerschnitts des Regelventils 9 in der Weise erzielt, daß die Temperatur im Raum im wesentlichen konstantgehalten wird, wobei der verbleibende Druck entsprechend konstant bleibt

Der Punkt 3 auf der Isotherme h liegt nahe am Punkt 3' auf der Grenzkurve. Dies zeigt an, daß die Wasserdampfmenge beinahe 1 beträgt Unter den am Punkt 3 vorliegenden Bedingungen hat sich folglich das im Holz befindliche Wasser beinahe vollständig in Dampf verwandelt mit Ausnahme des Wassers entsprechend dem Bereich 3-3', der dem gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt des Holzes entspricht

Während des Trocknungsschritts kann die abgelassene Dampfmenge in einem sehr weiten Bereich zwischen 0 und der Maximalmenge liegen. Es ist jedoch ersichtlich, daß bei sehr geringen Mengen der Trocknungsvor- eo gang lange dauert.

Die maximale Ablaßmenge ist in der Praxis leicht zu bestimmen durch weiteres öffnen des Regelventils 9 bis zu dem Punkt an dem der Druck in der Innenkammer 3 zu fallen beginnt Die abgelassene maximale Menge entspricht folglich der maximalen Menge des aus dem Inneren der Holzmasse zur Außenseite gebrachten Wassers, die wiederum offensichtlich von der Holzart und der Betriebstemperatur abhängt. Die Betriebstemperatur des Verfahrens nach der Erfindung ist sehr hoch, weshalb die maximale Ablaßmenge ebenfalls sehr hoch sein kann.

Mengen von weniger als der Maximalmenge benötigen längere Trocknungszeiten, während größere Mengen eine Beschädigung des Holzes ergeben würden.

Die je Stunde abgelassenen Gewichtsmengen an Dampf können je nach der Holzart zweckmäßig in einem Bereich von 0,2 bis 5% des Trockengewichts des Holzes gewählt werden. Die zweckmäßigste Menge zur Erzielung der oben beschriebenen optimalen Bedingungen wird aufgrund von experimentellen Daten gewählt, die für jede Art von Nutzholz geliefert werden. Die aus dem Holz entfernte Menge an Wasserdampf kann leicht durch Wiegen des Kondensats im Kondensatrückgewinnungsbehälter 12 gemessen werden.

Wie oben beschrieben, können erfindungsgemäß während des Vorheizschritts die Oberfläche und das Innere des Holzes auf Temperaturen über 100⁰C erhitzt werden, während die Oberfläche des Holzes noch feucht ist: Tatsächlich wird die Verdampfung von Wasser von der Oberfläche wegen des in der Innenkammer 3 herrschenden Drucks vermieden. Somit wird die gesamte dem Holz zugeführte Wärme zur Erhöhung seiner Temperatur verwendet.

Im nachfolgenden Trocknungsschritt wird die Verdampfung des Wassers aus dem Holz in Abhängigkeit von der Wanderungsgeschwindigkeit des Wassers vom Inneren zur Holzoberfläche lediglich über das Regelventil 9 geregelt. Folglich bleibt die Holzoberfläche bis zur Beendigung des Trocknens feucht, da das zu ihr gelieferte Wasser aus dem Inneren stammt.

Der oben beschriebene Trocknungsschritt kann an jedem Punkt längs des Schnitts 2-3 in Fig.2 unterbrochen werden, um einen weiteren Vorerhitzungsschriu zu beginnen, der fortgesetzt wird, bis das Nutzholz auf eine höhere Temperatur als vorher oder auf eine weitere Isotherme /3 gebracht ist.

Die Anfangs- und Endbedingungen dieses Schritts sind im Diagramm von F i g. 2 durch die Punkte 4 und 5 dargestellt. Nach dieser weiteren Vorerhitzung kann der weitere Trocknungsschritt bei konstanter Temperatur und konstantem Druck durchgeführt werden, bis ein durch den Punkt 5' dargestellter gewünschter Endzustand erreicht ist.

Es ist jedoch ersichtlich, daß das Verfahren nach der Erfindung eine beliebige Anzahl von aufeinanderfolgenden Vorheizschritten bei im wesentlichen konstantem Volumen und von Trocknungsschritten bei im wesentlichen konstanter Temperatur umfassen kann, bis ein gewünschter Endzustand erreicht ist

In ähnlicher Weise kann z. B. ein durch den Punkt T dargestellter vorgegebener Endzustand durch Unterbrechen des Trocknungsschritts 2-3 am Punkt 6 und Abkühlen des Holzes (durch Abführen von Wärme aus der Innenkammer 3 oder durch Verringern des Drucks in der Innenkammer 3) erreicht werden, wie aus der Linie 6-7 hervorgeht Anschließend kann ein weiterer Trocknungsschritt längs einer durch den Schnitt 7-7' dargestellten Isotherme U durchgeführt werden.

Demzufolge kann im Rahmen des Erfindungskonzepts eine Folge aus Vorheiz-, Trocknungs- und Abkühlungsschritten durchgeführt werden, die in beliebiger Weise kombiniert sind, sofern die die Grenzbedingungen dieser Schritte darstellenden Punkte innerhalb des Bereichs zwischen der Gleichgewichtskurve a und der dem Atmosphärendruck entsprechenden Isotherme /0

(bei 100⁰C) liegen, was bedeutet, daß die in der Innenkammer 3 herrschenden Bedingungen diejenigen gesättigtem Wasserdampfs entsprechen müssen, und der Druck größer als der Atmosphärendruck sein muß.

Die Zeit, die zum Trocknen einer vorgegebenen Holzmasse bis auf sehr niedrige Feuchtigkeitsgehalte durch das Verfahren nach der Erfindung erforderlich ist, ist sehr kurz, da die beschriebenen Vorheizschritte, in denen keine Verdampfung stattfindet, sondern sich eine Wärmemenge in der Holzmasse bei einer gegebenen Temperatur ansammelt, bei der die Verdampfung stattfinden könnte, nur sehr kurz sind, und die Trocknungsschritte ebenfalls in kurzen Zeiten durchgeführt werden können, da während jedes dieser Trocknungsschritte eine Wassermenge verdampft, die der für die behandelte is Holzart zulässigen Maximalmenge entspricht.

Der endgültige Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten Hoizes ist nicht nur von der Mitte bis zu den Obertiächenbereichen völlig gleichmäßig, sondern kann auch, da Wasser im Verlauf der Trocknungsschritte von den inneren zu den äußeren Schichten der Holzmasse gelangt lediglich dadurch auf sehr kleine Werte gebracht werden, daß der Wasserdampf durch das Regelventil 9 nach außen abgelassen wird, bis sich die rechts liegenden Grenzpunkte der Schnitte von Fig.2 (etwa die Schnitte 2-3 und 5-5'), die repräsentativ für die Trocknungsschritte sind, der Gleichgewichtskurve a als Grenzkurve nähern. 1st diese erreicht, so sind die Bedingungen erzielt, die einer Wasserdampfmenge gleich 1 entsprechen, bei denen kein Wasser im flüssigen Zustand im Holz mehr vorhanden ist, also wasserfreies Holz vorliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hochtemperaiurtrocknung von Holz, bei dem in einem Vorheizschritt das Holz, das sich in einer gegenüber der Außenatmosphäre vollständig abgeschlossenen Kammer befindet, in Wasserdampf, der die Verdampfung des Wassers aus dem Holz verhindert, unter einem Druck erhitzt wird, bis die Temperatur der gesamten Holzmasse einen vorgegebenen Betriebswert über 11O⁰C erreicht hat, wobei durch Beheizung von außen eine Wasserdampfkondensation an den Kammerinnenwänden verhindert wird, und in einem nachgeschalteten Trocknungsschritt das Wasser aus dem Holz verdampft und aus der Kammer entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß <k: Trocknungsschritt durch Zuführen ei-