RU2116588C1 - Wood drying method and apparatus - Google Patents
Wood drying method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116588C1 RU2116588C1 RU96124277A RU96124277A RU2116588C1 RU 2116588 C1 RU2116588 C1 RU 2116588C1 RU 96124277 A RU96124277 A RU 96124277A RU 96124277 A RU96124277 A RU 96124277A RU 2116588 C1 RU2116588 C1 RU 2116588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- wood
- temperature
- lumber
- stack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано для быстрой, высококачественной и энергосберегающей сушки древесины (пиломатериалов). The invention relates to woodworking and can be used for quick, high-quality and energy-saving drying of wood (lumber).
Известна сушильная установка и способ ее функционирования (Россия, журнал "Передовой опыт в строительстве Москвы", N 3, 1992, 15, 16, фиг.3), которая предназначена для сушки древесины в штабеле. Сушильная установка содержит несколько СВЧ-генераторов, такое же количество передающих антенн, подключенных к выходам генераторов, сушильную камеру с дверью, устройства приточной и вытяжной вентиляции и тележку для перемещения штабеля пиломатериалов в камеру и обратно. Антенны расположены на боковых стенах камеры раскрывами внутрь. Окна приточной вентиляции расположены на боковых стенах камеры, а окна вытяжной вентиляции - на ее верхней стенке. A known drying unit and method of its operation (Russia, the journal "Best Practices in the Construction of Moscow",
Способ сушки состоит в том, что стандартный штабель древесины с известной начальной влажностью помещают в сушильную камеру, включают СВЧ-генераторы, нагревают древесину СВЧ-энергией до температуры, которую способна обеспечить суммарная мощность генераторов, но не более 100oC. Периодически отключают генераторы и определяют влажность древесины. При достижении требуемой конечной влажности процесс сушки прекращают.The drying method consists in placing a standard wood stack with a known initial moisture content in a drying chamber, turning on microwave generators, heating the wood with microwave energy to a temperature that the total power of the generators can provide, but not more than 100 o C. Periodically turn off the generators and determine the moisture content of wood. Upon reaching the desired final humidity, the drying process is stopped.
Эта установка и способ сушки неэкономичны, поскольку КПД СВЧ-генераторов преобразования электроэнергии промышленной частоты в СВЧ-энергию не превышает 50%, процесс сушки длителен, так как практически неуправляем, и качество сушки не гарантировано, поскольку может произойти перегрев древесины изнутри. This installation and drying method are uneconomical, since the efficiency of microwave generators for converting industrial-frequency electric energy to microwave energy does not exceed 50%, the drying process is long, since it is practically uncontrollable, and the drying quality is not guaranteed, as the wood may overheat from the inside.
Также известна сушильная установка и способ ее функционирования (RU, патент 2057404, кл. F 26 B 3/34, 27.03.96), которая принята за прототип изобретения. Эта установка содержит сушильную камеру с дверью, несколько (N) СВЧ-генераторов, N устройств воздушного охлаждения генераторов, N передающих антенн, N труб приточной вентиляции, тележку с приводом. В каждой боковой стенке камеры выполнено N сквозных отверстий, N/2 из которых предназначены для размещения антенн, а другая половина служит окнами приточной вентиляции. На верхней стенке камеры выполнены окна вытяжной вентиляции. Все вентиляционные окна закрыты экранами - металлическими сетками с размером ячеек много меньше длины волны СВЧ-генераторов. Антенны размещены в отверстиях боковых стен камеры в несколько рядов по вертикали и горизонтали в шахматном порядке на расстоянии друг от друга не менее ширины окна приточной вентиляции и не больше ширины главного максимума диаграммы направленности излучателя на расстоянии половины ширины камеры. Окна приточной вентиляции расположены напротив излучателей на противоположной боковой стене. Also known is a drying unit and a method for its operation (RU, patent 2057404, class F 26
Способ сушки состоит в том, что стандартный штабель древесины с известной начальной влажностью помещают в сушильную камеру, включают СВЧ-генераторы, нагревают древесину до 60-70oC с помощью СВЧ-энергии и теплого воздуха. Для этого в сушильную камеру под избыточным давлением через окна приточной вентиляции подают теплый воздух, отработанный устройствами охлаждения генераторов, который вытесняет из камеры через окна вытяжной вентиляции холодный и влажный воздух. Выдерживают при этой температуре определенный отрезок времени и в соответствии с технологией сушки в зависимости от сортамента материала и породы дерева. Отключают генераторы, открывают дверь камеры, извлекают штабель из камеры и при необходимости сушку продолжают.The drying method consists in placing a standard wood stack with a known initial moisture content in a drying chamber, turning on microwave generators, heating the wood to 60-70 ° C using microwave energy and warm air. To do this, warm air exhausted by the cooling devices of the generators is fed into the drying chamber under overpressure through the supply ventilation windows, which displaces cold and moist air from the chamber through the exhaust ventilation windows. Withstand at this temperature for a certain period of time and in accordance with the drying technology, depending on the assortment of material and wood species. The generators are turned off, the chamber door is opened, the stack is removed from the chamber and drying is continued if necessary.
Эта установка и способ сушки неэкономичны, поскольку КПД СВЧ-генераторов преобразования электроэнергии промышленной частоты в СВЧ-энергию не превышает 50%, рекуперация воздуха, отработанного устройствами охлаждения генераторов, имеет низкий КПД - 10%, так как весь воздух продувается через камеру. Процесс сушки длителен, поскольку практически неуправляем, и качество сушки не гарантировано из-за отсутствия контроля температуры внутри древесины, что может привести к ее перегреву. This installation and drying method are uneconomical, since the efficiency of microwave generators for converting industrial frequency electric energy to microwave energy does not exceed 50%, the recovery of air from the generator cooling devices has a low efficiency of 10%, since all air is blown through the chamber. The drying process is long, since it is practically uncontrollable, and the quality of drying is not guaranteed due to the lack of temperature control inside the wood, which can lead to its overheating.
Техническим результатом изобретения является повышение скорости и качества сушки пиломатериалов, уложенных в штабель (без нарушения структуры древесины), и увеличение энергетического КПД установки. The technical result of the invention is to increase the speed and quality of drying lumber, stacked in a stack (without violating the structure of wood), and increasing the energy efficiency of the installation.
Под оптимальным способом сушки древесины понимают способ сушки древесины определенного сортамента и породы заданной начальной влажности до требуемой конечной влажности с минимальной затратой времени и энергии первичного источника энергии - электрической сети, с сохранением структуры древесины и без остаточных напряжений при ее охлаждении после сушки. Остаточные напряжения в древесине при форсированном режиме сушки приводят к изменению формы древесных заготовок (короблению и винтовым изгибам) после их охлаждения, что требует последующей механической обработки. By the optimal method of drying wood, one understands the method of drying wood of a certain assortment and species of a given initial moisture content to the required final moisture content with a minimum expenditure of time and energy of the primary energy source - the electric network, while maintaining the wood structure and without residual stresses when it is cooled after drying. The residual stresses in the wood during forced drying mode lead to a change in the shape of wood blanks (warping and helical bends) after cooling, which requires subsequent machining.
Известно, что преобразование электрической энергии в тепловую с помощью калориферов, выполненных из теплоэлектрических нагревателей (ТЭНов), происходит с КПД 95%. Также известно, что преобразование электрической энергии промышленной частоты в сверхвысокочастотную (СВЧ) с помощью мощных СВЧ-генераторов - магнетронов происходит с КПД 50%. Преобразование СВЧ-энергии в тепловую происходит с КПД, близким к 100%. It is known that the conversion of electrical energy into heat with the help of heaters made from thermoelectric heaters (TENs) occurs with an efficiency of 95%. It is also known that the conversion of industrial-frequency electric energy into microwave energy (UHF) using powerful microwave generators - magnetrons occurs with an efficiency of 50%. The conversion of microwave energy into heat occurs with an efficiency close to 100%.
Теплоносителем при применении ТЭНов является воздух, который нагревает древесные заготовки снаружи. Нагрев заготовок по объему происходит за счет теплопередачи от их наружной поверхности к середине при температурном градиенте, направленном изнутри к поверхности заготовки. Древесина имеет малую теплопроводность, поэтому нагрев древесины происходит медленно. Для увеличения скорости нагрева необходимо увеличить температуру теплоносителя. Однако при его температуре больше 100oC вода в приповерхностных слоях древесины закипает и ее пары разрушают структуру древесины. Такая древесина идет в брак.The heat carrier when using TENOV is air, which heats the wood blanks from the outside. The heating of the workpieces by volume occurs due to heat transfer from their outer surface to the middle with a temperature gradient directed from the inside to the surface of the workpiece. Wood has a low thermal conductivity, so wood is heated slowly. To increase the heating rate, it is necessary to increase the temperature of the coolant. However, at its temperature of more than 100 o C, water in the surface layers of wood boils and its vapors destroy the structure of wood. Such wood goes into marriage.
Теплоносителем при применении магнетронов в качестве источников СВЧ-энергии является энергия электромагнитных волн, которые проникают внутрь заготовки и нагревают ее по всему объему за счет электрических потерь в воде, которая находится в древесине, что обеспечивает более быстрый нагрев. Однако необходимо иметь в виду, что поле электромагнитных волн СВЧ-диапазона внутри заготовки убывает по экспоненциальному закону. Для равномерного нагрева всех заготовок штабеля он должен быть не слишком широким, а расстояния между рядами заготовок в соседних этажах не слишком малыми при облучении с противоположных боковых поверхностей штабеля. The heat carrier when using magnetrons as sources of microwave energy is the energy of electromagnetic waves that penetrate the workpiece and heat it throughout the volume due to electrical losses in the water that is in the wood, which provides faster heating. However, it must be borne in mind that the field of microwave electromagnetic waves inside the workpiece decreases exponentially. For uniform heating of all the billets of the stack, it should not be too wide, and the distances between the rows of billets in adjacent floors should not be too small when irradiated from opposite side surfaces of the stack.
Из теории и практики сушки древесины известно, что влага в древесине перемещается от более влажных мест к местам более сухим (диффузия влаги), от мест более нагретых к местам более холодным (термодиффузия) в направлении отрицательного градиента влагосодержания - ▽U и температурного градиента - ▽T. Избыточное давление внутри заготовки также способствует перемещению влаги изнутри к ее поверхности, т.е. в направлении отрицательного градиента давления водяного пара - ▽P (Першанов Н.А. Конвективно-высокочастотная сушка древесины. -М: Гослесбумиздат, 1963, стр. 82). Следовательно, для ускоренного процесса сушки необходимо наличие трех градиентов: ▽U, ▽T и ▽P одного направления в сторону середины заготовки. Однако градиент давления ▽P возникает при температуре заготовки свыше 100oC, что ведет к разрушению структуры древесины. Поэтому для высококачественной сушки древесины нагрев до такой температуры недопустим.It is known from the theory and practice of wood drying that moisture in wood moves from wetter places to drier places (moisture diffusion), from places warmer to cooler places (thermal diffusion) in the direction of a negative moisture content gradient - ▽ U and temperature gradient - ▽ T. Excess pressure inside the workpiece also contributes to the movement of moisture from the inside to its surface, i.e. in the direction of the negative pressure gradient of water vapor - ▽ P (Pershanov N.A. Convective-high-frequency drying of wood. -M: Goslesbumizdat, 1963, p. 82). Therefore, for the accelerated drying process, three gradients are required: ▽ U, ▽ T and ▽ P of the same direction towards the middle of the workpiece. However, the pressure gradient ▽ P occurs at a workpiece temperature above 100 o C, which leads to the destruction of the wood structure. Therefore, for high-quality drying of wood, heating to this temperature is unacceptable.
Для высококачественной ускоренной сушки необходимо, чтобы градиенты ▽U и ▽T были направлены в одну сторону - от поверхности деревянной заготовки к ее центру - и по модулю максимально допустимыми. Для увеличения ▽U необходимо сушить древесину в среде с малой влажностью, т.е. при большой разнице показаний термометра и психрометра (психрометрической разности температур ΔT) , возникает опасность пересушки приповерхностных слоев заготовки, что приведет к разрушению структуры древесины (трещинам на ее поверхности). Следовательно, существует оптимальное значение градиента влажности, при котором влага успевает поступать изнутри на поверхность заготовки, что обеспечивает максимальную скорость сушки без нарушения структуры древесины. Из практики сушки древесины известно, что высококачественная сушка достигается при относительной влажности воздуха в сушильной камере, равной 30-90%, что соответствует психрометрической разности температур ΔT = 2-30oC.For high-quality accelerated drying, it is necessary that the gradients ▽ U and ▽ T be directed in the same direction - from the surface of the wooden workpiece to its center - and the maximum permissible modulo. To increase ▽ U, it is necessary to dry the wood in an environment with low humidity, i.e. with a large difference in the readings of the thermometer and the psychrometer (psychrometric temperature difference ΔT), there is a danger of drying of the surface layers of the workpiece, which will lead to the destruction of the wood structure (cracks on its surface). Therefore, there is an optimum value for the moisture gradient, at which moisture has time to flow from the inside to the surface of the workpiece, which ensures maximum drying speed without violating the structure of the wood. From the practice of drying wood, it is known that high-quality drying is achieved with a relative humidity in the drying chamber equal to 30-90%, which corresponds to a psychrometric temperature difference ΔT = 2-30 o C.
Градиент ▽T требуемого направления может быть обеспечен, как было сказано выше, только при применении СВЧ-энергии. Однако значение ▽T также не может быть сколь угодно велико. Температура внутри заготовки при высококачественной сушке не должна превышать 100oC по причинам, упомянутым выше. Поэтому во избежание перегрева древесины за оптимальную температуру внутри заготовки при ее сушке следует принять температуру, лежащую в интервале значений 60-90oC. Температура воздуха, окружающего заготовку, должна быть возможно меньше для увеличения ▽T, но не меньше допустимой, исходя из того факта, что КПД СВЧ-сушки в два раза меньше КПД сушки нагретым воздухом. Оптимальная разность внутренней и наружной температуры составляет 2-20oC. Это обеспечит поддержание градиента ▽T требуемого направления внутрь заготовки. Для этого воздух, предназначенный для сушки древесины, должен быть перегрет до температуры ниже температуры внутри заготовок на 2-20oC.The gradient ▽ T of the required direction can be ensured, as mentioned above, only with the use of microwave energy. However, the value of ▽ T also cannot be arbitrarily large. The temperature inside the workpiece during high-quality drying should not exceed 100 o C for the reasons mentioned above. Therefore, in order to avoid overheating of wood, the temperature lying in the range of 60-90 o C should be taken as the optimum temperature inside the billet during its drying. The temperature of the air surrounding the billet should be as low as possible to increase но T, but not less than acceptable, based on that the fact that the efficiency of microwave drying is two times less than the efficiency of drying with heated air. The optimal difference between the internal and external temperatures is 2-20 o C. This will ensure the maintenance of the gradient ▽ T of the desired direction inward of the workpiece. For this, the air intended for drying wood must be superheated to a temperature below the temperature inside the workpieces by 2-20 o C.
Способ сушки древесины состоит в следующем. Формируют штабель из древесины, подлежащей сушке. Ширина штабеля и расстояния между рядами в этажах должны быть такими, чтобы его прозрачность для СВЧ-излучения была не меньше 20% по амплитуде СВЧ-поля. Высота и длина штабеля должны быть такими, чтобы на его боковых поверхностях неоднородность амплитуды СВЧ-поля не превышала 3 дБ. The method of drying wood is as follows. A stack of wood to be dried is formed. The width of the stack and the distance between the rows in the floors should be such that its transparency for microwave radiation is not less than 20% in the amplitude of the microwave field. The height and length of the stack should be such that on its lateral surfaces the inhomogeneity of the amplitude of the microwave field does not exceed 3 dB.
Нагревают древесину до температуры внутри деревянных заготовок 60-90oC с помощью энергии СВЧ-поля и воздуха с температурой 50-90oC и относительной влажностью 30-90% (ΔT = 2-30oC).The wood is heated to a temperature inside the wooden blanks of 60-90 o C using the energy of the microwave field and air with a temperature of 50-90 o C and a relative humidity of 30-90% (ΔT = 2-30 o C).
Сушат древесину при температуре внутри заготовок 60-90oC, а на их периферии на 2-15oC меньше при относительной влажности воздуха в сушильной камере 30-90% (ΔT = 2-30oC). Периодически измеряют влажность древесины. По достижении требуемой конечной влажности снимают внутренние напряжения в древесине, возникшие в процессе ускоренной сушки, путем ее влаготепловой обработки. Для этого с помощью СВЧ-энергии и воздуха с температурой 80-90oC и относительной влажностью 80-96% поднимают температуру древесины на 5-10oC выше той, при которой производилась сушка, но не выше 100oC. Выдерживают древесину при таком режиме в течение времени в два - три раза большем, чем было необходимо для выхода в этот режим. По окончании режима влаготепловой обработки древесину досушивают по времени, в два-три раза большем времени проведения такой обработки, после чего процесс сушки прекращают. Древесину охлаждают наружным воздухом помещения, в котором находится сушильная установка.Wood is dried at a temperature inside the workpieces of 60-90 o C, and at their periphery 2-15 o C less with a relative humidity of 30–90% in the drying chamber (ΔT = 2-30 o C). Periodically measure the moisture content of the wood. Upon reaching the required final humidity, the internal stresses in the wood that arise during accelerated drying are removed by means of its heat and heat treatment. To do this, using microwave energy and air with a temperature of 80-90 o C and a relative humidity of 80-96% raise the temperature of the wood 5-10 o C higher than that at which the drying was carried out, but not higher than 100 o C. The wood is kept at in such a mode for a period of time two to three times longer than was necessary to enter this mode. At the end of the moisture-heat treatment, the wood is dried in time, two to three times longer than the time of such processing, after which the drying process is stopped. The wood is cooled with the outside air of the room in which the dryer is located.
Отличительными признаками способа являются: введение процесса режима влаготепловой обработки ("отпуск") и досушки древесины после нее, а также конкретные режимы сушки (температура внутри и на поверхности заготовок, одинаковые направления градиентов влажности и температуры и значение влажности воздуха в сушильной камере на всех этапах процесса сушки.)
Сушильная установка содержит: несколько СВЧ-генераторов, передающие антенны по числу генераторов, по меньшей мере один калорифер, один вентилятор, один увлажнитель, сушильную камеру с по меньшей мере одной дверью, фальшпотолок, продольную перегородку фальшпотолка, трубы приточной и вытяжной вентиляции с шиберами, устройство для измерения влаги древесины в процессе сушки, тележку для штабеля древесины, термометры для измерения температуры внутри и снаружи деревянных заготовок и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, устройства управления мощностью СВЧ-генераторов и калориферов и приводами шиберов и вентиляторов.Distinctive features of the method are: the introduction of the process of moisture-heat treatment ("vacation") and drying of wood after it, as well as specific drying modes (temperature inside and on the surface of the workpieces, the same directions of humidity and temperature gradients and the value of humidity in the drying chamber at all stages drying process.)
The drying installation contains: several microwave generators, transmitting antennas according to the number of generators, at least one air heater, one fan, one humidifier, a drying chamber with at least one door, a false ceiling, a longitudinal partition of a false ceiling, supply and exhaust ventilation pipes with gates, a device for measuring the moisture of wood during the drying process, a cart for a stack of wood, thermometers for measuring the temperature inside and outside of wooden workpieces and the air temperature in the drying chamber, a psychrometer, power control Twa microwave generators and heaters and drives dampers and fans.
СВЧ-генераторы закреплены на боковых стенах сушильной камеры. Microwave generators are mounted on the side walls of the drying chamber.
Каждая антенна подключена к выходу своего СВЧ-генератора. Антенны установлены на противоположных боковых стенках сушильной камеры раскрывами внутрь камеры в несколько рядов с перекрытием их диаграмм направленности на поверхности штабеля по уровню более минус 3 дБ. Each antenna is connected to the output of its microwave generator. Antennas are mounted on opposite side walls of the drying chamber with openings inside the chamber in several rows with overlapping of their radiation patterns on the stack surface at a level of more than minus 3 dB.
Фальшпотолок имеет с двух сторон окна по краям, в которых установлены калориферы и над которыми размещены увлажнители воздуха в камере. Фальшпотолок по середине имеет продольную перегородку, параллельную боковым стенкам камеры, которая по меньшей мере имеет одно окно, в котором установлен вентилятор. The false ceiling has windows on both sides at the edges in which heaters are installed and above which humidifiers are placed in the chamber. The false ceiling in the middle has a longitudinal partition parallel to the side walls of the chamber, which has at least one window in which the fan is installed.
Трубы приточной и вытяжной вентиляции с шиберами установлены на верхней стенке сушильной камеры. Supply and exhaust ventilation pipes with gates are installed on the upper wall of the drying chamber.
Тележка для штабеля установлена на устройстве для определения влажности древесины во время сушки. The stacking trolley is mounted on a device for determining the moisture content of wood during drying.
Отличительными признаками сушильной установки являются: калорифер, увлажнитель, термометры для измерения температуры внутри и снаружи заготовок и температуры воздуха в сушильной камере, психрометр, вентилятор и устройство для определения влажности древесины в процессе сушки. Distinctive features of the drying installation are: air heater, humidifier, thermometers for measuring the temperature inside and outside the workpieces and the air temperature in the drying chamber, a psychrometer, a fan and a device for determining the moisture content of wood during the drying process.
На фиг. 1 приведена конструкция сушильной установки, вид с торца со снятой торцевой стенкой; на фиг. 2 - конструкция сушильной установки, продольное осевое сечение (пунктиром показано положение штабеля древесины во время сушки; на фиг. 3 - зависимость температурного режима сушки во времени (сплошная кривая - температура в середине заготовки, а пунктирная - на ее поверхности); на фиг. 4 - требуемые направления градиентов температуры и влажности в процессе сушки и досушки древесины; на фиг. 5 - зависимости относительной влажности воздуха в сушильной камере от психрометрической разницы температур для разной температуры воздуха ToC (Расев А.И. Сушка древесины. -М. : Высшая школа, 1990 с. 216-222); на фиг. 6 - структурная схема управления сушильной установкой.In FIG. 1 shows the design of the drying installation, an end view with the end wall removed; in FIG. 2 - design of the drying unit, longitudinal axial section (the dotted line shows the position of the wood stack during drying; Fig. 3 - dependence of the temperature regime of drying over time (the solid curve is the temperature in the middle of the workpiece, and the dashed curve is on its surface); Fig. 4 - the required directions of the temperature and humidity gradients during the drying and drying of wood; in Fig. 5 - the dependence of the relative humidity in the drying chamber on the psychrometric temperature difference for different air temperatures T o C (Rasev A.I. Sushk and wood. -M.: Higher School, 1990, pp. 216-222); in Fig. 6 is a structural diagram of the control of the drying unit.
На фигурах введены обозначения: 1 - СВЧ генератор, 2 - передающая антенна, 3 - калорифер, 4 - вентилятор, 5 - увлажнитель воздуха в сушильной камере, 6 - сушильная камера, 7 - дверь сушильной камеры, 8 - фальшпотолок сушильной камеры, 9 - продольная перегородка фальшпотолока, 10 - труба приточной вентиляции, 11 - труба вытяжной вентиляции, 12 - шибера труб приточной и вытяжной вентиляции, 13 - устройство для определения влажности древесины в процессе сушки, 14 - тележка для штабеля древесины, 15 - термометр для определения температуры внутри деревянной заготовки, 16 - термометр для определения температуры снаружи деревянной заготовки, 17 - термометр для определения температуры воздуха внутри камеры, 18 - психрометр, 19 - устройство управления мощностью СВЧ-генераторов, 20 - устройство управления мощностью калориферов, 21 - устройство управления приводом шиберов, 22 - штабель, 23 - древесная заготовка, 24 - прокладка между этажами рядов древесных заготовок, 25 - устройство управления вентиляторами. The following notation is introduced in the figures: 1 - microwave generator, 2 - transmitting antenna, 3 - air heater, 4 - fan, 5 - humidifier in the drying chamber, 6 - drying chamber, 7 - door of the drying chamber, 8 - false ceiling of the drying chamber, 9 - longitudinal partition of the false ceiling, 10 - supply ventilation pipe, 11 - exhaust ventilation pipe, 12 - supply and exhaust ventilation pipe gates, 13 - device for determining the moisture content of wood during drying, 14 - trolley for wood stacks, 15 - thermometer for determining the temperature inside wooden blanks 16 - a thermometer for determining the temperature outside the wooden billet, 17 - a thermometer for determining the temperature of the air inside the chamber, 18 - a psychrometer, 19 - a device for controlling the power of microwave generators, 20 - a device for controlling the power of heaters, 21 - a device for controlling the drive of gates, 22 - a stack , 23 - wood billet, 24 - laying between floors of rows of wood billets, 25 - fan control device.
На фиг. 3 обозначено: t1 - время нагрева древесины в штабеле до температуры сушки, t2 - время сушки древесины (t2 >> t1), t3 - время влаготепловой обработки древесины ("отпуск") (t3 < t1), t4 - время досушки древесины после влаготепловой обработки (t4 = 2-3 t3), t5 - время охлаждения древесины (t3 < t1), T - сплошная кривая линия - температура в середине древесной заготовки, T - пунктирная кривая линия - температура на поверхности древесной заготовки, ΔT - разность показаний термометра и психрометра - мера относительной влажности воздуха в сушильной камере.In FIG. 3 is indicated: t 1 - time of heating wood in the stack to the drying temperature, t 2 - time of drying wood (t 2 >> t 1 ), t 3 - time of thermal moisture treatment of wood ("vacation") (t 3 <t 1 ), t 4 is the drying time of the wood after heat and moisture treatment (t 4 = 2-3 t 3 ), t 5 is the cooling time of the wood (t 3 <t 1 ), T is a solid curve — temperature in the middle of the wood, T — dashed curve the line is the temperature on the surface of the wood billet, ΔT is the difference in the readings of the thermometer and the psychrometer - a measure of the relative humidity in the drying chamber.
На фиг. 4 обозначено: ▽U и ▽T - направление градиентов влажности и температуры в древесных заготовках в процессе их сушки и досушки. In FIG. 4 marked: ▽ U and ▽ T - the direction of the gradients of humidity and temperature in wood billets during their drying and drying.
В качестве СВЧ-генераторов 1 могут быть применены: магнетроны, клистроны и автогенераторы на мощных транзисторах, выполненные по известным схемам, работающие в сантиметровом или дециметровом диапазоне волн, мощностью каждый более 0,5 кВт. As the
Антенны 2 могут быть выполнены в виде электромагнитных рупоров, открытых концов волноводов, диполей и др. и должны изготавливаться из металла (латунь, алюминий и др.).
Калориферы 3 могут быть выполнены: электрическими, паровыми, водяными, газовыми и др.
Вентиляторы 4 могут быть выполненными с электрическим или бензомоторным приводом: осевыми, центробежными и др. с обеспечением реверса и изменения частоты вращения (например, с электромоторами постоянного тока или автомобильными двигателями).
Увлажнители 5 могут быть выполнены с применением сырого пара или с распылением воды из форсунки.
Сушильная камера 6 и ее дверь 7 должны быть выполнены из металла (стальной или алюминиевый лист)
Фальшпотолок 8 может быть выполнен из металла и иметь у стен продольные щели или окна, в которых установлены калориферы 3.The drying
The false ceiling 8 can be made of metal and have longitudinal slots or windows near the walls in which
Продольная перегородка 9 фальшпотолка может быть выполнена из металла и иметь отверстия, в которых установлены вентиляторы 4. The
Трубы приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции выполняются из листового металла и устанавливаются на верхней стенке сушильной камеры 6. The pipes of the
Шибера 12 выполняются из металла и могут иметь ручной или электрический привод. The
Устройство 13 определения влажности древесины может быть выполнено в виде напольных весов. По известной начальной влажности и весу штабеля с тележкой до сушки и требуемой конечной влажности определяют вес штабеля с тележкой, соответствующий требуемой конечной влажности древесины. Сушку ведут до получения требуемого веса штабеля с тележкой. The device 13 for determining the moisture content of wood can be made in the form of floor scales. From the known initial moisture and the weight of the stack with the trolley before drying and the required final humidity, the weight of the stack with the trolley corresponding to the required final moisture of the wood is determined. Drying is carried out until the required weight of the stack with the trolley is obtained.
Тележку 14 для штабеля изготавливают из металла. The trolley 14 for the stack is made of metal.
Термометры 15 и 16 для определения температуры внутри и снаружи деревянной заготовки 23 могут быть выполнены в виде термопар и микроамперметров. При этом провода термопар должны прокладываться перпендикулярно линейной поляризации излучения антенн 2.
Термометр 17 и психрометр 18 могут быть выполнены ртутными, с контактами через каждые 5oC для дистанционного измерения температуры.Thermometer 17 and psychrometer 18 can be mercury, with contacts every 5 o C for remote temperature measurement.
Устройство 19 управления мощностью СВЧ-генераторов может быть выполнено в виде амплитудного модулятора анодного напряжения прямоугольными импульсами с изменяемой скважностью по известным схемам таких модуляторов. При нулевой скважности СВЧ-генераторы отдают полную мощность, а с ее увеличением мощность генераторов падает. The
Устройство 20 управления мощностью калориферов 3 может быть выполнено в виде автотрансформатора (театрального темнителя). The
Устройство 21 управления шиберами может быть выполнено с электрическим приводом и замедляющим редуктором (на червячной паре). The
Штабель 22 древесины собирают из древесины любой породы дерева и сортамента, подлежащего сушке, но так, чтобы его прозрачность была не меньше 20% по амплитуде СВЧ-поля. Прозрачность штабеля 22 измеряют с помощью пробника - приемной антенны путем измерения амплитуды СВЧ-поля на облучаемой и затененной стороне штабеля при одностороннем облучении. В случае, если прозрачность окажется меньше 20%, уменьшают ширину штабеля или увеличивают расстояние между рядами в этажах. The wood stack 22 is collected from wood of any wood species and assortment to be dried, but so that its transparency is not less than 20% in the amplitude of the microwave field. The transparency of the stack 22 is measured using a probe-receiving antenna by measuring the amplitude of the microwave field on the irradiated and shaded side of the stack with unilateral exposure. If the transparency is less than 20%, reduce the width of the stack or increase the distance between the rows in the floors.
Древесные заготовки 23 могут иметь вид досок, брусьев и т.п. Wood billets 23 may take the form of boards, beams, and the like.
Поперечные прокладки 24 могут быть выполнены из сухого дерева. The transverse gaskets 24 may be made of dry wood.
Устройство 25 управления вентиляторами может быть выполнено в виде реостата, включенного в обмотку возбуждения электродвигателя постоянного тока и устройство изменения полярности тока обмотки. The
Сушильная установка (фиг. 1, 2 и 6) содержит: 18 магнетронов 1, 18 передающих антенн 2, два калорифера 3, три вентилятора 4, два увлажнителя 5, сушильную камеру 6 с дверью 7, фальшпотолок 8, продольную перегородку 9 фальшпотолка, трубы приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции с шиберами 12, весы 13, тележку 14 для штабеля древесины, термометры 15, 16 и 17 для измерения температуры внутри и снаружи деревянных заготовок и температуры воздуха в сушильной камере соответственно, психрометр 18, устройства управления 19, 20, 21 и 25 мощностью магнетронов 1 и калориферов 3, приводами шиберов 12 и вентиляторов 4. The drying unit (Fig. 1, 2 and 6) contains: 18
Магнетроны 1 закреплены на боковых стенках сушильной камеры. Каждая антенна 2 подключена к выходу своего магнетрона 1. Антенны 2 установлены на боковых стенках сушильной камеры 6 в несколько рядов с перекрытием их диаграмм направленности по уровню более минус 5 дБ на облучаемых поверхностях штабеля 22.
Фальшпотолок 8 имеет с двух сторон по краям окна, в которых установлены калориферы 3 и над которыми закреплены увлажнители 5. Посередине фальшпотолка установлена параллельно боковым стенкам камеры продольная перегородка 9. Перегородка имеет три окна, в которых установлены вентиляторы. The false ceiling 8 has on both sides at the edges of the window, in which
Трубы 10 и 11 приточной и вытяжной вентиляции с шиберами 12 и приводами 21 установлены на верхней стенке сушильной камеры.
Тележка 14 для штабеля 22 установлена на весах 10. The cart 14 for the stack 22 is mounted on the
Способ сушки древесины состоит в следующем (фиг. 3 и 4). The method of drying wood is as follows (Fig. 3 and 4).
Древесные заготовки 23 укладывают в штабель 22 с зазорами в рядах и этажах. Для обеспечения равномерного нагрева СВЧ-энергией генераторов 1 древесных заготовок 23 в поперечном направлении, его облучают с двух противоположных боковых сторон. Известно, что амплитуда СВЧ-поля в материалах с электрическими или магнитными потерями убывает по экспоненте. Поэтому равномерность нагрева заготовок при двустороннем облучении штабеля зависит от его ширины и расстояния между рядами заготовок в этажах. Чем больше ширина штабеля и меньше расстояние между рядами заготовок в этажах, тем больше затухание СВЧ-излучения в заготовках. При облучении штабеля с двух сторон убывание интенсивности излучения одной антенны может быть частично или полностью скомпенсировано излучением антенны, облучающей противоположную сторону штабеля, если электрические оси антенн совмещены. Для того, чтобы сумма экспоненциального затухания СВЧ-поля в штабеле с противоположным направлением убывания мало изменялась в пределах поперечного размера штабеля, необходимо, чтобы прозрачность штабеля была не менее 20% амплитуды СВЧ-поля на облучаемой стороне. Для равномерного облучения СВЧ-энергией боковых сторон штабеля необходимо, чтобы диаграммы направленности соседних антенн на облучаемой стороне штабеля перекрывались по уровню более минус 3 дБ. Края штабеля должны облучаться на таком же уровне. Это обеспечит нагрев штабеля СВЧ-энергией по всему объему с допустимой неоднородностью температуры, не превышающей 10oC. Контроль интенсивности СВЧ-поля на облучаемой и затененной стороне штабеля производится с помощью пробника - приемной антенны, соединенной с индикатором через амплитудный детектор.Wood billets 23 are stacked 22 with gaps in rows and floors. To ensure uniform heating by microwave energy of the
Собранный штабель с прозрачностью не более 20% по амплитуде СВЧ-поля помещают в сушильную камеру. На полную мощность включают генераторы 1, калориферы 3 и вентиляторы 4. Калориферы при нагреве древесины обеспечивают температуру воздуха в сушильной камере 50-90oC. Включают увлажнители, которые обеспечивают относительную влажность нагретого воздуха 30-90%. Такой режим нагрева отслеживают по показаниям сухого 17 и мокрого 18 (психрометра) термометров (фиг. 5). Психрометрическая разность температур в этом случае должна составлять ΔT = 2-30oC. При этом шибера 12 приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции закрыты. Происходит интенсивный нагрев древесины с помощью СВЧ-энергии и горячего воздуха (время t1, фиг. 3).An assembled stack with a transparency of not more than 20% in the amplitude of the microwave field is placed in a drying chamber. At full power, they include
Процесс сушки начинают при достижении внутри заготовок температуры, равной 60-90oC, которая отслеживается по показаниям термометра 15, заглубленного по меньшей мере в одну из заготовок. Уменьшают СВЧ-мощность и мощность калориферов так, чтобы температура внутри заготовок оставалась на уровне 60-90oC, а на их поверхности была на 2-15oC меньше, которую определяют по термометру 16. Регулируют влажность воздуха увлажнителями 5, открывают шибера 12 приточной вентиляции с воздухом, подогретым калориферами, и шибера вытяжной вентиляции настолько, чтобы обеспечить разницу психрометрической температуры ΔT = 2-30oC, что соответствует относительной влажности воздуха в камере 30-90%. В процессе сушки периодически, путем взвешивания штабеля, контролируют влажность древесины (время t2, фиг. 3).The drying process is started when the inside of the preform reaches a temperature of 60-90 o C, which is monitored by the readings of the
При достижении требуемой величины конечной влажности древесины, для снятия внутренних напряжений в заготовках 23, производят их влаготепловую обработку ("отпуск", если говорить языком металлургов), без которой нельзя гарантировать качество сушки. Для этого поднимают температуру древесины на 5-10oC выше той, при которой производилась сушка, с помощью включенных на полную мощность магнетронов и калориферов при психрометрической разности температур на 3-4oC. Эту разницу температур обеспечивают регулировкой положений шиберов 12 приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции и интенсивностью работы увлажнителей 5. Древесину выдерживают при таком режиме влаготепловой обработки в течение времени, которое было необходимо для поднятия ее температуры на 5-10oC. После чего уменьшают психрометрическую разность температур до значений 0,5-1oC и выдерживают по времени примерно столько же, сколько понадобилось на дополнительный нагрев (время t3, фиг. 3).Upon reaching the desired value of the final moisture content of the wood, to relieve internal stresses in the workpieces 23, they are subjected to heat and moisture treatment ("tempering", if we speak the language of metallurgists), without which drying quality cannot be guaranteed. To do this, raise the temperature of the wood 5-10 o C higher than the one at which the drying was carried out, using magnetrons and heaters turned on at full power with a psychrometric temperature difference of 3-4 o C. This temperature difference is provided by adjusting the positions of the
Для подсушки поверхности заготовок, после режима влаготепловой обработки, в сушильной камере создают условия, с параметрами режима сушки в течение времени, в 2-3 раза превышающего время режима влаготепловой обработки (время t4, фиг. 3). Отключают СВЧ-генераторы и калориферы. При включенных вентиляторах наружным воздухом охлаждают штабель заготовок до температуры 30-40oC снаружи при открытых шиберах приточной и вытяжной вентиляции (время t5, фиг. 3). После чего открывают дверь камеры и высушенную древесину извлекают из сушильной камеры.To dry the surface of the workpieces, after the moisture-heat treatment mode, conditions are created in the drying chamber with the parameters of the drying mode for a time 2-3 times the time of the moisture-heat treatment mode (time t 4 , Fig. 3). Turn off microwave generators and heaters. When the fans are turned on, the stack of billets is cooled with outside air to a temperature of 30-40 o C outside with open gates of the supply and exhaust ventilation (time t 5 , Fig. 3). Then open the chamber door and dried wood is removed from the drying chamber.
Техническим результатом изобретения является:
- повышение скорости сушки пиломатериалов, уложенных в штабель за счет соблюдения режима сушки на всех ее этапах;
- высокое качество сушки обеспечивается за счет введения режима "отпуска" и досушки;
- увеличение энергетического КПД установки обеспечивается за счет строгого соблюдения технологии сушки - одного направления градиентов температуры и влажности древесины на этапах сушки и досушки.The technical result of the invention is:
- increase the drying speed of lumber stacked in a stack due to compliance with the drying regime at all its stages;
- high quality drying is ensured by the introduction of the "vacation" and rest;
- an increase in the energy efficiency of the installation is ensured by strict adherence to the drying technology - one direction of the temperature and humidity gradients of the wood at the drying and drying stages.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124277A RU2116588C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Wood drying method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124277A RU2116588C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Wood drying method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2116588C1 true RU2116588C1 (en) | 1998-07-27 |
| RU96124277A RU96124277A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=20188524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96124277A RU2116588C1 (en) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | Wood drying method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2116588C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100344929C (en) * | 2003-04-24 | 2007-10-24 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | Method and equipment for releasing internal stress through drying wood |
| RU2487206C1 (en) * | 2011-10-18 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Целлюлозная компания" | Method of production of cellulose |
-
1996
- 1996-12-26 RU RU96124277A patent/RU2116588C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100344929C (en) * | 2003-04-24 | 2007-10-24 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | Method and equipment for releasing internal stress through drying wood |
| RU2487206C1 (en) * | 2011-10-18 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Целлюлозная компания" | Method of production of cellulose |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5357975B2 (en) | Method and apparatus for microwave drying ceramic dough | |
| EP0555257B2 (en) | Drying procedure | |
| Jindarat et al. | Analysis of energy consumption in drying process of non-hygroscopic porous packed bed using a combined multi-feed microwave-convective air and continuous belt system (CMCB) | |
| Afzali et al. | Optimizing exergetic performance of a continuous conveyor infrared-hot air dryer with air recycling system | |
| Aipov et al. | Process unit for drying sawn timber rotating in the ultra high frequency field with a discrete arrangement of magnetrons. | |
| JP2007502961A (en) | Dehumidification method and device | |
| RU2116588C1 (en) | Wood drying method and apparatus | |
| JP2008230962A (en) | Device for drying ceramic body by microwave irradiation | |
| JP2008230962A6 (en) | Equipment for drying ceramic bodies by microwave irradiation | |
| JPH0310869B2 (en) | ||
| RU2319088C1 (en) | Method for wood drying and installation for its realization | |
| Monzó-Cabrera et al. | Kinetics of combined microwave and hot air drying of leather | |
| RU2170398C2 (en) | Method and device for drying of buildings and/or stationary bulding structures | |
| CN103775059B (en) | Secondary heat exchange is noninductive heated-air circulation oven | |
| Eltief et al. | Drying chamber performance of V-groove forced convective solar dryer | |
| RU2105254C1 (en) | Method and device for drying stacked wood | |
| Chunshan et al. | Analysis on the influence of the exchange area on the heat exchange efficiency during far-infrared convection combination grain drying process | |
| CN114294957A (en) | Microwave hot air cooperative heating oven | |
| Therien et al. | Statistical analysis of a continuous infrared dryer | |
| US3446273A (en) | Control system | |
| JP2005049009A (en) | Heating device | |
| Leiker et al. | Vacuum microwave drying of beech: property profiles and energy efficiency | |
| Resch | Drying of incense cedar pencil slats by microwave power | |
| JP3504629B2 (en) | Wood drying equipment | |
| RU2101632C1 (en) | Method of drying cardboard and device for realization of this method |