RU2164649C1

RU2164649C1 - Vacuum drying plant

Info

Publication number: RU2164649C1
Application number: RU2000121612/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Гончарик (BY); Александр Владимирович Гончарик; Владимир Александрович Гончарик (BY); Владимир Александрович Гончарик; Петр Владимирович Гончарик (BY); Петр Владимирович Гончарик
Original assignee: Александр Владимирович Гончарик; Владимир Александрович Гончарик; Петр Владимирович Гончарик
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: drying technique, mainly wood piles; wood-working industry, furniture manufacture and other industries. SUBSTANCE: vacuum drying plant includes hermetic heat-insulated chamber fitted with cover heating element made in form of U- shaped pipe finned on its outside; one end of this pipe is connected with furnace and other end is brought out of chamber to smoke flue. Chamber is also provided with heat insulation laid between pipe and walls of chamber inclining towards furnace. Protective shield is mounted horizontally above furnace and front portion of pipe. Drying plant is also equipped with cooling system provided with cooling jacket, pipe line fitted with valve and temperature sensor. Condensate removal system includes chutes secured longitudinal secured longitudinally to walls of chamber at inclination relative to discharge ports in bottom of chamber which are connected with reservoir through pipe line and valve. Air supply system is fitted with pipe line provided with valve and directed to furnace and front part of pipe. Vacuum pump is connected with chamber by means of pipe line through receiver and valve. EFFECT: simplified construction; low cost of drying process. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области сушки, преимущественно табелей древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of drying, mainly wood sheets, and can be used in woodworking, furniture and other industries.

Известна установка для сушки древесины, содержащая снабженную рубашкой цилиндрическую камеру, в которой перпендикулярно оси размещен штабель древесины, и подключенную посредством трубопроводов к вакуумному насосу, теплообменнику и системе подачи воздуха /1/. К трубопроводу между теплообменником и камерой подсоединена линия подачи кондиционированного воздуха. A known installation for drying wood, containing a jacketed cylindrical chamber in which a stack of wood is placed perpendicular to the axis, and connected via pipelines to a vacuum pump, heat exchanger and air supply system / 1 /. An air conditioning line is connected to the pipe between the heat exchanger and the chamber.

Известна вакуумная сушилка для пиломатериалов, содержащая цилиндрическую камеру с загрузочным отверстием и закрывающейся крышкой на одной стороне, внутренние стенки и дно которой теплоизолированы, нагревательный элемент в виде бойлера, размещенного в задней части камеры, в радиаторах которого циркулирует теплая вода с помощью проточного насоса, систему охлаждения, вакуумный насос, полуавтоматическую панель управления и датчики состояния влажности воздуха и пиломатериалов /2/. Known vacuum dryer for lumber, containing a cylindrical chamber with a loading hole and a closing lid on one side, the inner walls and bottom of which are insulated, a heating element in the form of a boiler located in the rear of the chamber, in the radiators of which warm water circulates using a flow pump, a system cooling, vacuum pump, semi-automatic control panel and humidity sensors for air and lumber / 2 /.

Недостатком известных установок для сушки заключается в значительных энергозатратах на осуществление процесса сушки. A disadvantage of the known installations for drying is the significant energy consumption for the implementation of the drying process.

Наиболее близкой к заявляемой установке выбрана вакуумная сушилка, содержащая тележку со штабелем, герметичную теплоизолированную камеру, снабженную закрывающейся крышкой, нагревательным элементом, вентиляторами с электроприводом, конденсатором, охладитель, вакуумный насос, систему конденсатоотвода, систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, контрольно-измерительные приборы и распределительное устройство с процессором /3/. Closest to the claimed installation, a vacuum dryer is selected, containing a trolley with a stack, a sealed insulated chamber equipped with a closing lid, a heating element, electric fans, a condenser, a cooler, a vacuum pump, a condensate drain system, an air supply system connected by pipelines and valves with camera, instrumentation and switchgear with processor / 3 /.

Недостатком известной вакуумной сушилки является то, что применение вентиляторов с электроприводом для обдува штабеля пиломатериалов в сочетании с нагревательным элементом усложняет конструкцию сушилки и увеличивает энергозатраты при осуществлении процесса сушки. A disadvantage of the known vacuum dryer is that the use of electric fans for blowing a stack of lumber in combination with a heating element complicates the design of the dryer and increases energy consumption during the drying process.

Задачей настоящего технического решения является упрощение конструкции и снижение затрат на проведение процесса сушки. The objective of this technical solution is to simplify the design and reduce the cost of the drying process.

Указанная задача достигается тем, что в установке для вакуумной сушки, содержащей тележку со штабелем, установленную в герметичной теплоизолированной камере, снабженной закрывающейся крышкой и нагревательным элементом, систему охлаждения, вакуумный насос, систему конденсатоотвода и систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, и контрольно-измерительные приборы, нагревательный элемент выполнен в виде П-образной оребренной снаружи трубы, размещенной горизонтально в нижней части камеры на всю ее длину, один конец которой соединен с топкой, а другой конец выведен наружу из камеры, при этом камера дополнительно снабжена теплоизоляцией коробчатого сечения, размещенной между П-образной трубой и стенками камеры с уклоном к топке, а над топкой и передней частью П-образной трубы установлен защитный экран. This task is achieved by the fact that in a vacuum drying installation comprising a trolley with a stack installed in a sealed insulated chamber equipped with a closing lid and a heating element, a cooling system, a vacuum pump, a condensate drain system and an air supply system connected by pipelines and shutoff valves with camera, and instrumentation, the heating element is made in the form of a U-shaped ribbed outside pipe placed horizontally in the lower part of the chamber and its entire length, one end of which is connected to the furnace and the other end is brought out of the chamber, while the camera is additionally equipped with a box-shaped thermal insulation located between the U-shaped pipe and the chamber walls with a slope towards the furnace, and above the furnace and the front part П -shaped pipe mounted protective shield.

Выполнение нагревательного элемента в виде П-образной трубы, размещенной в нижней части камеры, позволяет нагретому воздуху пронизывать и равномерно прогревать весь штабель древесины. Ребра на трубе способствуют увеличению ее теплоотдачи. Теплоизоляция коробчатого сечения, размещенная между П-образной трубой и стенками камеры, исключает контактирование охлажденного воздуха непосредственно с П-образной трубой, а направляет его по уклону к топке, что ускоряет прогрев камеры и древесины. Поскольку часть П-образной трубы, удаленная от топки, прогревается медленнее, то размещение защитного экрана над топкой и передней частью П-образной трубы позволяет устранить разность температуры воздуха, исходящего соответственно от удаленной части и передней части П-образной трубы и от топки, что способствует более равномерному прогреванию древесины и улучшению качества сушки. The implementation of the heating element in the form of a U-shaped pipe, located in the lower part of the chamber, allows heated air to penetrate and evenly warm the entire stack of wood. Ribs on the pipe increase its heat transfer. Box-shaped thermal insulation, placed between the U-shaped pipe and the chamber walls, excludes contact of the cooled air directly with the U-shaped pipe, and directs it along the slope to the furnace, which accelerates the heating of the chamber and wood. Since the part of the U-shaped pipe, remote from the furnace, warms up more slowly, the placement of the protective screen over the furnace and the front of the U-shaped pipe allows you to eliminate the difference in temperature of air coming from the remote part and the front of the U-shaped pipe and from the furnace, respectively, which promotes more uniform heating of wood and improved drying quality.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид установки для вакуумной сушки. На фиг. 2 - то же, вид спереди. На фиг. 3 - то же, вид сзади. На фиг. 4 схематично изображена установка для вакуумной сушки, разрез Б-Б на фиг. 2. На фиг. 5 - то же, разрез А-А на фиг. 1. На фиг. 6 - то же, разрез В-В на фиг. 2. In FIG. 1 schematically shows a General view of the installation for vacuum drying. In FIG. 2 - the same front view. In FIG. 3 - the same, rear view. In FIG. 4 schematically shows a vacuum drying apparatus, section BB in FIG. 2. In FIG. 5 is the same, section AA in FIG. 1. In FIG. 6 is the same, section BB in FIG. 2.

Установка для вакуумной сушки содержит тележку 1 со штабелем 2 древесины, установленную в герметичной теплоизолированной камере 3. Камера 3 снабжена выпуклой крышкой 4, шарнирно подвешенной с возможностью открывания в сторону, и нагревательным элементом, выполненным в виде П-образной трубы 5, размещенной горизонтально в нижней части камеры 3 на всю ее длину. Один конец трубы 5 соединен с топкой 6, а другой ее конец выведен наружу из камеры 3 в дымоход 7. Снаружи труба 5 снабжена ребрами 8, прикрепленными под углом к ее оси. Installation for vacuum drying contains a trolley 1 with a stack of wood 2, mounted in a sealed insulated chamber 3. The chamber 3 is equipped with a convex lid 4, hinged with the possibility of opening to the side, and a heating element made in the form of a U-shaped pipe 5, placed horizontally in the lower part of the chamber 3 for its entire length. One end of the pipe 5 is connected to the furnace 6, and the other end is brought out from the chamber 3 into the chimney 7. Outside, the pipe 5 is provided with ribs 8 attached at an angle to its axis.

Камера 3 также снабжена теплоизоляцией 9 коробчатого сечения, размещенной между трубой 5 и стенками камеры 3 с уклоном к топке 6. Над топкой 6 и передней частью трубы 5 горизонтально установлен защитный экран 10. The chamber 3 is also provided with a box-shaped thermal insulation 9 located between the pipe 5 and the walls of the chamber 3 with a slope towards the furnace 6. A protective screen 10 is horizontally installed above the furnace 6 and the front of the pipe 5.

Установка содержит также системы охлаждения, конденсатоотвода и подачи воздуха. Система охлаждения снабжена охлаждающей рубашкой 11, размещенной в теплоизоляции камеры 3 по обе стороны от трубы 5 и топки 6 и соединенной трубопроводом 12 через вентиль 13 с источником подачи охлаждающей жидкости (не показан), датчиком 14 температуры охлаждающей жидкости, установленным в верхней части рубашки 11 и связанным электрически с термостатом вентиля 13. Система конденсатоотвода выполнена в виде желобов (на чертеже не показаны), продольно прикрепленных к стенкам камеры 3 под наклоном к выпускным отверстиям 15, расположенным в дне камеры 3. Выпускные отверстия 15 посредством трубопровода 16 через вентиль 17 соединены с емкостью 18 для сбора конденсата и канализацией (не показана). Система подачи воздуха имеет впускной трубопровод 19 с вентилем 20, установленный в нижней части камеры 3 и направленный на топку 6 и переднюю часть трубы 5. The installation also contains cooling, condensate drainage and air supply systems. The cooling system is equipped with a cooling jacket 11 located in the thermal insulation of the chamber 3 on both sides of the pipe 5 and the furnace 6 and connected by a pipe 12 through a valve 13 with a coolant supply source (not shown), a coolant temperature sensor 14 installed in the upper part of the jacket 11 and connected electrically with the valve thermostat 13. The condensate drain system is made in the form of gutters (not shown in the drawing), longitudinally attached to the walls of the chamber 3 at an angle to the outlet openings 15 located in the bottom of the chamber 3. Outlets 15 through a pipe 16 through a valve 17 are connected to a tank 18 for collecting condensate and sewage (not shown). The air supply system has an inlet pipe 19 with a valve 20 installed in the lower part of the chamber 3 and directed to the furnace 6 and the front of the pipe 5.

Вакуумный насос 21 соединен с верхней частью камеры 3 посредством трубопровода 22 через ресивер 23 и вентиль 24. The vacuum pump 21 is connected to the upper part of the chamber 3 through a pipe 22 through the receiver 23 and the valve 24.

Работа установки для вакуумной сушки основана на конвективном циклическом способе сушки и осуществляется следующим образом. The operation of the installation for vacuum drying is based on a convective cyclic drying method and is carried out as follows.

Тележку 1 со штабелем 2 древесины помещают в камеру 3. Закрывают и герметизируют крышку 4. The cart 1 with a stack of 2 wood is placed in the chamber 3. Close and seal the lid 4.

В первой фазе сушки растапливают топку 6 до достижения температуры в камере 80-85^oC. При этом воздух, контактирующий с топкой 6, прогревается больше, чем воздух, контактирующий с частью трубы 5, отдаленной от топки 6, что приводит к неравномерному прогреву и ухудшению качества древесины. Для исключения этого явления служит установленный над топкой 6 и передней частью трубы 5 защитный экран 10, смешивающий равномерно по температуре воздух. Нагретый воздух, проходя через штабель 2, отдает часть тепла древесине, одновременно насыщаясь влагой, испаряемой с поверхности древесины, и, контактируя с более охлажденными участками камеры 3, охлаждается и устремляется в нижнюю часть камеры 3, где по уклону теплоизоляции 9 истекает к топке 6. При этом влага, находящаяся во взвешенном состоянии в воздухе, оседает (конденсируется) на более охлажденных участках камеры 3 и стекает по желобам к выпускным отверстиям 15 камеры 3.In the first phase of drying, the furnace 6 is melted until the temperature in the chamber reaches 80-85 ^o C. In this case, the air in contact with the furnace 6 warms up more than the air in contact with the part of the pipe 5 remote from the furnace 6, which leads to uneven heating and deterioration in the quality of wood. To eliminate this phenomenon, a protective screen 10 installed above the firebox 6 and the front of the pipe 5 serves to mix air uniformly in temperature. The heated air passing through the stack 2 gives off some of the heat to the wood, while being saturated with moisture evaporated from the surface of the wood, and in contact with the more chilled parts of the chamber 3, it cools and rushes to the lower part of the chamber 3, where, on the slope of the thermal insulation 9, flows to the furnace 6 At the same time, moisture, which is in suspension in the air, settles (condenses) in the more cooled sections of the chamber 3 and flows down the gutters to the outlet openings 15 of the chamber 3.

Поверхность древесины прогревается при атмосферном давлении перемешанным нагретым воздухом, поступающим от трубы 5 и топки 6, до 60-65^oC, а внутренняя часть древесины - до температуры на 5-10^oC ниже. Таким образом, создается отрицательный температурный перепад по сечению древесины.The surface of the wood warms up at atmospheric pressure with the heated mixed air coming from the pipe 5 and the furnace 6 to 60-65 ^o C, and the inside of the wood to a temperature of 5-10 ^o C lower. Thus, a negative temperature difference in the cross section of the wood is created.

Во второй фазе сушки при достижении заданной температуры включают вакуумный насос 21 и откачивают воздух из камеры 3 до давления 50 кПа. Температура насыщения становится ниже температуры поверхности древесины, влага вскипает и интенсивно испаряется. Коэффициент диффузии водяного пара в воздух при создании вакуума значительно выше, чем при атмосферном давлении. Влага, испаряясь, охлаждает поверхность древесины, и по ее сечению образуется уже положительный температурный перепад, способствующий диффузии влаги изнутри к поверхности древесины. Избыточное давление интенсифицирует перенос паровоздушной смеси в древесине. После релаксации давления в древесине температура насыщения становится ниже температуры влаги, влага вскипает по всему объему древесины. Таким образом интенсифицируется внутренний влагоперенос. Поскольку во второй фазе цикла древесину не подогревают, то ее температура снижается. In the second phase of drying, when the set temperature is reached, the vacuum pump 21 is turned on and air is pumped out of the chamber 3 to a pressure of 50 kPa. The saturation temperature drops below the surface temperature of the wood, moisture boils and evaporates rapidly. The coefficient of diffusion of water vapor into the air when creating a vacuum is much higher than at atmospheric pressure. Moisture, evaporating, cools the surface of the wood, and a positive temperature difference is formed along its cross section, contributing to the diffusion of moisture from the inside to the surface of the wood. Overpressure intensifies the transport of the vapor-air mixture in the wood. After pressure relaxation in the wood, the saturation temperature becomes lower than the moisture temperature, moisture boils over the entire volume of wood. Thus, the internal moisture transfer is intensified. Since the wood is not heated in the second phase of the cycle, its temperature decreases.

Во второй фазе цикла для поддержания заданной относительной влажности воздуха необходимо также конденсировать влажный пар из среды. Это достигается охлаждением стенок камеры 3 рубашкой 11, пропуская через нее охлаждающую жидкость. In the second phase of the cycle, to maintain a given relative humidity, it is also necessary to condense moist steam from the medium. This is achieved by cooling the walls of the chamber 3 with a jacket 11, passing coolant through it.

По достижении равновесной влажности среды и древесины камеру 3 разгерметизируют путем открытия вентиля 20 впускного трубопровода 19 и проводят первую фазу следующего цикла. При этом воздух, поступающий из трубопровода 19, направлен на топку 6 и переднюю часть трубы 5, где он прогревается до необходимой температуры и поступает к штабелю 2, что исключает резкий перепад температур и снижает тем самым дополнительный расход энергии на прогрев камеры 3 и штабеля 2. Upon reaching equilibrium humidity of the medium and wood, the chamber 3 is depressurized by opening the valve 20 of the inlet pipe 19 and spend the first phase of the next cycle. In this case, the air coming from the pipeline 19 is directed to the furnace 6 and the front of the pipe 5, where it is heated to the required temperature and flows to the stack 2, which eliminates a sharp temperature drop and thereby reduces the additional energy consumption for heating the chamber 3 and stack 2 .

В дальнейшем, чередуя фазы цикла, высушивают древесину до необходимой влажности. Subsequently, alternating the phases of the cycle, the wood is dried to the required moisture content.

В настоящее время изготовлен опытный образец установки для вакуумной сушки, в камеру которой для примера загружали заготовки из дубовой древесины размерами: длина - 1,5 м, толщина - 32 мм, ширина - 150-200 мм, т.е. объемом 2,6 куб. м с начальной влажностью 25%. Сушку вышеописанным способом до влажности древесины 6-7% провели за двое суток. При этом расход электроэнергии составил 5 кВт·ч, а расход теплоэнергии при сгорании 0,4 куб.м хвойных дров - 0,106 Тут, при этом дефектов древесины (трещин, покоробленности и т.д.) не было обнаружено. At present, a prototype of a vacuum drying apparatus has been manufactured, for which, for example, oak wood blanks were loaded in the chamber with dimensions: length - 1.5 m, thickness - 32 mm, width - 150-200 mm, i.e. 2.6 cubic meters m with an initial humidity of 25%. Drying as described above to a wood moisture of 6-7% was carried out in two days. At the same time, the energy consumption amounted to 5 kWh, and the heat energy consumption during the combustion of 0.4 cubic meters of coniferous wood was 0.106 Tut, while no wood defects (cracks, warping, etc.) were found.

Таким образом, данное техническое решение по сравнению с известными позволяет значительно упростить конструкцию установки для вакуумной сушки, сократить время сушки, увеличить производительность, снизить затраты на технологию ее изготовления и на проведение процесса сушки в целом. Thus, this technical solution, in comparison with the known ones, can significantly simplify the design of the vacuum drying unit, shorten the drying time, increase productivity, reduce the cost of its manufacturing technology and the overall drying process.

Источники информации, принятые во внимание:
1. А.с. СССР N 1067319, МПК: F 26 B 3/04, 5/04, опубл. 1984.Sources of information taken into account:
1. A.S. USSR N 1067319, IPC: F 26 B 3/04, 5/04, publ. 1984.

2. Вакуумная сушилка для пиломатериалов модели KVT фирмы BME NOVAKY (Словения). // Обзорная информация: "Технологическое оборудование древесины на рынке Беларуси". / ОАО "Минскпроектмебель", ПКТБ мебели. - Мн., - 1998, - С. 66. 2. A vacuum dryer for lumber model KVT company BME NOVAKY (Slovenia). // Overview: "Technological equipment of wood on the Belarusian market." / OJSC Minskproektmebel, PKTB furniture. - Mn., - 1998, - S. 66.

3. Вакуумная сушилка типа VM фирмы VAHICEK (Австрия). // Обзорная информация: "Технологическое оборудование древесины на рынке Беларуси". / ОАО "Минскпроектмебель", ПКТБ мебели. - Мн.- 1998, - С. 46 (прототип). 3. Vacuum dryer type VM company VAHICEK (Austria). // Overview: "Technological equipment of wood on the Belarusian market." / OJSC Minskproektmebel, PKTB furniture. - Mn. - 1998, - S. 46 (prototype).

Claims

An apparatus for vacuum drying predominantly for a stack of wood, comprising a trolley with a stack installed in a sealed insulated chamber provided with a lockable lid and a heating element, a cooling system, a vacuum pump, a condensate drain system and an air supply system connected by pipelines and valves to the chamber, and instrumentation, characterized in that the heating element is made in the form of a U-shaped finned outside pipe, placed horizontally in n the lower part of the chamber for its entire length, one end of which is connected to the furnace, and the other end is brought out of the camera, while the camera is additionally equipped with a box-shaped thermal insulation located between the U-shaped pipe and the chamber walls with a slope towards the furnace, and above the furnace the front part of the U-shaped pipe has a protective shield.