PL106733B1 - Sposob i urzadzenie do suszenia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia ma¬ terialów zawierajacych wilgoc, zwlaszcza pólwyro¬ bów z drewna oraz urzadzenie do suszenia zwla¬ szcza pólwyrobów z drewna.

Najbardziej rozpowszechnionym sposobem susze¬ nia jest suszenie konwekcyjne. Dotychczas stoso¬ wany sposób konwekcyjnego suszenia polega na utrzymywaniu stalej okreslonej temperatury i wil¬ gotnosci wzglednej czynnika suszacego w komorze suszarni. W trakcie suszenia np. drewna wraz ze spadkiem wilgotnosci, temperatura czynnika susza¬ cego jest okresowo zwiekszana, a wilgotnosc wzgle¬ dna Okresowo lub w sposób ciagly zmniejszana.

Ponadto dla dobrego przejmowania wydostajacej sie wilgoci czynnik suszacy jest wprawiany w obieg poprzez zainstalowane wentylatory w komo¬ rze suszarni, które pracuja ciagle w trakcie trwa¬ nia procesu suszenia. Dla utrzymania okreslonych parametrów czynnika suszacego stosuje sie regu¬ lacje reczna, pólautomatyczna lub automatyczna.

Temperature czynnika suszacego utrzymuje sie po¬ przez otwieranie i zamykanie doplywu czynnika grzejnego do komory suszarni przy regulacji pól¬ automatycznej lub poprzez domykanie i czesciowe otwieranie przy regulacji recznej i automatycznej.

Natomiast wilgotnosc wzgledna czynnika suszacego utrzymuje sie poprzez wpuszczanie pary do komo¬ ry suszarni przez otworki w rurze nawilzajacej lub odprowadzanie nadmiaru wilgoci do atmosfery poprzez kominki nawiewno-wywiewne, 10 15 20 25 Proces konwekcyjnego sposobu suszenia polega na doprowadzaniu ciepla do powierzchni suszone¬ go materialu, przewodzeniu ciepla do wnetrza gdzie nastepuje odparowanie wody, prowadzeniu wilgoci na powierzchnie i w koncu przejmowaniu wilgoci z powierzchni do otoczenia. W dotychczasowym sposobie suszenia wszystkie powyzsze procesy od¬ bywaja sie równoczesnie. Przemieszczanie wilgoci jest skutkiem ruchu ciepla, a ruch ciepla jest uwa¬ runkowany wystepowaniem róznicy temperatur. W dotychczas stosowanym konwekcyjnym sposobie suszenia w warstwach srodkowych w poczatko¬ wym okresie suszenia nie wystepuje róznica tem¬ peratur, a wiec równiez brak jest zjawiska prze¬ mieszczania wilgoci, róznica ta wystepuje w war¬ stwach zewnetrznych. Skutkiem tego jest, np. po¬ wstawanie pekniec warstw zewnetrznych w drew¬ nie powodowanych powstawaniem naprezen roz¬ ciagajacych w wyniku skurczu materialu.

Wada tego sposobu suszenia jest powstawanie wad suszonego materialu, np. powstawanie w drewnie pekniec powierzchniowych i czolowych w poczatkowym okresie suszenia oraz wewnetrznych w koncowym, zbyt mala intensywnosc suszenia, a z tym zwiazane duze naklady robocizny na pro¬ wadzenie procesu suszenia, zuzywanie duzych ilosci energii cieplnej i elektrycznej.

Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych nie¬ dogodnosci. Cel ten zostal osiagniety przez zasto¬ sowanie konwekcyjnego sposobu suszenia polega- 106 733106 733 jacegó na ogrzewaniu i studzeniu suszonego ma¬ terialu. W czasie nagrzewania nastepuje akumulo- wanie ciepla, a w trakcie studzenia odparowywa¬ nie wilgoci przy wykorzystaniu zgromadzonego cie¬ pla. Proces suszenia podzielony jest tutaj na dwa etapy. Etap pierwszy, to konwekcyjne nagrzewanie powierzchni i przewodzenie ciepla w materiale, kiedy nastepuje akumulowanie ciepla w materiale oraz etap drugi wlasciwego suszenia, czyli prze¬ mieszczania wilgoci na powierzchnie i przejmo¬ wania jej z powierzchni do otoczenia. W czasie nagrzewania musi byc spelniony warunek równosci ilosci ciepla doprowadzonego do powierzchni z ilo¬ scia przewodzona w materiale, a w czasie studze¬ ni* war^eky&wposci ilosci przemieszczanej wil- jpdfei 4 iloscia przejmowana z powierzchni. Przy spelnieniu powyzszych warunków przyrost i spa¬ dek tegjneratury Warstw zewnetrznych i srodko¬ wych jaftt ident$£z$iy, co zapewnia uzyskiwanie równomiernego spadku wilgotnosci suszonego ma¬ terialu w calym przekroju, a tym samym zapobie¬ ga powstawaniu wad suszonego materialu, np. pe¬ kniec w drewnie oraz uzyskiwanie równomiernego skurczu materialu. Zakres zmian temperatury su¬ szenia musi zapewniac zmiane temperatury warstw srodkowych suszonego materialu. Im grubszy jest suszony material, tym wiekszy musi byc zakres zmian temperatury czynnika suszacego. Srednia temperature czynnika suszacego dla danego rodza¬ ju materialu trzeba dobrac tak, aby zapewnic zrównanie ilosci przemieszczanej wilgoci z mate¬ rialu z iloscia przejmowana z powierzchni.

Dla spelnienia warunku równosci ilosci ciepla doprowadzonego do powierzchni z iloscia przewo¬ dzona w materiale nalezy nagrzewanie materialu prowadzic przy stalej przyjetej róznicy miedzy temperatura powierzchni zewnetrznej, a tempera¬ tura srodka materialu na przestrzeni calego okre¬ tu nagrzewania. Przy wzrastajacej róznicy naste¬ puje zasuszanie materialu. Utrzymywanie stalej róz¬ nicy miedzy powierzchnia zewnetrzna suszonego materialu* i Jego srodkiem odbywac sie musi po¬ przez regulowanie doplywu ilosci czynnika grzej¬ nego do komory suszarni. Natomiast dla spelnienia warunku równosci ilosci przejmowanej wilgoci z powierzchni z iloscia przemieszczana z materialu nalezy utrzymywac taka wartosc róznicy psychro- metrycznej oraz wspólczynnika przejmowania wil¬ goci, aby zapewnic odbiór wilgoci w ilosci nie wieksze} niz jest przemieszczana. Ilosc przemie¬ szczanej wilgoci znlezna jest zawsze od wlasciwo¬ sci danego materialu. Zawsze jest jednak tym wie¬ ksza im ciezar wlasciwy w stanie absolutnie su¬ chym jest mniejszy. Ponadto zmniejsza sie wraz ze spadkiem zawartosci wilgoci. Przyjeta róznica psychrometryczna regulowana jest poprzez wpu¬ szczanie pary do minory suszarni lub odprowa¬ dzanie nadmiaru wilgoci do otoczenia. Natomiast wspólczynnik przejmowania wilgoci musi byc re¬ gulowany praca wentylatorów, czyli predkoscia czynnika suszacego oraz srednia temperatura czyn¬ nika suszacego.

W wyniku wprowadzenia sposobu suszenia ma¬ terialów wedlug wynalazku uzyskuje sie wyelimi¬ nowanie powstawania wad suszonego materialu — l 10 15 20 35 35 40 45 50 55 material po wysuszeniu zblizony jest postacia do materialu przed suszeniem, zwiekszenie intensyw¬ nosci suszenia 5 do 10-krotnie, a z tym zwiazane zmniejszenie nakladów robocizny na prowadzenie procesu suszenia ponad 2-krotnie, oszczednosc zu¬ zycia energii cieplnej ponad 50°/o, oszczednosc zu¬ zycia energii elektrycznej 10 do 15-krotnie.

Do stosowania tego sposobu opracowano urzadze¬ nie, które przedstawione jest na rysunku przedsta¬ wiajacym schemat ukladu elektrycznego. Uklad elektryczny urzadzenia do prowadzenia sposobu suszenia wedlug wynalazku sklada sie z dwóch "Ukladów regulacyjnych zapewniajacych utrzymanie dowolnie nastawionych wartosci, z których jeden do cyklicznych zmian temperatury czynnika susza¬ cego od nastawionej minimalnej do maksymalnej i ponownie minimalnej itd., a drugi do zapewnie¬ nia przejmowania takiej ilosci wilgoci jaka jest przemieszczana z suszonego materialu na powie¬ rzchnie oraz ukladu pomiarowego.

Uklad do cyklicznych zmian temperatury czyn¬ nika suszacego sklada sie z trójpolozeniowego re¬ gulatora temperatury 2, do którego jest podlaczo¬ ny czujnik termometrów oporowych 13, umieszczo¬ ny w komorze suszarni 31 oraz przekaznika 16 i stycznika 18, który powoduje otwarcie lub zamk¬ niecie zaworu 29 poprzez element wykonawczy 28.

Po nastawieniu zadanego zakresu temperatury czynnika suszacego na regulatorze 2, temperatura ta jest porównywana z temperatura panujaca w komorze suszarni i w zaleznosci od tego czy jest wieksza czy mniejsza zostaje otwarty lub zamknie¬ ty doplyw czynnika grzejnego. Jezeli temperatura czynnika suszacego w komorze suszarni 31 jest niz¬ sza od nastawy I regulatora 2, wówczas zwarte sa styki a-b i d-e, które spowoduja zalaczenie stycznika 18, który powoduje otwarcie zaworu grzejnego 29 poprzez czlon wykonawczy 28. Jezeli w czasie nagrzewania komory suszarni 31 wzrosnie róznica psychrometryczna ponad wartosc nastawio¬ na na'regulatorze 4, wówczas zalaczy sie stycznik 20, który swoim stykiem normalnie zwartym roz¬ wiera obwód sterowania stycznika 18 i spowoduje przerwanie procesu nagrzewania komory suszarni 31.

Taki sposób dzialania urzadzenia podyktowany jest tym, zeby nie dopuscic do nadmiernego wzro¬ stu róznicy psychrometrycznej w czasie nagrzewa¬ nia, co mogloby spowodowac zasuszenie materialu.

Jezeli temperatura czynnika suszacego jest wieksza od nastawy I regulatora 2, a mniejsza od nasta¬ wy II, wówczas rozwieraja sie styki a«-b, lecz proT ces nagrzewania przebiega dalej, poniewaz sa zwar¬ te styki normalnie zwarte przekaznika 16, które bocznikuja styki a-b regulatora 2. Jesli przy ta¬ kim polozeniu styków regulatora 2 zastanie wy¬ laczone ogrzewanie przez stycznik nawilzania 20, wówczas po zmniejszeniu sie róznicy psychrome¬ trycznej do wartosci zadanej nastepuje ponowne zalaczenie ogrzewania do momentu uzyskania tem¬ peratury maksymalnej okreslonej nastawa II re¬ gulatora 2. Jezeli temperatura czynnika suszacego jest wyzsza od nastaw I i II regulatora 2 wów¬ czas nastepuje dodatkowo rozwarcie styków d-e, które powoduja przerwanie procesu nagrzewania106 733 5 6 komory suszarni 31, a jednoczesnie zwieraja sie styki d-f, które powoduja zadzialanie przekaznika 16. Przekaznik 16 podtrzymuje sie swoim stykiem normalnie rozwartym i pozostaje w takim stanie do chwili, gdy spadnie temperatura czynnika su¬ szacego ponizej wartosci okreslonej nastawa I re¬ gulatora 2. Z chwila spadku temperatury ponizej minimalnej rozwieraja sie styki a^b, nastepuje wy¬ laczenie przekaznika 16 i cykl zaczyna sie od no¬ wa.

Uklad zapewniajacy przejmowanie wilgoci z po¬ wierzchni suszonego materialu w ilosci jaka jest prowadzona, sklada sie z trójpolozeniowego regu¬ latora temperatury 4, do którego w jedna galaz mostka wlaczony jest czujnik termometrów opo¬ rowych „mokry" 7 nawilzany ze zbiornika z woda 8, a w druga galaz czujnik termometru oporowego „suchy" 9 wraz z opornikiem 6 oraz stycznika 20 powodujacego otwieranie i zamykanie zaworu pary nawilzajacej 26 poprzez element wykonawczy 25, stycznika 19 powodujacego otwieranie i zamykanie kominków nawiewnó-wywiewnych 22 i 29 poprzez element wyWnawci^ 21 i stycznika 17* sterowa¬ nego przekaznikiem ptógrsmcwym 14 po wybtfe- niu odpowiedniego programu przelacznikiem 15, sluz4cego do uruchamiania i zatrzymywania wen¬ tylatora 35 napedzanego silnfkiem 24. iezeli rózni¬ ca psychrometryczna jest mniejsza od nastawy I regulatora 4, wówczas zwarte sa styki a-b, które powoduja zadzialanie stycznika 19, który spowo¬ duje otwarcie kominków nawiewno-wywiewnych 22, 23 poprzez element wykonawczy 21. Jezeli jed¬ nak róznica psychrometryczna bedzie mniejsza od nastawy I w okresie nagrzewania komory suszar¬ ni, to styk normalnie zwarty stycznika 18 uniemo¬ zliwia otwarcie kominków. Taka zaleznosc podyk¬ towana jest tym, ze w czasie nagrzewania bardzo szybko wzrasta róznica psychrometryczna i mijalo¬ by sie z celem odprowadzanie wilgoci na poczatku nagrzewania i nawilzanie w okresie koncowym.

Jezeli róznica psychrometryczna jest wieksza od nastawy I regulatora 4, a mniejsza od nastawy II, wówczas kominki pozostaja w polozeniu zamknie¬ tym, jak równiez nawilzanie, jest to tzw. strefa martwa. Jezeli róznica psychrometryczna jest wie¬ ksza od nastawy II regulatora 4, wówczas zwie¬ raja sie styki d-f, które powoduja zalaczenie stycz¬ nika 20, który uruchamia czlon wykonawczy 25 i otwiera sie zawór nawilzajacy 26, odbywa sie wówczas wpuszczanie pary poprzez rure nawilza¬ jaca 27 do komory suszarni 31. Przy nawilzaniu stycznik 20 swoim stykiem normalnie zwartym przerywa obwód sterowania stycznika 18 i zostaje przerwany proces nagrzewania.

Dla zapewnienia przejmowania wilgoci z po¬ wierzchni suszonego materialu w ilosci jaka jest prowadzona sluzy wentylator 35 napedzany silni¬ kiem 24, który jest uruchamiany stycznikiem 17.

Stycznik 17 pracuje wedlug programu • naniesione¬ go na krzywki przekaznika programowego 14 po wybraniu zadanego programu przelacznikiem 15.

Moze tutaj byc równiez zastosowany uklad dwóch przekazników czasowych. Jedno z polozen prze¬ lacznika 15 pozwala na zalaczenie wentylatora do pracy ciaglej. Ponadto niezaleznie od ustawionego programu wentylator pracuje ciagle podczas na¬ grzewania komory suszarni 31. Powodowane jest to stykiem normalnie rozwartym stycznika 18. . Do kontroli temperatury „suchej" i „mokrej" w komorze suszarni 31 sluzy miernik temperatury 3, do którego podlaczony jest Czujnik termometru oporowego „suchy" 12 i „tnókty" 10 nawilzany ze zbiornika z woda 11, poprjfcez przelacznik 5". Do kontroli róznicy temperatury miedzy powierzchnia a srodkiem suszonego materialu sluzy równiez miernik temperatury 3, do którego podlaczony Jest czujnik termometru oporowego 32, umieszczony w srodku suszonego materialu 33, poprzez przelacznik 5. Do zalaczenia napiecia do urzadzenia sluzy wy¬ lacznik 1.

Ponadto dla utrzymywania stalej róznicy mie¬ dzy powierzchnia zewnetrzna suszonego materialu a jego srodkiem sluzy zawór regulacyjny czynnika grzejnego 34 sterowany recznie.

Sposób suszenia wedlug wynalazku przedstawio¬ ny jest na przykladzie' suszenia tarcicy debowej o grubosci 28 mm o wilgotnosci poczatkowej "70f/o . do wilgotnosci koncowej 8*/t w suszarni komoro¬ wej do tarcicy. Przebieg suszenia jest nastepujacy: nai • trójpolozeniowym regulatorze temperatury 2 nastawic przyjeta temperature minimalna 55°C oraz maksymalna 65°C. Na trójpolozeniowym re¬ gulatorze temperatury 4 nastawic loznice psychro¬ metryczna równa 10°C, przelacznik 15 ustawic w polozeniu zapewniajacym prace ciagla wentylato¬ rów 35. Zawór czynnika grzejnego 34 otwieramy w stopniu zapewniajacym przyrost temperatury w komorze suszarni 31 od 55°C do 65°C w ciagu oko¬ lo 25 minut, co odpowiada przyjetej róznicy tem¬ peratury miedzy powierzchnia zewnetrzna a srod¬ kiem suszonej tarcicy równej 4°C. W takich wa¬ runkach suszona tarcica powinna pozostawac do chwili spadku wilgotnosci do 50°/t, co odpowiada czasowi suszenia okolo 6 godzin. Nastepnie prze¬ lacznikiem 15 wybieramy program pracy wentyla¬ torów zapewniajacy prace 0,6 przyjetego czasu trwania cyklu oraz postój wentylatorów 0,4 przy¬ jetego czasu trwania cyklu. Najkorzystniejszy czas trwania cyklu pracy wentylatorów zawiera sie od 60 do 300 sekund.

W tych warunkach suszona tarcica powinna po¬ zostawac do chwili spadku wilgotnosci do 40*/t, co odpowiada czasowi suszenia przez okoloT godziny.

Nastepnie przelacznikiem 15 wybieramy program zapewniajacy prace wentylatorów w okresie stu¬ dzenia w ukladzie 0,3 praca 0,7 postój przyjetego czasu trwania cyklu. W tych warunkach suszona tarcica powinna pozostawac do chwili spadku wil¬ gotnosci do 30°/o, co odpowiada czasowi suszenia okolo 4 godzin. Nastepnie przelacznikiem 15 wy¬ bieramy program zapewniajacy prace wentylato¬ rów w ukladzie 0,1 praca i 0,9 postój przyjetego czasu trwania cyklu. W tych warunkach suszona tarcica powinna pozostawac do chwili spadku wil¬ gotnosci do 8°/o, co odpowiada czasowi suszenia przez okoio 11 godzin, 10 15 20 25 30 35 45 50 55 00106 733 7 8 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób suszenia materialów zawierajacych wil¬ goc w suszarniach polegajacy na cyklicznym ogrze¬ waniu i studzeniu, znamienny tym, ze w czasie na¬ grzewania utrzymywana jest stala przyjeta rózni¬ ca temperatury miedzy powierzchnia zewnetrzna a srodkiem suszonego materialu na przestrzeni ca¬ lego cyklu nagrzewania oraz w czasie cyklu stu¬ dzenia utrzymywana jest równowaga pomiedzy ilo¬ scia przejmowanej wilgoci z powierzchni mate¬ rialu suszonego a iloscia przemieszczana z we¬ wnatrz na powierzchnie poprzez utrzymywanie okreslonej predkosci obiegu czynnika suszacego i okreslonej stalej róznicy psychrometrycznej. 2. Urzadzenie do suszenia konwekcyjnego, zna¬ mienne tym, ze posiada uklad regulacyjny do cy¬ klicznych zmian temperatury czynnika suszacego w nastawionym zakresie, w sklad którego wchodza regulator trójpolozeniowy temperatury (2) lub dwa regulatory dwupolózeniowe, do którego podlaczony jest czujnik termometru oporowego (13) oi*az prze¬ kaznik (16) i stycznik (18), który steruje czlonem wykonawczym (28) i (29) na doplywie czynnika grzejnego, uklad do utrzymywania zadanej stalej róznicy psychrometrycznej, który sklada sie z trój- polozeniowego regulatora temperatury (4), do które¬ go podlaczone sa czujniki termometrów oporowych (7), (9) oraz stycznika (19) do sterowania komin¬ ków (22), (23) poprzez element wykonawczy (21) i stycznika (20) do nawilzania czynnika suszacego, 5 uklad do regulowania predkosci obiegu czynnika suszacego w okresie studzenia, w sklad którego wchodzi przekaznik programowy (14) z naniesio¬ nym programem na krzywkach i przelacznik (15) lub zespól przekazników czasowych powodujacych zaprogramowana prace wentylatorów*, ukladu po¬ miarowego, w sklad którego wchodzi miernik tem¬ peratury (3), do którego podlaczone sa czujki ter¬ mometrów oporowych (10), (12) i (32) poprzez prze¬ lacznik (5) oraz zaworu regulujacego doplyw czyn¬ nika grzejnego (34) sterowanego recznie. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, posiadajace blo¬ kade, która zabezpiecza powierzchnie suszonego materialu przed zasuszaniem w czasie nagrzewa¬ nia* uniemozliwiajac odprowadzanie nadmiaru wil¬ goci w okresie wzrostu temperatury oraz przery¬ wajac proces nagrzewania gdy róznica psychrome- tryczna jest wieksza od zadanej, znamienne tym, ze posiada styk normalnie zwarty stycznika (18) wlaczony w obwód sterowania stycznika (19) oraz posiada styk normalnie zwarty stycznika (20) wla¬ czony w obwód sterowania stycznika (18). 15 20106 733

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób suszenia materialów zawierajacych wil¬ goc w suszarniach polegajacy na cyklicznym ogrze¬ waniu i studzeniu, znamienny tym, ze w czasie na¬ grzewania utrzymywana jest stala przyjeta rózni¬ ca temperatury miedzy powierzchnia zewnetrzna a srodkiem suszonego materialu na przestrzeni ca¬ lego cyklu nagrzewania oraz w czasie cyklu stu¬ dzenia utrzymywana jest równowaga pomiedzy ilo¬ scia przejmowanej wilgoci z powierzchni mate¬ rialu suszonego a iloscia przemieszczana z we¬ wnatrz na powierzchnie poprzez utrzymywanie okreslonej predkosci obiegu czynnika suszacego i okreslonej stalej róznicy psychrometrycznej.

2. Urzadzenie do suszenia konwekcyjnego, zna¬ mienne tym, ze posiada uklad regulacyjny do cy¬ klicznych zmian temperatury czynnika suszacego w nastawionym zakresie, w sklad którego wchodza regulator trójpolozeniowy temperatury (2) lub dwa regulatory dwupolózeniowe, do którego podlaczony jest czujnik termometru oporowego (13) oi*az prze¬ kaznik (16) i stycznik (18), który steruje czlonem wykonawczym (28) i (29) na doplywie czynnika grzejnego, uklad do utrzymywania zadanej stalej róznicy psychrometrycznej, który sklada sie z trój- polozeniowego regulatora temperatury (4), do które¬ go podlaczone sa czujniki termometrów oporowych (7), (9) oraz stycznika (19) do sterowania komin¬ ków (22), (23) poprzez element wykonawczy (21) i stycznika (20) do nawilzania czynnika suszacego, 5 uklad do regulowania predkosci obiegu czynnika suszacego w okresie studzenia, w sklad którego wchodzi przekaznik programowy (14) z naniesio¬ nym programem na krzywkach i przelacznik (15) lub zespól przekazników czasowych powodujacych zaprogramowana prace wentylatorów*, ukladu po¬ miarowego, w sklad którego wchodzi miernik tem¬ peratury (3), do którego podlaczone sa czujki ter¬ mometrów oporowych (10), (12) i (32) poprzez prze¬ lacznik (5) oraz zaworu regulujacego doplyw czyn¬ nika grzejnego (34) sterowanego recznie.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, posiadajace blo¬ kade, która zabezpiecza powierzchnie suszonego materialu przed zasuszaniem w czasie nagrzewa¬ nia* uniemozliwiajac odprowadzanie nadmiaru wil¬ goci w okresie wzrostu temperatury oraz przery¬ wajac proces nagrzewania gdy róznica psychrome- tryczna jest wieksza od zadanej, znamienne tym, ze posiada styk normalnie zwarty stycznika (18) wlaczony w obwód sterowania stycznika (19) oraz posiada styk normalnie zwarty stycznika (20) wla¬ czony w obwód sterowania stycznika (18). 15 20106 733