RU2099656C1

RU2099656C1 - Lumber drying method

Info

Publication number: RU2099656C1
Authority: RU
Inventors: Н.В. Василенко; В.Н. Кундель; В.С. Злобин; А.Г. Коннов
Original assignee: Сибирская аэрокосмическая академия
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: woodworking industry. SUBSTANCE: direction of heat carrier flow in process of lumber drying is changed for opposite direction at least 3-5 times in process of drying. Ratio of heat carrier delivery time in forward and reverse directions is 0.5-1.5. EFFECT: improved quality of drying. 3 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к области сушки пиломатериалов в камерах, в частности к области высокочастотной сушки пиломатериалов и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности. The invention relates to the field of drying lumber in chambers, in particular to the field of high-frequency drying of lumber and can be used in the woodworking industry.

Известен и широко применяется способ сушки пиломатериалов в камере током высокой частоты в сочетании с конвективной сушкой [1]
Недостатком этого способа является интенсивное испарение влаги с поверхности, неравномерность влагосодержания по толщине пиломатериала и снижение качества пиломатериалов при сушке.Known and widely used is the method of drying lumber in the chamber by high-frequency current in combination with convective drying [1]
The disadvantage of this method is the intensive evaporation of moisture from the surface, the unevenness of moisture content over the thickness of the lumber and the decrease in the quality of lumber during drying.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому способу сушки пиломатериалов является способ, включающий их диэлектрический нагрев в сушильной камере и дополнительную циркуляцию сушильного агента со скоростью 0,2-1,5 м/c [2]
Недостатком такого способа сушки пиломатериала является неравномерное распределение влажности по поверхности пиломатериала в штабеле в процессе сушки вследствие организации однонаправленного движения теплоносителя через штабель. Так при соприкосновении сухого теплоносителя с влажными пиломатериалом на начальном участке наблюдается интенсивное испарение влаги с поверхности сушимого материала. По мере продвижения через штабель теплоноситель насыщается влагой, что ведет к снижению градиента потенциала массопереноса в пограничном слое теплоносителя и, как следствие, к снижению интенсивности массопереноса. Таким образом по окончании процесса сушки пиломатериалы на начальном участке контактирования с теплоносителем имеют влагосодержание значительно ниже, чем в области заключительной стадии контактирования. Это является характерной особенностью рассматриваемого способа сушки. Достижение заданного уровня влагосодержания в области заключительной стадии контактирования теплоносителя со штабелем материала приводит к пересушиванию области штабеля, соответствующей начальной стадии контактирования сушильного агента с пиломатериалом. Это обстоятельство приводит к росту тепловых потерь, а также возникновению градиента влагосодержания по сечению пиломатериала, что способствует росту внутренних напряжений, трещин и деформаций. Таким образом, организация однонаправленного движения теплоносителя приводит к дополнительным тепловым потерям, неравномерному распределению влагосодержания в сушимом материале на заключительной стадии процесса сушки и к снижению качества высушенных пиломатериалов.The closest effect to the proposed method for drying lumber is a method that includes dielectric heating in a drying chamber and additional circulation of the drying agent at a speed of 0.2-1.5 m / s [2]
The disadvantage of this method of drying lumber is the uneven distribution of moisture on the surface of the lumber in the stack during the drying process due to the organization of unidirectional movement of the coolant through the stack. So, when a dry coolant comes into contact with wet lumber, an intensive evaporation of moisture from the surface of the dried material is observed in the initial section. As you move through the stack, the coolant is saturated with moisture, which leads to a decrease in the gradient of the mass transfer potential in the boundary layer of the coolant and, as a result, to a decrease in the mass transfer intensity. Thus, at the end of the drying process, the lumber in the initial section of contact with the coolant has a moisture content significantly lower than in the region of the final stage of contacting. This is a characteristic feature of the drying method under consideration. Achieving a predetermined level of moisture content in the region of the final stage of contacting the coolant with the stack of material leads to an overdrying of the stack region corresponding to the initial stage of contacting the drying agent with lumber. This circumstance leads to an increase in heat loss, as well as the appearance of a moisture content gradient over the lumber cross section, which contributes to the growth of internal stresses, cracks and deformations. Thus, the organization of unidirectional movement of the coolant leads to additional heat loss, uneven distribution of moisture content in the dried material at the final stage of the drying process and to reduce the quality of dried lumber.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества сушки пиломатериалов и возможность получения качественного пиломатериала из мореной древесины с одновременной экономией энергоресурсов за счет выравнивания влагосодержания сушимого пиломатериала по направлению движения теплоносителя. The objective of the present invention is to improve the quality of drying of lumber and the possibility of obtaining high-quality lumber from stained wood while saving energy by equalizing the moisture content of the dried lumber in the direction of movement of the coolant.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе сушки пиломатериалов путем их диэлектрического нагрева и подачи теплоносителя со скоростью 0,2-1,5 м/с направление потока теплоносителя относительно материала в процессе сушки меняют на противоположное не менее 3-5 раз, при этом соотношение времени подачи теплоносителя в прямом и обратном направлениях составляет 0,5-1,5. The solution to this problem is achieved by the fact that in the known method of drying lumber by dielectric heating and supplying coolant at a speed of 0.2-1.5 m / s, the direction of flow of the coolant relative to the material during drying is changed to the opposite at least 3-5 times, with this ratio of the flow time of the coolant in the forward and reverse directions is 0.5-1.5.

В результате использования предлагаемого способа сушки пиломатериала разница влагосодержания в направлении движения теплоносителя составляет 0,5-1,0% в отличие от традиционного способа, где соответствующая разница влагосодержания составляет 20-30% В результате повышается качество высушиваемого пиломатериала за счет отсутствия характерных трещин, а также за счет отсутствия продольных и поперечных деформаций доски. As a result of using the proposed method for drying lumber, the moisture content difference in the direction of movement of the coolant is 0.5-1.0%, in contrast to the traditional method, where the corresponding moisture content difference is 20-30%. As a result, the quality of the dried lumber increases due to the absence of characteristic cracks, and also due to the absence of longitudinal and transverse deformations of the board.

На фиг.1 представлена установка для реализации способа сушки пиломатериалов; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 штабель пиломатериалов. Figure 1 presents the installation for implementing the method of drying lumber; in Fig.2 a section aa in Fig.1, in fig. 3 stack of lumber.

Установка состоит из сушильной камеры 1, в которую помещают тележку 2 со штабелем пиломатериалов 3. Тележка 2 снабжена поворотным механизмом 4. Штабель пиломатериалов 3 на тележке 2 жестко фиксируют зажимами 5, выполненными из неметаллического материала. Сушильная камера 1 снабжена высокочастотными электродами 6, патрубками 7 и 8 для протока теплоносителя и герметично закрывающейся крышкой 9. The installation consists of a drying chamber 1, in which a trolley 2 with a stack of lumber is placed 3. The trolley 2 is equipped with a rotary mechanism 4. The stack of lumber 3 on the trolley 2 is rigidly fixed with clamps 5 made of non-metallic material. The drying chamber 1 is equipped with high-frequency electrodes 6, nozzles 7 and 8 for the coolant duct and a hermetically sealed lid 9.

Способ осуществляют следующим образом. Штабель пиломатериалов 3 формируют на тележке 2 и жестко фиксируют на ней в зажимах 5. Далее штабель помещают в сушильную камеру 1 между электродами 6 высокочастотного конденсаторе. Камеру 1 герметично закрывают крышкой 9 и включают генератор. Одновременно производят обдув штабеля воздухом с температурой 40-65^oC со скоростью 0,2-1,5 м/с через патрубки 7 и 8. По мере высыхания начального участка контактирования штабеля с теплоносителем производили изменение направленности потока теплоносителя относительно штабеля путем его поворота на 180^o. Для этого тележка 2 дополнительно снабжена поворотным механизмом 4, включающим злектродвигатель и редуктор. Сушку ведут до конечной влажности материала 9% В процессе эксперимента измеряют распределение влажности по штабелю по ходу течения теплоносителя. По мере окончания сушки проводят осмотр высушенных пиломатериалов и фиксируют обнаруженные дефекты.The method is as follows. A stack of lumber 3 is formed on the trolley 2 and rigidly fixed on it in the clamps 5. Next, the stack is placed in the drying chamber 1 between the electrodes 6 of the high-frequency capacitor. The chamber 1 is sealed with a lid 9 and the generator is turned on. At the same time, blowing the stack with air at a temperature of 40-65 ^o C at a speed of 0.2-1.5 m / s through nozzles 7 and 8. As the initial section of contacting the stack with the coolant dried out, the direction of flow of the coolant relative to the stack was changed by turning it on 180 ^o . For this, the trolley 2 is additionally equipped with a rotary mechanism 4, including an electric motor and a gearbox. Drying is carried out to a final moisture content of 9%. During the experiment, the moisture distribution over the stack is measured along the flow of the coolant. As the drying process is completed, the dried lumber is inspected and the detected defects are recorded.

Распределение и циркуляция потоков теплоносителя в штабеле, а также закономерности его обмена влагой с высушиваемым пиломатериалом определяет интенсивность обмена влагой поверхности пиломатериала и теплоносителя и, следовательно, скорость удаления влаги с поверхности пиломатериала. В то же время в процессе сушки желательно иметь минимальный перепад влажности по сечению высушиваемого пиломатериала. Предлагаемый способ сушки позволяет в полной мере использовать закономерности движения теплоносителя по каналам штабеля и его влагообмена с поверхностью высушиваемого материала для выравнивания поверхностной влажности высушиваемых материалов в процессе сушки, а также поддержания на требуемом минимальном уровне градиента влажности по сечению пиломатериалов. При организации изменения направления обдува штабеля теплоносителем путем его вращения относительно потока теплоносителя обмен влагой в системе теплоноситель-поверхность пиломатериалов носит периодический характер. Первоначально при движении воздуха в штабеле высокий градиент влажности приводит к интенсивному испарению влаги с поверхности высушиваемых пиломатериалов и его насыщению влагой. Далее по мере продвижения теплоносителя по штабелю происходит снижение интенсивности поверхностного испарения вследствие насыщения сушильного агента влагой на начальном участие контактирования с высушиваемым пиломатериалом, что ведет к снижению скорости сушки и неравномерному распределению влажности по штабелю в процессе сушки. При повороте штабеля относительно потока теплоносителя на 180^o происходит изменение направления обдува штабеля пиломатериалов на противоположное. При этом теплоноситель также начинает движение через области штабеля с повышенной поверхностной влажностью и также насыщается испаряющейся с поверхности влагой, но далее насыщенный влагой теплоноситель контактирует с областью штабеля, имеющей более низкую поверхностную влажность пиломатериалов. При этом происходит увлажнение пересушенных участков поверхности высушиваемых пиломатериалов, а также выравнивание градиента влажности по сечению пиломатериалов, что в свою очередь снижает уровень напряжений в древесине и предотвращает образование трещин. Периодическое вращение штабеля пиломатериалов в процессе его сушки позволяет поддерживать интенсивность сушки на высоком уровне в течение всего периода сушки, т.к. при повороте штабеля происходит контактирование сухого теплоносителя с участком штабеля, имеющим максимальную влажность, т.е. градиент влажности в системе теплоноситель-поверхность пиломатериалов поддерживается постоянно в течение всего периода сушки на высоком уровне, что соответственно интенсифицирует массоперенос в пограничном слое теплоносителя и способствует сокращению общего периода сушки. Таким образом периодическое вращение штабеля в процессе сушки относительно потока теплоносителя способствует выравниванию влажности в штабеле в процессе сушки, что ведет к повышению качества высушиваемых материалов, а также экономии энергии за счет интенсификации сушки при повороте штабеля относительно потока теплоносителя.The distribution and circulation of the coolant flows in the stack, as well as the patterns of its moisture exchange with the dried lumber, determines the moisture exchange rate of the surface of the lumber and the coolant and, therefore, the rate of moisture removal from the surface of the lumber. At the same time, during the drying process, it is desirable to have a minimum moisture difference over the cross section of the dried lumber. The proposed method of drying allows you to fully use the laws of motion of the coolant along the channels of the stack and its moisture exchange with the surface of the material to be dried to equalize the surface humidity of the materials to be dried during the drying process, as well as to maintain at a required minimum level of a moisture gradient over the lumber cross-section. When organizing a change in the direction of blowing a stack of coolant by rotating it relative to the flow of coolant, the moisture exchange in the system of coolant-surface of the sawn timber is periodic. Initially, when air moves in a stack, a high humidity gradient leads to intensive evaporation of moisture from the surface of the dried lumber and its saturation with moisture. Further, as the coolant moves along the stack, the surface evaporation rate decreases due to saturation of the drying agent with moisture at the initial participation of contact with the dried lumber, which leads to a decrease in the drying speed and an uneven distribution of moisture over the stack during the drying process. When the stack is rotated relative to the coolant flow by 180 ^° , the direction of blowing of the stack of sawn timber is reversed. In this case, the coolant also begins to move through the stack areas with increased surface humidity and is also saturated with moisture evaporating from the surface, but then the moisture-saturated coolant contacts the stack area having lower surface moisture of the sawn timber. In this case, the wetted areas of the surface of the dried lumber are moistened, as well as the moisture gradient is aligned over the cross section of the lumber, which in turn reduces the level of stress in the wood and prevents cracking. Periodic rotation of the stack of lumber during the drying process allows you to maintain the drying intensity at a high level throughout the drying period, as when the stack is rotated, the dry heat carrier contacts the portion of the stack with maximum humidity, i.e. the moisture gradient in the heat carrier-lumber surface system is constantly maintained during the entire drying period at a high level, which accordingly intensifies mass transfer in the boundary layer of the heat carrier and helps to reduce the overall drying period. Thus, the periodic rotation of the stack during the drying process relative to the coolant flow helps to equalize the moisture in the stack during the drying process, which leads to an increase in the quality of the dried materials, as well as energy savings due to the intensification of drying when the stack is rotated relative to the coolant flow.

Пример конкретного выполнения. Экспериментальную сушку влажных материалов проводили в металлической камере, изображенной на фиг. 1. Доски для сушки получали путем распиловки бревен сосны. Размер доски равен 20х50х1ООО мм. Размер штабеля составляет 1,05х1,0х2,0 м. Доски в штабеле укладывали, как изображено на фиг.3. Сушку проводили конвективно-диэлектрическим методом. Начальная влажность пиломатериалов составляла 100% для чего доски перед их укладкой в штабель предварительно помещали в ванну с водой и выдерживали в течение суток. В процессе сушки проводили обдув штабеля воздухом при атмосферном давлении и проводили измерение влажности в штабеле. Обдув штабеля проводили по следующим схемам: А способ прототип (однонаправленный обдув), Б изменение направления на противоположное 1 раз, В 3 раза, Г 5 раз и Д - 7 раз. Сушку древесины проводили до конечной влажности 9% После окончания сушки проводили визуальный осмотр высушенных досок и регистрировали дефекты в виде трещин и деформации досок. Результаты измерений влажности пиломатериала в штабеле в процессе сушки приведены в таблице. Как видно по результатам измерений, приведенным в таблице, по сравнению с традиционной схемой сушки по схеме А наилучшие результаты по распределению влажности в пиломатериале при одновременном уменьшении времени сушки дают схемы В, Г, Д. Разница влагосодержания в пиломатериале составила 0,5-1,0% При этом в высушенном пиломатериале отсутствуют дефекты в виде трещин и деформаций, а время сушки сокращается почти вдвое. Увеличение смены направлений обдува штабеля более 5 раз нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему снижению периода сушки и к повышению качества высушенных пиломатериалов. Время прямого и обратного обдува штабеля зависит от изменения влажности штабеля при сушке и колеблется в пределах 0,5-1,5. Распределение влажности в штабеле при этом соответствует приведенному в таблице При изменении соотношения менее 0,5 изменение в штабеле по ходу теплоносителя несущественно и изменение обдува нецелесообразно. При увеличении данного соотношения более чем в 1,5 раза происходит пересушивание начального участка контактирования штабеля и снижение качества пиломатериалов. An example of a specific implementation. Experimental drying of wet materials was carried out in the metal chamber shown in FIG. 1. Drying boards were obtained by sawing pine logs. The size of the board is 20x50x1OOO mm. The size of the stack is 1.05x1.0x2.0 m. Boards in the stack were stacked, as shown in figure 3. Drying was carried out by the convective-dielectric method. The initial moisture content of the lumber was 100%, for which the boards were previously placed in a bath with water before being stacked and kept for 24 hours. In the process of drying, air was blown over the stack at atmospheric pressure, and moisture was measured in the stack. Stack airflow was carried out according to the following schemes: A prototype method (unidirectional airflow), B direction change to the opposite 1 time, 3 times, G 5 times and D 7 times. Wood was dried to a final moisture content of 9%. After drying, a visual inspection of the dried boards was carried out and defects in the form of cracks and deformation of the boards were recorded. The results of moisture measurements of lumber in the stack during the drying process are shown in the table. As can be seen from the measurement results shown in the table, in comparison with the traditional drying scheme according to scheme A, the best results for the distribution of moisture in lumber while reducing the drying time give schemes B, D, D. The difference in moisture content in the lumber was 0.5-1, 0% At the same time, there are no defects in the form of cracks and deformations in the dried lumber, and the drying time is almost halved. An increase in the change in the direction of blowing the stack more than 5 times is impractical, because this does not lead to a further decrease in the drying period and to an increase in the quality of dried lumber. The time of direct and reverse blowing of the stack depends on the change in moisture of the stack during drying and ranges from 0.5-1.5. The moisture distribution in the stack in this case corresponds to that given in the table. When the ratio is less than 0.5, a change in the stack along the heat carrier is not significant and a change in the airflow is inappropriate. With an increase in this ratio by more than 1.5 times, the initial section of the stack contacting is overdried and the quality of the sawn timber decreases.

Claims

The method of drying lumber by dielectric heating and supplying coolant with a speed of 0.2 1.5 m / s, characterized in that the direction of flow of the coolant relative to the material during the drying process is changed to the opposite no less than 3-5 times, while the ratio of the times of coolant the forward and reverse directions is 0.5 to 1.5.