FI102640B - Förfarande vid torkning av virke - Google Patents

Description

102640 Förfarande vld torknlng av virke

Menetelmä puutavaran kuivauksen yhteydessä Föreliggande uppfinning avser ett förfarande vld torknlng av virke i en tork genom S omspolning av virket med varm torktuft. Förfarandet avser speciellt ett sätt att säkerstäila att virkets kvalitet inte försämras genom sprickbildning under torkproces-sens uppvärmningsskede eiler processens avslutningsskede.

Dä färskt virke torkas genom omspolning med varm eiler het torkluft, kommer 10 självfallet fukten frän virkets yta att avdunsta först. Genom ytans sänkta fukthait strömmar därefter fukt frän det inre av virket mot ytan, drivet av diffusion och kapillärkrafter. Denna transport av fukt mot ytan är en längsam process varigenom det under största delen av torkprocessen räder rätt stor skillnad mellan fukthalten i det inre av virket och pä ytan.

15 Färskt virke innehäller fukt dels i form av bundet vatten i cellväggama, och dels i form av fritt vatten i cellhaligheter. Vid torkningen avgär det fria vattnet först. Dä det fria avgatt och bundet vatten börjar minska, börjar virket samtidigt att krympa. Dä ytan är torrare än de inre delama av virket, leder detta tili att det uppstar en 20 mekanisk dragspänning i ytskiktet. Om spänningen stiger över virkets brottstyrka uppstär en spricka i virket. Sprickbildning är den mest betydande formen av kvalitet-förtust i virkestorkningen.

Sprickbildningen under den egentliga torkningen kan hällas pä en acceptabel nivä 25 genom att göra torkningen enligt ett milt torkschema. Med torkschema avses ett "recept" för hur torkiuftens torra och väta temperatur varieras som funktion av tiden. Mild torkning innebär att skillnaden meilan torr och vat temperatur (psykrometer-:: skillnaden) hälls pä en tillräcktigt läg nivä - speciellt under en viss kritisk period.

30 Dä virkets ytskikt vid torkningen under en läng tid är utsatt för en dragspänning kommer en plastisk formförändring att ske. Ytan töjs ut genom bäde viskoelastisk och mekano-sorptiv krypning. Pä samma sätt kommer det inre av virkesstycket, .·. som är under tryckspänning, att komprimeras.

• * · 35 Tidigare avbröts torkningen genast när virket uppnätt önskad slutfuktkvot varvid virket togs ut ur torkapparaten och fick svalna i uteluften. Detta förfarande leder tili att bäde skillnaden i fukthait mellan ytan och det Inre av virket och virkets formför-ändringar blir kvar under en läng tid. Fuktutjämningen och relaxeringen av formför- 2 102640 ändringama sker mycket längsammare vid lag temperatur. Detta ställer till problem dels i virkets vidare bearbetning och dels i slutanvändningen dä denna längsamma utjämning kan orsaka vridning, kupning och I vissa fall även sprickbildning.

5 Numera vid man därför efter den egentliga torkningsfasen införa en konditionerings-fas, vars avsikt är att fä ftjktprofilen I virket utjämnad och formförändringama relaxe-rade, före virket tas ut ur torken och svalnar.

Det har nu visat sig att det fortfarande finns tvä skeden under torkprocessen dä 10 sprickbildning, d.v.s. kvalitetsförsämring, inträffar. Det ena skedet gäller uppvärm-ningen av torkluften och virkeslasten dä torkprocessen startas och det andra skedet da torkningen avslutas och virkeslasten tas varm ut ur torken.

Under uppvärmningsskedet gär det lätt sä att torkluftens temperatur stiger snabbt 15 utan att luften i motsvarande grad hinner uppfuktas tillräckligt. Dä torkluftens psykro-meterskillnad pä detta sätt stiger för snabbt, sker en kraftig fuktavgäng frän virkes-ytan. Genom att virket dä fortfarande är kalit sker inte tillflöde av fukt frän det inre av virket tillräckligt snabbt, varvid en sä kraftig fuktgradient uppstär i ytan att risk för sprickbildning uppstär. Detta problem har traditionellt undvikits genom att göra upp-20 uppvärmningen mycket längsamt eller genom att höja luftens fuktkvot genom in-sprutning av änga eller vatten. Vid insprutning av änga kan uppvärmningen göras snabbt men änggeneratom är kostsam. Vid insprutning av kalit vatten tas värmet för vattnets uppvärmning och förängning i sista hand frän värmebatterierna, vilket gör uppvärmningen rätt längsam.

25 Dä torkningen skall avslutas har virket normalt den högsta temperaturen. När virket : dä tas ut i uteluften kommer en del av fukten pä virkesytan att förängas i den kalla • · · luften med läg absolut fukthalt. Detta leder tili ökad fuktgradient i virkesytan, vilket i vissa fall leder tili sprickbildning. Själva uttagandet av virkeslasten frän torken utgör 30 alltsä en risk för kvalitetsförsämring av virket.

Det har nu ocksä oväntat visat sig att om virket, efter den egentliga torkningen, ';j;‘ konditioneras i torken, kommer risken för kvalitetsförsämring att stiga jämfört med failet utan konditionering. Försöket att höja virkets kvalitet genom konditioneringen 35 gär därför lätt tili spiilo vid virkesuttaget ur torken. Detta beror pä att konditioneringen dels höjer virkesytans fukthalt varvid förängningen vid uttaget ökar, och dels avlägs-nar deformeringen (töjningen) i virkesytan varvid virkets förmäga att anpassa sig tili den nya spänningen försämras.

3 102640

Tidigare har man försökt undvika detta problem genom att t.ex. läta virket svalna i torken. Detta tar dock ytterst läng tid, under vilken torken inte kan användas. Om luften i torken kyls genom inblandning av uteluft eller genom att använda kylbatterier blir luften för torr varigenom virketa torkning fortsätter pä ett okontrollerat sätt och 5 eventuell konditionering gär till spillo.

Föreliggande uppfinning avser att avlägsna angivna problem vid torkningens avslut-ning och samtidigt ge en möjlighet att förbättra torkprocessens uppvärmningsskede.

10 En förutsättning för en riskin uttagning av virket ffän torken är att virket först effektivt kan kylas ned tillröckiigt, utan att träets fukthalt därvid väsentiigt förändras. En effek-tiv kylning erhälls om luft kaiiare än virket genomströmmar virkeslasten, med full fiäkteffekt pä samma sätt som vid torkningen. För att virkets fukthalt ej skall ändras bör kylluftens absoluta fukthalt (fuktkvoten) vara densamma som absoluta fukthalten 15 (fuktkvoten) pä den luft som stär i termodynamisk jämvikt med virket, vid virkets ifrägavarande temperatur och fuktkvot. Vid denna luftfukthalt Anns ingen drivkraft för fuktavgäng elier fukttillförsel, varför virkets fukthalt förblir oförändrad. Snabbaste kyl-ningen erhälls om luftens temperatur är sä läg som möjligt i förhällande tili virket. Detta erhälls om luften är mättad vid den ifrägavarande absoluta fukthalten.

20 I enlighet med denna uppfinning kan dessa förutsättningar uppfyllas pä ett ända- mälsenligt sätt om luften i torken bringas i god direkt kontakt med relativt kalit vatten i ett duschtom eller motsvarande. Härvid kyls luften, samtidigt som det säkerställts att luften hälls mättad. Genom att reglera vattenmängden, vattentemperaturen eller 25 bäda, kan luftens temperatur i varje ögonblick hällas pä den nivä som virkets ." ·. temperatur och tillständ förutsätter.

• · · « ·

Vattnet uppvärms vid kontakten med luften i torken. Huvuddelen av virkets och torkens värmeinnehäll före kylningen, kommer sälunda tillvara i form av varmt 30 vatten. Det har nu visat sig ändamälsenligt att ta tillvara varmvattnet i en cistern för att senare använda det för torkprocessens uppvärmningsskede, antingen i samma tork eller i en annan. Varmvattnets utnyttjande kan göras pä traditionellt sätt genom • · · : : insprutning i torkluften under torkprocessens begynnelseskede, eller mera ända mälsenligt genom att utnyttja samma duschtorn, men nu för uppvärmning i stället för .···. 35 kylning. Pä detta sätt kan uppvärmningen ske snabbare och mera energieffektivt, samtidigt som virkets kvalitet säkerställs genom en tillräckiigt läg psykrometer-: . skillnad.

4 102640

Med hjälp av uppfinningen erhäller man betydande fördelar genom att risken för kvalitetsförsämring bäde vid torkprocessens uppvärmningsskede och avslutnings-skede väsentligt minskar, sarrrt genom att värme kan tas tillvara i slutet av proces-sen och överföras tili början.

5 För att närmare illustrera uppfinningens genomförande anförs ett rdkneexempei som belyser hur virkeslastens kylningsprocess fortskrider i ett reellt fall.

Exemplet gäller 75 mm furusägvirke med normal täthet som vid torkningens (kondi-10 tioneringens) slut har fuktkvoten 16% och temperaturen 80°C. Virkeslasten i strö-paketen omspolas av luft sä att hastigheten i strömellanrummet är 4 m/s och det antas att torkkammaren innehäller totalt 3 m3 lufl/m3 virke. Med kännedom om vedens hygroskopiska egenskaper vid 16% fuktkvot kan beräknas fuktkvoten för den luft som star i termodynamisk jämvikt med veden vid varje ifrägavarande ved-15 temperatur. Därefter kan beräknas vid vilken temperatur luft med denna fuktkvot är mättad. För varje vedtemperatur erhälls ailtsä en motsvarande lufttemperatur som är den mest ändamalsenliga vid kylningen. Värmeöverföringstalet frän virket tili luft en är känd pä basen av lufthastigheten och därmed kan virkets kylhastighet beräknas. Resultatet ffamgär av följande tabell. Första kolumnen anger kyltiden, den 20 andra virkets temperatur och den tredje luftens optimala temperatur efter angiven kyltid.

Tid Virke Luft Vatten kg/h/m3 luft h °C °C in ut 0 80.0 77.7 10.25 10.20 : : 25 1 74.6 72.1 12.33 12.30 .7·. 2 68.6 66.0 14.97 14.95 • · « .y. 3 62.3 59.4 18.43 18.42 4 55.4 52.3 23.17 23.17 5 48.1 44.8 30.05 30.05 30 6 40.3 36.9 40.97 40.98 7 32.2 28.7 61.13 61.14 8 24.0 20.3 112.3 112.3 9 15.6 12.1 560.9 560.9 35 De angivna lufttemperaturema utgör alltsä riktvärden som bestämmer hur mycket kylvatten resp. kylvattnets temperatur som skall ledas till duschtomet där kylluften och vattnet bringas i god termodynamisk kontakt i enlighet med uppfinningens mäl- 5 102640 sättning. För att beräkna hur mycket kylvatten det är ffaga om, bör en del tilläggs-faktorer beaktas. I praktiken är en torkkammare inte helt tät, utan en del av den varma luften läcker ut och ersätts med uteluft. Här har antagits att luften omsätts tili 40% per tlmme och att uteluftens temperatur är 0°C och fuktkvoten 0.003 kg H2O/ 5 kg torr luft. Vidare är det Inte enbart virket som kyls utan i torkkammaren finns t.ex. virkesvagnar, mellanväggar, fläktaggregat, yttervöggar tili en del m.m., som avger värme tili kyliuften. Här har antagits att denna värmekapacitet är lika stor som vir-kets. Om ingäende kylvatten har t.ex. temperaturen 10°C, kan nu kylvattenmängden in och varmvattenmängden ut beräknas med beaktande av läckageluften och det 10 extra kylbehovet. Resultatet framgär ur fjärde och femte kolumnen i tabellen.

Av tabellen framgär att kylningen av virkeslasten kan utföras pa 7-8 timmar utan att virkets fukthalt ändras. Genom att summera varmvattenmängdema finner man att det under de 5 första timmama produceras ca. 250 kg 60°C vatten för varje m3 15 virke i torken. Om detta varmvatten uppsamlas i en cistern kan det senare använ-das för att värma och uppfukta torkluften vid uppvärmningsskedet i samma tork eller en annan. Detta görs lämpligen genom att använda samma duschtom som vid kylningen. Det bör ocksä observeras att det värme som tas tillvara frän varmvattnet, i motsvarande grad minskar primärvärmebehovet vid torkningens uppvärmnings-20 skede.

Om virkets dimension är tunnare än 75 mm eller torrare än 16%, säsom i exemplet ovan, kommer kyltiden att väsentligt förkortas.

25 Varmvattnets temperatur kommer att vara högre i början av kylprocessen än i slutet.

Det kan därför vara ändamälsenligt att använda Here varmvattencistemer med olika : temperaturniväer, varigenom vattnets utnyttjande kan effektiveras bäde i uppvärm- « « · . y nings- och avslutningsskedet.

30 I vissa fall kan det vara önskvärt att virkets fuktkvot en aning söger eller sjunker under kylningen. Detta kan ästadkommas genom att i motsvarande grad nägot avvika tfän de optimala börvärdena för kyllufttemperaturen.

« · • · · 1 · ·

Claims (3)

102640

1. Förfarande vid torkning av virke genom omspolning med cirkulerande torkluft i en torkkammare eller motsvarande, varvid virkeslasten efter torkning och eventuell konditionering kyls i torkkammaren med kallare luft, kännetecknat därav att luftens tillständ under kylningen regleras genom direkt kontakt med kylvatten i ett duschtorn eller motsvarande, varvid vattenmängden, vattentemperaturen eller bäda väljs sä att kylluften i varje ögonblick är väsentligen mättad och har en absolut fukthalt väsentligen densamma som absolute fukthalten för den luft som stär i termodynamisk jämvikt med virket vid ifrägavarande virkestemperatur, samt att det uppvärmda kylvattnet uppsamlas i en cistern och att detta varmvatten pa i och för sig känt sätt sedan utnyttjas för uppvärmning och uppfuktning av torkluften i början av följande torkcykel antingen i samma torkkammare eller i en annan.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att samma duschtorn används bade för uppvärmning samt uppfuktning av torkluften i början av torkcykeln och för kylning av kylluften i slutet av torkcykeln.

3. Förfarande enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att varmvattnet uppsamlas i flere cisterner med olika temperaturnivaer och att kallare varmvatten recirkuleras vid kylningen och att vid torkluftens uppvärmning och uppfuktning i torkcykelns början används varmvatten med den för tillfället lämpligaste temperaturnivän. • · • · · • · « · ·· · • · · • 1 · • · · • ·· • · · • 1 · • · • · • · 1 2 2 · · • · · • · · 102640