RU2045720C1 - Method of drying wood - Google Patents
Method of drying wood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2045720C1 RU2045720C1 SU5050922A RU2045720C1 RU 2045720 C1 RU2045720 C1 RU 2045720C1 SU 5050922 A SU5050922 A SU 5050922A RU 2045720 C1 RU2045720 C1 RU 2045720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- chamber
- drying
- pressure
- moisture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к деревообработке, а именно, к способам сушки древесины и других волокнистых материалов, и может быть использовано на предприятиях деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. The invention relates to woodworking, and in particular, to methods of drying wood and other fibrous materials, and can be used at enterprises of woodworking and other industries.
Различают естественный (атмосферный) и камерный способы сушки древесины. Атмосферная сушка производится в естественном, не подогреваемом искусственно воздухе. Камерная сушка осуществляется в камерах с искусственным нагреванием высушиваемого материала, интенсифицирующим испарение влаги из древесины. Distinguish between natural (atmospheric) and chamber methods of drying wood. Atmospheric drying is performed in natural, not artificially heated air. Chamber drying is carried out in chambers with artificial heating of the dried material, intensifying the evaporation of moisture from wood.
Основными проблемами при камерной сушке древесины являются
обеспечение эффективного подвода тепла к древесине;
ускорение процесса сушки;
снижение температуры нагрева древесины в процессе сушки;
снижение вредных воздействий процессов искусственной сушки на высушиваемый материал.The main problems with chamber drying of wood are
ensuring efficient heat supply to the wood;
acceleration of the drying process;
lowering the temperature of wood heating during the drying process;
reduction of harmful effects of artificial drying processes on the dried material.
Рациональный подвод тепла к древесине должен обеспечить необходимую скорость испарения влаги, равномерность нагревания всей массы материала, снижение потерь тепла в окружающую среду. Скорость сушки зависит от интенсивности теплопередачи к древесине и температуры нагрева. Однако повышение температуры нагрева снижает качество древесины, оказывает повреждающее воздействие на органические составляющие материала. Качество древесины зависит также от правильной организации технологических процессов сушки, снижающих остаточные напряжения, коробление и другие повреждения материала, возникающие вследствие интенсивного теплового воздействия. The rational supply of heat to the wood should provide the necessary rate of moisture evaporation, uniform heating of the entire mass of material, and reduction of heat loss to the environment. The drying speed depends on the intensity of heat transfer to the wood and the heating temperature. However, an increase in the heating temperature reduces the quality of the wood and has a damaging effect on the organic components of the material. The quality of wood also depends on the proper organization of drying processes that reduce residual stresses, warping and other damage to the material resulting from intense heat exposure.
Снижение температуры нагрева может быть достигнуто при сушке древесины в вакуумной камере. Понижение давления снижает температуру кипения воды, содержащейся в древесине, при этом сохраняется интенсивность ее испарения. Снятие остаточных напряжений, возникающих в древесине в процессе сушки, осуществляется процессом влаготеплообработки поверхности дерева в конце процесса сушки, которая производится путем обдува древесины водяным паром. Lowering the heating temperature can be achieved by drying the wood in a vacuum chamber. Lowering the pressure reduces the boiling point of the water contained in the wood, while maintaining the intensity of its evaporation. The removal of residual stresses arising in the wood during the drying process is carried out by the process of moisture heat treatment of the wood surface at the end of the drying process, which is carried out by blowing wood with water vapor.
Для защиты от коробления пиломатериалов в процессе сушки используют методы и средства, фиксирующие доски в штабеле с помощью различных зажимных устройств. To protect against warping of lumber during the drying process, methods and means are used that fix the boards in the stack using various clamping devices.
Известен, например, способ сушки пиломатериалов в вакуумной камере [1] заключающийся в том, что штабель пиломатериалов помещают в вакуумную камеру, прогревают штабель паром или горячим воздухом при атмосферном давлении в камере до заданной температуры, затем прогрев прекращают, камеру вакуумируют и выдерживают при пониженном давлении до тех пор, пока происходит испарение влаги из древесины за счет тепла, накопленного древесиной при нагревании. Затем давление в камере повышают до атмосферного, опять прогревают штабель паром или горячим воздухом и повторяют процесс вакуумирования. A known method, for example, of drying lumber in a vacuum chamber [1] is that a stack of lumber is placed in a vacuum chamber, the stack is heated with steam or hot air at atmospheric pressure in the chamber to a predetermined temperature, then heating is stopped, the chamber is evacuated and kept at low pressure until the evaporation of moisture from the wood due to the heat accumulated by the wood when heated. Then the pressure in the chamber is increased to atmospheric pressure, the stack is again heated up with steam or hot air, and the process of evacuation is repeated.
Описанный способ характеризуется цикличностью процесса сушки с чередующимися периодами нагрева при атмосферном давлении, откачки камеры, собственно сушки при низком давлении и повышения давления после прекращения выпаривания влаги из древесины, вследствие ее остывания. Процесс сушки в описанном цикле занимает менее 30% времени цикла, поэтому общая продолжительность сушки велика. The described method is characterized by the cyclical nature of the drying process with alternating periods of heating at atmospheric pressure, pumping the chamber, drying itself at low pressure and increasing pressure after the evaporation of moisture from the wood has ceased due to its cooling. The drying process in the described cycle takes less than 30% of the cycle time, so the total drying time is long.
Известен способ сушки пиломатериалов в вакуумной камере [2] который заключается в том, что штабель пиломатериалов помещают между электродами высокочастотного колебательного контура, нагревают древесину за счет диэлектрических потерь и вакуумируют камеру до заданного остаточного давления. В данном способе процесс нагревания и сушки в вакууме осуществляют непрерывно и общая продолжительность сушки существенно сокращается. A known method of drying lumber in a vacuum chamber [2] which consists in the fact that a stack of lumber is placed between the electrodes of the high-frequency oscillating circuit, the wood is heated due to dielectric losses and the chamber is evacuated to a predetermined residual pressure. In this method, the process of heating and drying in vacuum is carried out continuously and the total drying time is significantly reduced.
Однако для реализации данного способа требуются достаточно сложное, дорогостоящее высокочастотное оборудование, специальная защита от вредного воздействия электромагнитных полей большой мощности и самое главное при реализации способа велики непроизводительные потери энергии. Это связано с тем, что на нагрев древесины расходуется лишь активная составляющая мощности, которая в лучшем случае не превышает 40% общего расхода электроэнергии. Реактивная составляющая (60% и более) рассеивается в окружающем пространстве. However, the implementation of this method requires quite complex, expensive high-frequency equipment, special protection from the harmful effects of electromagnetic fields of high power, and most importantly, when implementing the method there are large unproductive energy losses. This is due to the fact that only the active component of power is spent on heating wood, which at best does not exceed 40% of the total energy consumption. The reactive component (60% or more) is scattered in the surrounding space.
Известен также способ влаготеплообработки пиломатериалов для снятия остаточных внутренних напряжений, осуществляемый путем обдува штабеля насыщенным водяным паром через увлажнительные трубы, расположенные в сушильной камере [3]
Однако такая влаготеплообработка возможна при укладке пиломатериалов в штабель на прокладках, образующих в объеме штабеля каналы для прохода воздуха (и пара) при обдуве штабеля.There is also a method of moisture and heat treatment of lumber to relieve residual internal stresses, carried out by blowing the stack with saturated water vapor through humidification pipes located in the drying chamber [3]
However, such heat and heat treatment is possible when laying lumber in a stack on gaskets forming channels in the volume of the stack for air (and steam) passage when blowing the stack.
При плотной укладке слоев пиломатериала в штабеле при нагреве древесины, например, нагревательными панелями, каналов для прохода пара в объеме штабеля не образуется, поэтому обдув внешней поверхности штабеля паром бесполезен, так как пар не может проникнуть внутрь штабеля и увлажнить каждую доску в его объеме. When the layers of lumber are stacked tightly in the stack when wood is heated, for example, by heating panels, there are no channels for the passage of steam in the volume of the stack, therefore, steam blowing off the outer surface of the stack is useless, since the steam cannot penetrate the stack and moisten each board in its volume.
Известен способ сушки пиломатериалов в вакуумной камере с использованием в качестве источника тепла нагревательных панелей [4] заключающийся в том, что пиломатериал помещают в камеру, нагревают с помощью панелей и вакуумируют камеру. A known method of drying lumber in a vacuum chamber using heating panels as a heat source [4] is that the lumber is placed in a chamber, heated by panels and vacuum chamber.
Однако при использовании этого способа невозможно регулировать влажность среды в камере в процессе сушки и производить влаготеплообработку пиломатериала в камере в процессе и по окончании процесса сушки. However, when using this method, it is impossible to control the humidity in the chamber during the drying process and to heat-treat the lumber in the chamber during and after the drying process.
Задачей изобретения является создание способа сушки древесины, обеспечивающего значительное ускорение процесса сушки при одновременном повышении качества высушенной древесины и эффективности процесса в целом. The objective of the invention is to create a method of drying wood, which significantly accelerates the drying process while improving the quality of dried wood and the efficiency of the process as a whole.
Это достигается тем, что древесину помещают в вакуумную камеру, предварительно нагревают в ней при атмосферном давлении, затем камеру вакуумируют, сушат древесину в разреженной среде, после чего производят ее влаготеплообработку для снятия остаточных внутренних напряжений. This is achieved by the fact that the wood is placed in a vacuum chamber, pre-heated in it at atmospheric pressure, then the chamber is evacuated, the wood is dried in a rarefied medium, and then it is subjected to moisture heat treatment to relieve residual internal stresses.
В предложенном способе сушки после предварительного нагревания древесины вакуумную камеру откачивают и одновременно подают в нее атмосферный воздух, устанавливают режим динамического равновесия, который поддерживают в течение всего процесса сушки, при достижении древесиной заданной величины остаточной влажности прекращают откачку камеры и подачу в нее атмосферного воздуха, а подвод тепла к древесине продолжают до повышения относительной влажности среды в вакуумной камере до состояния насыщения и выдерживают древесину в этой среде в течение времени, необходимого для осуществления процесса влаготеплообработки. In the proposed drying method, after pre-heating the wood, the vacuum chamber is pumped out and atmospheric air is fed into it, a dynamic equilibrium mode is established, which is maintained during the entire drying process, when the wood reaches a predetermined residual moisture value, the chamber is pumped out and atmospheric air is supplied to it, and the heat supply to the wood continues until the relative humidity of the medium in the vacuum chamber rises to a saturation state and the wood is held in this environment during the time necessary for the implementation of the process of moisture heat treatment.
Это обеспечивает значительное ускорение процесса сушки при одновременном повышении качества высушенной древесины и эффективности процесса в целом. This provides a significant acceleration of the drying process while improving the quality of dried wood and the efficiency of the process as a whole.
Целесообразно режим динамического равновесия поддерживать при давлении 50-150 мм рт.ст. Это дает возможность поддерживать температуру кипения свободной влаги в древесине в процессе сушки на уровне 40-60оС, т.е. реализовать низкотемпературный режим сушки.It is advisable to maintain the dynamic equilibrium mode at a pressure of 50-150 mm Hg. This makes it possible to maintain the free moisture boiling in the wood during the drying process at 40-60 ° C, i.e. realize low temperature drying.
Перед вакуумированием камеры древесину предварительно прогревают до температуры в среднем сечении доски, превышающей температуру кипения воды при давлении динамического равновесия на 10-20оС.Before evacuation chamber timber previously heated to a temperature in the middle section of the board greater than the boiling point of water at the pressure of dynamic equilibrium at 10-20 ° C.
Это позволяет создать в древесине режим перегретой жидкости, которая при вакуумировании вскипает во всем объеме древесины, при этом давление паров выталкивает часть влаги через поры дерева в жидком виде, что снижает энергозатраты на сушку. This allows you to create a regime of superheated liquid in the wood, which, when evacuated, boils in the entire volume of wood, while the vapor pressure pushes part of the moisture through the pores of the wood in liquid form, which reduces the energy consumption for drying.
Способ сушки древесины заключается в следующем. The method of drying wood is as follows.
Древесину укладывают в штабель, например на платформу, между слоями древесины размещают нагревательные панели, платформу со штабелем помещают в вакуумную камеру и подключают панели к источнику тепла, Включив нагревательные панели, древесину прогревают при атмосферном давлении на всю толщину до заданной температуры. Температуру можно определить при помощи термопар или других температурных датчиков, размещенных на поверхности древесины или внутри ее в специально высверленных отверстиях. The wood is stacked, for example, on a platform, heating panels are placed between the layers of wood, the platform with the stack is placed in a vacuum chamber and the panels are connected to a heat source.When the heating panels are turned on, the wood is heated at full pressure to atmospheric pressure to a predetermined temperature. The temperature can be determined using thermocouples or other temperature sensors placed on the surface of the wood or inside it in specially drilled holes.
После предварительного прогрева древесины вакуумную камеру откачивают до заданного давления, открывают подачу атмосферного воздуха и устанавливают режим динамического равновесия при выбранном давлении в камере. Прокачка атмосферного воздуха через вакуумную камеру при пониженном давлении динамического равновесия позволяет регулировать параметры среды в вакуумной камере в соответствии с требованиями технологического процесса сушки в зависимости от породы, сортимента и влажности древесины. After preliminary heating of the wood, the vacuum chamber is pumped out to a predetermined pressure, the supply of atmospheric air is opened, and the dynamic equilibrium mode is established at the selected pressure in the chamber. Pumping atmospheric air through a vacuum chamber at a reduced pressure of dynamic equilibrium allows you to adjust the parameters of the environment in the vacuum chamber in accordance with the requirements of the drying process, depending on the species, range and moisture content of wood.
Режим динамического равновесия при прокачке камеры поддерживают в диапазоне 50-150 мм рт.ст. (6,6-20 кПа). Это позволяет использовать для длительной работы на выбранном режиме водокольцевые вакуум-насосы, способные откачивать воздух с любым содержанием влаги и других примесей. Снижение давления динамического равновесия ниже 50 мм рт.ст. требует применения поршневых или золотниковых вакуум-насосов, которые не могут откачивать переувлажненный воздух. Поддержанием низкого давления равновесия снижают температуру кипения влаги в древесине и реализуют низкотемпературный режим сушки, благоприятный для качества высушенной древесины. The dynamic equilibrium mode when pumping the camera is maintained in the range of 50-150 mm Hg. (6.6-20 kPa). This makes it possible to use liquid ring vacuum pumps for continuous operation in the selected mode, capable of pumping air with any moisture content and other impurities. The decrease in pressure of dynamic equilibrium below 50 mm Hg It requires the use of piston or spool-type vacuum pumps that cannot pump out waterlogged air. By maintaining a low pressure, equilibria reduce the boiling point of moisture in the wood and realize a low-temperature drying regime favorable for the quality of dried wood.
Температуру кипения свободной влаги в древесине в указанном диапазоне изменяют от 40 до 60оС, для обеспечения выпаривания влаги из древесины в процессе сушки температуру нагревательных панелей поддерживают на 10-20оС выше температуры кипения влаги. Повышение давления динамического равновесия выше 150 мм повышает температуру кипения влаги в древесине и требует соответствующего повышения температуры в нагревательных панелей, что ведет к снижению качества древесины.Boiling temperature of the free moisture in the wood in this range varied from 40 to 60 ° C, to ensure evaporation of moisture from the wood during the drying temperature of the heating panels is maintained at 10-20 ° C above the boiling point of water. Increasing the pressure of dynamic equilibrium above 150 mm increases the boiling point of moisture in the wood and requires a corresponding increase in temperature in the heating panels, which leads to a decrease in the quality of wood.
Откачка камеры с одновременной подачей в нее атмосферного воздуха (прокачка) нужна для частичного отвода паров из внутренней полости камеры. Остальную влагу отводят из камеры путем конденсации ее на стенках камеры или на поверхности специального конденсатора внутри камеры и сбора ее в конденсатосборник в нижней части камеры. Регулирование расхода воздуха при прокачке позволяет регулировать влажность среды, окружающей штабель в процессе сушки. Pumping the chamber while supplying atmospheric air into it (pumping) is necessary for the partial removal of vapors from the inner cavity of the chamber. The remaining moisture is removed from the chamber by condensing it on the walls of the chamber or on the surface of a special condenser inside the chamber and collecting it in a condensate collector in the lower part of the chamber. Regulation of air flow during pumping allows you to adjust the humidity of the environment surrounding the stack during the drying process.
Внешние слои древесины высыхают быстрее чем внутренние, происходит их усушка (усадка) и в древесине возникают внутренние напряжения, вызывающие деформацию и растрескивание материала. Эти напряжения снимают влаготеплообработкой, т.е. искусственным увлажнением внешних слоев при повышенной температуре. Для ее осуществления откачку камеры и подачу атмосферного воздуха прекращают, а нагрев продолжают. Остаточная влага, испаряясь из древесины, насыщает среду, окружающую штабель в камере до 100% относительной влажности. При этом значении влажности и при повышенной температуре древесину выдерживают в течение нескольких часов, обычно 2-6 для разных пород и сортимента. За это время влажность по толщине выравнивается и внутренние напряжения снимаются. The outer layers of wood dry faster than the inner ones, they shrink (shrink) and internal stresses occur in the wood, causing deformation and cracking of the material. These stresses are removed by heat and heat treatment, i.e. artificial wetting of the outer layers at elevated temperatures. For its implementation, the pumping of the chamber and the supply of atmospheric air are stopped, and heating is continued. Residual moisture, evaporating from the wood, saturates the environment surrounding the stack in the chamber to 100% relative humidity. At this value of humidity and at elevated temperature, the wood can withstand for several hours, usually 2-6 for different species and assortment. During this time, the moisture levels in thickness and the internal stresses are removed.
Влаготеплообработка может быть как промежуточной в процессе сушки, так и окончательной в ее конце. Moisture and heat treatment can be both intermediate in the drying process, and final at its end.
Предварительный нагрев древесины при атмосферном давлении в начале сушки до температуры, превышающей температуру кипения при выбранном давлении динамического равновесия на 10-20о, приводит к тому, что при откачке до заданного давления большое количество свободной влаги, содержащейся в древесине в начале сушки, оказывается в режиме перегретой жидкости. При падении давления она вскипает во всем объеме древесины и часть ее в жидком виде выталкивается давлением паров в полость камеры. Этот процесс позволяет сэкономить некоторое количество энергии, которая потребовалась бы на испарение этой жидкости в дальнейшем процессе сушки.Preheating of the wood at atmospheric pressure at the beginning of drying, to a temperature above the boiling point at a selected pressure in the dynamic equilibrium of 10-20 leads to the fact that while evacuating to a large amount of free moisture predetermined pressure contained in the wood at the beginning of drying, it is in superheated liquid mode. When pressure drops, it boils in the entire volume of wood and part of it in liquid form is pushed out by vapor pressure into the chamber cavity. This process allows you to save some amount of energy that would be required for the evaporation of this liquid in the further drying process.
Способ применим для ускоренной сушки древесины на предприятиях деревообрабатывающей промышленности. Широкое использование этого способа обусловлено следующими его преимуществами. Он может быть осуществлен в любой, простейшей по конструкции, вакуумной камере. Ускорение процесса вакуумной сушки в 10-15 раз по сравнению с камерной сушкой при атмосферном давлении, которое вызвано тем, что гидросопротивление пористой структуры древесины прохождению паров воды в десятки раз ниже, чем при движении влаги к поверхности в жидком виде, что имеет место при обычной камерной сушке при атмосферном давлении. Процесс сушки происходит при низкой температуре, как правило, при 50-70оС, что позволяет сохранить высокое качество материала. Равномерный подвод тепла от нагревательных панелей к поверхности древесины по всему объему штабеля повышает равномерность сушки древесины и обеспечивает малые потери тепла в окружающую среду, так как тепло передается каждой точке поверхности древесины при непосредственном контакте, а конвективный теплосъем с боковых поверхностей штабеля ничтожен, так как процесс идет в разреженной среде вакуумной камеры. Кроме того, прокачка камеры в процессе сушки позволяет легко регулировать параметры технологических режимов для разных пород и сортимента, а остановка прокачки дает возможность проводить влаготеплообработку без применения специальных увлажняющих устройств и внешних источников насыщенного пара.The method is applicable for accelerated drying of wood at the enterprises of the woodworking industry. The widespread use of this method is due to the following advantages. It can be implemented in any, simplest in design, vacuum chamber. Acceleration of the vacuum drying process by 10-15 times compared with chamber drying at atmospheric pressure, which is caused by the fact that the hydroresistance of the porous structure of wood to the passage of water vapor is ten times lower than when the moisture moves to the surface in liquid form, which occurs during normal chamber drying at atmospheric pressure. The drying process takes place at low temperature, typically at 50-70 C, thus preserving the high quality material. A uniform heat supply from the heating panels to the wood surface throughout the entire volume of the stack increases the uniformity of wood drying and ensures low heat loss to the environment, since heat is transferred to each point on the wood surface in direct contact, and convective heat removal from the side surfaces of the stack is negligible, since the process goes in a rarefied environment of a vacuum chamber. In addition, pumping the chamber during the drying process makes it easy to adjust the parameters of technological modes for different breeds and assortment, and stopping the pumping makes it possible to carry out moisture and heat treatment without the use of special moisturizing devices and external sources of saturated steam.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5050922 RU2045720C1 (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | Method of drying wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5050922 RU2045720C1 (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | Method of drying wood |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2045720C1 true RU2045720C1 (en) | 1995-10-10 |
Family
ID=21608624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5050922 RU2045720C1 (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | Method of drying wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2045720C1 (en) |
-
1992
- 1992-07-02 RU SU5050922 patent/RU2045720C1/en active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 1. Пейч Н. Н., Бороненко З. В. Справочник по сушке древесины, М.: Гослесбумиздат, 1961. * |
| 2. Горяев А. А. "Вакуумно-диэлектрические сушильные камеры", М.: Лесная промышленность, 1985. * |
| 3. Серговский П. С. "Гидротермическая обработка и консервирование древесины", М,: Лесная промышленность, 1975. * |
| 4. Патент США N 4017980, кл. F 26B 5/04, опублик. 1978. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4343095A (en) | Pressure dryer for steam seasoning lumber | |
| CN1135355C (en) | Method for drying saw timber and device for implementing said method | |
| US5852880A (en) | Method of drying lumber | |
| US3921309A (en) | Method of drying lumber | |
| CA2374975A1 (en) | Method of drying wood and a system therefor | |
| CN107036394B (en) | A kind of vacuum drying method of nanmu plate | |
| US1678559A (en) | Drying materials | |
| JP3813690B2 (en) | Dimensional stabilization treatment method for wood | |
| RU2045720C1 (en) | Method of drying wood | |
| WO2000067970A1 (en) | Method and apparatus for drying material | |
| US20130081300A1 (en) | Vacuum cycling drying | |
| CA2612159A1 (en) | Method for the treatment of wood or wood products | |
| RU2255276C2 (en) | Method of drying wood | |
| RU2110026C1 (en) | Method, device and heater for drying wood | |
| JP3401462B2 (en) | Wood drying method and equipment | |
| RU2228498C2 (en) | Method for wood drying | |
| CN108224924B (en) | Drying and shaping device and shaping and drying method thereof | |
| JP5312154B2 (en) | Wood board drying treatment method | |
| JP2017140757A (en) | Wood processing method | |
| Galyavetdinov et al. | Study of the speed of vacuum drying of pre-heated wood | |
| JP2009085542A (en) | Wood drying method | |
| RU2277211C1 (en) | Method of wood drying | |
| RU2105256C1 (en) | Vacuum-convective wood-drying chamber | |
| RU2304264C1 (en) | Method of combined wood drying | |
| RU2186305C2 (en) | Method of lumber drying |