RU2228498C2 - Method for wood drying - Google Patents
Method for wood drying Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228498C2 RU2228498C2 RU2002105236/06A RU2002105236A RU2228498C2 RU 2228498 C2 RU2228498 C2 RU 2228498C2 RU 2002105236/06 A RU2002105236/06 A RU 2002105236/06A RU 2002105236 A RU2002105236 A RU 2002105236A RU 2228498 C2 RU2228498 C2 RU 2228498C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- drying chamber
- pressure
- receiver
- drying
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности, в частности к технологии сушки древесины.The invention relates to the field of woodworking industry, in particular to the technology of wood drying.
Известен способ импульсно-вакуумной сушки строительных материалов путем многократного чередования циклов нагрева с одновременной продувкой материала теплоносителем и вакуумирования, в котором в каждом цикле между нагревом и вакуумированием осуществляют адиабатическую выдержку, продолжительность которой равна продолжительности продувки. Продувку осуществляют газовоздушной смесью с температурой 160°С и влажностью 15 г/кг в течение 6 минут. Вакуумирование проводят в течение двух минут при остаточном давлении 300 мм рт.ст. (См. а.с. СССР №1000701, кл. F 26 В 5/04, опубл. 1981 г.).A known method of pulse-vacuum drying of building materials by repeatedly alternating heating cycles with simultaneous purging of the material with a coolant and evacuation, in which adiabatic holding is carried out in each cycle between heating and evacuation, the duration of which is equal to the duration of the purge. Purge is carried out with a gas-air mixture with a temperature of 160 ° C and a humidity of 15 g / kg for 6 minutes. Evacuation is carried out for two minutes at a residual pressure of 300 mm Hg. (See AS USSR No. 1000701, class F 26 B 5/04, publ. 1981).
К недостаткам известного способа можно отнести его большую энергоемкость и длительность процесса сушки, и снижение качества древесины внутри и по краям штабеля.The disadvantages of this method include its high energy intensity and duration of the drying process, and a decrease in the quality of wood inside and along the edges of the stack.
Известен способ сушки древесины в сушильной камере, заключающийся в многократном чередовании циклов обдува древесины нагретым воздухом с отводом выделяющихся паров и вакуумирования, причем соотношение продолжительности операций нагрева и вакуумирования составляет от трех к одному до шести к одному при продолжительности вакуумирования 45-120 с, охлаждение осуществляют в атмосферных условиях. (См. патент Франции №2351366, М.кл. F 26 В 3/04. Публ. 1990 г.).A known method of drying wood in a drying chamber, which consists in repeatedly alternating cycles of blowing wood with heated air with the removal of vapors and evacuation, and the ratio of the duration of heating and evacuation is from three to one to six to one with a duration of evacuation of 45-120 s, cooling is carried out in atmospheric conditions. (See French patent No. 2351366, M. Cl. F 26 B 3/04. Publ. 1990).
Недостатками известного способа сушки являются значительные капитальные затраты на изготовление специального оборудования для обеспечения сброса давления в камере сушки с атмосферного в вакуум до давления паров микрокапиллярной влаги за 1-30 с, а также большая энергоемкость процесса сушки.The disadvantages of this drying method are significant capital costs for the manufacture of special equipment to ensure pressure relief in the drying chamber from atmospheric to vacuum to the pressure of microcapillary moisture vapor for 1-30 s, as well as the high energy intensity of the drying process.
Известен более совершенный способ сушки древесины в сушильной камере - прототип - путем многократного чередования циклов продувки теплоносителем с отводом выделяющихся паров и вакуумирования, в котором древесину предварительно нагревают до среднеобъемной температуры 80-100°С, после чего сушку ведут путем многократного чередования циклов вакуумирования и продувки теплоносителем, при этом до достижения 30% влажности, после цикла вакуумирования, проводят выдержку в герметичной сушильной камере до достижения в ней давления, равного атмосферному, а вакуумирование осуществляют при остаточном давлении 10-50 мм рт.ст. в течение 30-120 мин, причем сброс давления до остаточного проводят за 1-30 с, в процессе вакуумирования ведут слив конденсата, а продувку проводят теплоносителем с температурой 80-150°С в течение времени, равного времени вакуумирования, процесс сушки до 30% влажности повторяют до достижения общего суммарного времени вакуумирования, определяемого математической формулой с соотношением в ней плотности материала, влажности, величины поверхности, толщины и ширины высушиваемого материала и др.A more advanced method of drying wood in a drying chamber is known - a prototype — by repeatedly alternating cycles of purging with a coolant with the removal of vapors and evacuating, in which the wood is preheated to an average volume temperature of 80-100 ° C, after which drying is carried out by repeatedly alternating vacuum and purge cycles coolant, while reaching 30% humidity, after a vacuum cycle, hold in a sealed drying chamber until it reaches a pressure equal to the atmosphere Nome, and evacuation is carried out at a residual pressure of 10-50 mmHg within 30-120 min, and the pressure is released to the residual for 1-30 s, the condensate is drained during evacuation, and the purge is carried out with a coolant with a temperature of 80-150 ° C for a time equal to the evacuation time, the drying process is up to 30% humidity is repeated until the total cumulative evacuation time is reached, determined by the mathematical formula with the ratio of the density of the material, humidity, surface size, thickness and width of the dried material, etc.
По достижении 30% влажности продувку после вакуумирования осуществляют без выдержки теплоносителем с температурой 80-150°С, при этом процесс сушки до конечной влажности, повторяемый многократно до достижения общего времени вакуумирования, определяется математическим соотношением либо практическим путем.Upon reaching 30% humidity, purging after evacuation is carried out without exposure to a coolant with a temperature of 80-150 ° C, while the drying process to final moisture, repeated many times until the total evacuation time is reached, is determined by the mathematical ratio or by practical means.
К недостаткам способа-прототипа можно отнести большую энергоемкость процесса сушки и невозможность достижения атмосферного давления паров капиллярной влаги при предварительном нагреве древесины до среднеобъемной температуры 80-100°С.The disadvantages of the prototype method include the high energy intensity of the drying process and the inability to achieve atmospheric vapor pressure of capillary moisture when the wood is preheated to a volume average temperature of 80-100 ° C.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества сушки древесины, сокращение времени сушки и капитальных затрат на изготовление необходимого оборудования.The objective of the present invention is to improve the quality of drying wood, reducing drying time and capital costs for the manufacture of the necessary equipment.
Поставленная изобретением задача достигается тем, что каждый цикл вакуумирования проводят скоростным вакуумированием при помощи ресивера, быстродействующих клапанов и трубопроводов с нагревом древесины в изолированной от атмосферы сушильной камере, причем выдержку в камере ведут до давления, равного равновесному давлению пара при данной температуре.The objective set by the invention is achieved in that each evacuation cycle is carried out by high-speed evacuation using a receiver, high-speed valves and pipelines with wood heating in a drying chamber isolated from the atmosphere, and holding in the chamber is carried out to a pressure equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature.
Скоростное вакуумирование осуществляют при помощи ресивера, объем которого выполнен таким образом, чтобы при его соединении с сушильной камерой в последней создавалось давление меньше равновесного давления пара при данной температуре с помощью быстродействующих клапанов, обеспечивающих соединение сушильной камеры с ресивером за 0,1-0,5 с, и сброс давления в сушильной камере за 0,5-5,0 с и при помощи трубопровода, соединяющего сушильную камеру с ресивером, диаметр которого рассчитывается по формулеHigh-speed evacuation is carried out using a receiver, the volume of which is made in such a way that when it is connected to the drying chamber, the latter creates a pressure less than the equilibrium vapor pressure at a given temperature using high-speed valves that connect the drying chamber to the receiver in 0.1-0.5 s, and depressurization in the drying chamber for 0.5-5.0 s and using a pipeline connecting the drying chamber to the receiver, the diameter of which is calculated by the formula
где d - диаметр трубопровода, м;where d is the diameter of the pipeline, m;
Р - давление в сушильной камере, Па;P is the pressure in the drying chamber, Pa;
Ро - давление в ресивере, Па;Po - pressure in the receiver, Pa;
η - кинематическая вязкость паровоздушной смеси, с.ст.;η is the kinematic viscosity of the vapor-air mixture, s.st .;
Vo - свободный объем сушильной камеры, м.куб.;Vo - free volume of the drying chamber, cbm .;
l - длина соединительного трубопровода, м;l is the length of the connecting pipeline, m;
t - время набора заданного давления в сушильной камере, с.t is the set time of the set pressure in the drying chamber, s.
Каждую операцию каждого цикла скоростного вакуумирования осуществляют при достижении давления в ресивере 1-10 мм рт.ст.Each operation of each cycle of high-speed evacuation is carried out when the pressure in the receiver reaches 1-10 mm Hg.
Равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержке древесины по всему объему изолированной сушильной камеры осуществляют потоками при помощи вентиляторов и регулируемых направляющих, от непрерывного, постоянного и встречного до противоположного.Uniform flow of coolant during purging, heating, repeated alternating evacuation and exposure of wood throughout the entire volume of the insulated drying chamber is carried out by flows using fans and adjustable guides, from continuous, constant and counter to the opposite.
Признаки того, что каждый цикл вакуумирования проводят скоростным вакуумированием при помощи ресивера, быстродействующих клапанов и трубопроводов с нагревом древесины в изолированной от атмосферы сушильной камере, причем выдержку в камере ведут до давления, равного равновесному давлению пара при данной температуре - являются признаками неочевидными, неожиданными и направлены на достижение поставленной изобретением задачи снижения времени и качества сушки древесины.Signs that each evacuation cycle is carried out by high-speed evacuation using a receiver, high-speed valves and pipelines with wood heating in a drying chamber isolated from the atmosphere, and holding in the chamber to a pressure equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature are signs that are not obvious, unexpected, and aimed at achieving the objectives of the invention to reduce the time and quality of wood drying.
Признаки того, что скоростное вакуумирование осуществляют при помощи ресивера, объем которого выполнен таким образом, чтобы при его соединении с сушильной камерой в последней создавалось давление меньше равновесного давления пара при данной температуре, быстродействующих клапанов, обеспечивающих соединение сушильной камеры с ресивером за 0,1-0,5 с и сброс давления в сушильной камере за 0,5-5,0 с, и при помощи трубопровода, соединяющего сушильную камеру с ресивером, диаметр которого рассчитывается по формулеSigns that high-speed evacuation is carried out using a receiver, the volume of which is such that when it is connected to the drying chamber, the latter creates a pressure less than the equilibrium vapor pressure at a given temperature, high-speed valves that connect the drying chamber to the receiver in 0.1- 0.5 s and pressure relief in the drying chamber for 0.5-5.0 s, and using a pipe connecting the drying chamber to the receiver, the diameter of which is calculated by the formula
где - d - диаметр трубопровода, м;where - d is the diameter of the pipeline, m;
Р - давление в сушильной камере, Па;P is the pressure in the drying chamber, Pa;
Ро - давление в ресивере, Па;Po - pressure in the receiver, Pa;
η - кинематическая вязкость паровоздушной смеси, с.ст.;η is the kinematic viscosity of the vapor-air mixture, s.st .;
Vo - свободный объем сушильной камеры, м.куб.;Vo - free volume of the drying chamber, cbm .;
l - длина соединительного трубопровода, м;l is the length of the connecting pipeline, m;
t - время набора заданного давления в сушильной камере, с.t is the set time of the set pressure in the drying chamber, s.
- являются признаками, уточняющими возможность достижения поставленной изобретением задачи обеспечения скоростного вакуумирования и, как следствие, повышение качества сушки древесины. Именно совокупность параметров скоростного вакуумирования - время соединения сушильной камеры с ресивером, имеющим объем, достаточный для создания давления меньше равновесного давления пара при данной температуре в 0,1-0,5 с, время сброса давления в сушильной камере за 0,5-5,0 с, до величины остаточного давления ниже равновесного, выдержка с нагревом под вакуумом обеспечивают удаление свободной влаги из древесины в основном в жидкой фазе до влажности около 30%, т.е. обеспечивает вакуум-отжим. - are signs that clarify the possibility of achieving the objectives of the invention to ensure high-speed evacuation and, as a result, improving the quality of wood drying. Namely, the set of parameters of high-speed evacuation - the connection time of the drying chamber with the receiver having a volume sufficient to create a pressure less than the equilibrium vapor pressure at a given temperature in 0.1-0.5 s, the pressure relief time in the drying chamber for 0.5-5, 0 s, until the residual pressure is below equilibrium, holding with heating under vacuum ensures the removal of free moisture from the wood mainly in the liquid phase to a moisture content of about 30%, i.e. provides vacuum extraction.
Признак того, что каждую операцию каждого цикла скоростного вакуумирования осуществляют при достижении давления в ресивере 1-10 мм рт.ст. - является признаком, уточняющим выполнение операций вакуумирования, и обеспечивает создание условий, при которых в изолированной от атмосферы сушильной камере создается давление, равное равновесному давлению пара при данной температуре. Для удаления связанной влаги до требуемой конечной влажности древесины процесс сушки после вакуумирования с одновременным нагревом и выдержкой под вакуумом в изолированной сушильной камере до равновесного давления пара вновь в течение 0,5-5,0 с сбрасывают давление в сушильной камере до давления ниже равновесного при данной температуре, при этом давление в ресивере при соединении с сушильной камерой должно быть 1-10 мм рт.ст. или такое, чтобы в сушильной камере было перегретое состояние воды.A sign that each operation of each cycle of high-speed evacuation is carried out when the pressure in the receiver reaches 1-10 mm Hg. - is a sign clarifying the performance of vacuum operations, and ensures the creation of conditions under which a pressure equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature is created in a drying chamber isolated from the atmosphere. To remove bound moisture to the required final moisture content of the wood, the drying process after evacuation with simultaneous heating and holding under vacuum in an isolated drying chamber to an equilibrium vapor pressure again relieve the pressure in the drying chamber to a pressure below the equilibrium pressure for 0.5-5.0 s at this temperature, while the pressure in the receiver when connected to the drying chamber should be 1-10 mm Hg or such that the overheated state of the water is in the drying chamber.
Признаки того, что равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержке древесины по всему объему изолированной сушильной камеры осуществляют потоками при помощи вентиляторов и регулируемых направляющих, от непрерывного, постоянного и встречного до противоположного - являются признаками существенными, необходимыми и достаточными для достижения поставленной изобретением задачи повышения качества сушки древесины. Постоянная и непрерывная подача теплоносителя к древесине и использование в качестве теплоносителя имеющуюся в сушильной камере смесь воздуха и насыщенных паров воды при данной температуре обеспечивают быстрый и равномерный прогрев древесины в камере сушки.Signs that the uniform supply of coolant during purging, heating, repeated alternating evacuation and holding the wood throughout the volume of the insulated drying chamber is carried out by flows using fans and adjustable guides, from continuous, constant and counter to the opposite, are significant, necessary and sufficient for achieving the objective of the invention to improve the quality of wood drying. Constant and continuous supply of the heat carrier to the wood and use as a heat carrier the mixture of air and saturated water vapors available in the drying chamber at a given temperature ensures quick and uniform heating of the wood in the drying chamber.
Совокупность приведенных выше отличительных признаков позволяет в достаточной мере повысить качество сушки древесины, сократить при этом время сушки и использовать для сушки древесины имеющееся оборудование, что значительно сокращает капитальные трудозатраты, которые потребовались бы на изготовление специального дорогостоящего оборудования.The combination of the above distinguishing features can sufficiently improve the quality of wood drying, reduce drying time and use the available equipment for wood drying, which significantly reduces the capital labor costs that would be required to produce special expensive equipment.
На чертеже схематично представлено оборудование, при помощи которого был осуществлен предлагаемый способ сушки древесины.The drawing schematically shows the equipment with which the proposed method of drying wood was carried out.
Способ сушки древесины осуществляется при помощи сушильных камер 1 и 2 (сушку можно проводить и в одной камере), каждая из которых оборудована устройством 3 для равномерного распределения и вентиляторами 4 для подачи теплоносителя по всему объему сушильной камеры. Трубопроводы 5 со встроенными быстродействующими клапанами 6 и 7 связывают сушильные камеры 1 и 2 с ресивером 8. Каждая сушильная камера 1 и 2 имеет клапан 9 для соединения сушильной камеры с атмосферой и кран 10 для слива свободной влаги. Каждая сушильная камера имеет герметичную дверь 11 для загрузки и выгрузки древесины и калориферы 12, установленные в задних полуцилиндрических стенках. Вакуумный насос 13 обеспечивает заданный вакуум в ресивере 8 и сушильных камерах 1 и 2. Сборник жидкости 14 предназначен для сбора раствора смолы и конденсата, связан с ресивером 8 при помощи клапана 15 и используется как шлюз для слива собранной жидкости при помощи клапана 16 без разгерметизации всей системы.The method of drying wood is carried out using drying chambers 1 and 2 (drying can be carried out in one chamber), each of which is equipped with a device 3 for uniform distribution and fans 4 for supplying coolant throughout the volume of the drying chamber. Pipelines 5 with integrated high-speed valves 6 and 7 connect the drying chambers 1 and 2 to the receiver 8. Each drying chamber 1 and 2 has a valve 9 for connecting the drying chamber to the atmosphere and a valve 10 for draining free moisture. Each drying chamber has a sealed door 11 for loading and unloading wood and heaters 12 installed in the rear semi-cylindrical walls. The vacuum pump 13 provides a predetermined vacuum in the receiver 8 and the drying chambers 1 and 2. The fluid collector 14 is designed to collect the resin and condensate solution, connected to the receiver 8 using the valve 15 and is used as a gateway to drain the collected fluid using the valve 16 without depressurization system.
Предлагаемый способ сушки древесины поясняется на одной из сушильных камер и осуществляется следующим образом.The proposed method of drying wood is illustrated in one of the drying chambers and is carried out as follows.
Помещенную в сушильную камеру 1 древесину укладывают на тележке в штабель, после чего тележку задвигают в сушильную камеру 1, герметично закрывают двери 11 и включают калориферы 12, и производят нагрев воздуха при атмосферном давлении. При этом сушильная камера 1 изолирована от ресивера 8 и внешней среды при помощи быстродействующих клапанов 6 и 9. Одновременно включается насос 13 для создания в ресивере 8 давления 1-10 мм рт.ст. Древесину нагревают до средне-объемной температуры 80-100°С, что приводит к снижению поверхностного натяжения воды в межкапиллярном пространстве и увеличению давления пара до значений, близких к атмосферному. С помощью быстродействующего клапана 6 камеру сушки 1 за время, равное 0,1-0,5 с, соединяют с ресивером 8, в котором предварительно создано давление 1-10 мм рт.ст. и создают таким образом в сушильной камере 1 вакуум, под действием которого древесину выдерживают в течение, например, 30 минут, затем сушильную камеру 1 изолируют от вакуума, закрыв быстродействующий клапан 6, и выдерживают древесину в сушильной камере под остаточным вакуумом 30 минут. При этом подогрев древесины до температуры 80-100°С поддерживается постоянно.The wood placed in the drying chamber 1 is stacked on a trolley in a stack, after which the trolley is pushed into the drying chamber 1, the doors 11 are tightly closed and the heaters 12 are turned on, and air is heated at atmospheric pressure. In this case, the drying chamber 1 is isolated from the receiver 8 and the external environment using high-speed valves 6 and 9. At the same time, the pump 13 is turned on to create a pressure of 1-10 mm Hg in the receiver 8. The wood is heated to an average volumetric temperature of 80-100 ° C, which leads to a decrease in the surface tension of water in the intercapillary space and an increase in steam pressure to values close to atmospheric. Using a quick-acting valve 6, the drying chamber 1 for a time equal to 0.1-0.5 s is connected to the receiver 8, in which a pressure of 1-10 mm Hg is previously created. and thus create a vacuum in the drying chamber 1, under which the wood is kept for, for example, 30 minutes, then the drying chamber 1 is isolated from the vacuum by closing the quick valve 6, and the wood is kept in the drying chamber under a residual vacuum of 30 minutes. At the same time, heating of wood to a temperature of 80-100 ° C is constantly maintained.
Равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержки древесины по всему объему изолированной сушильной камеры осуществляют потоками при помощи регулируемых направляющих, от непрерывного и встречного до противоположного.Uniform supply of coolant during purging, heating, repeated alternating evacuation and exposure of wood throughout the volume of the insulated drying chamber is carried out by flows using adjustable guides, from continuous and opposite to the opposite.
Нагрев древесины, скоростное вакуумирование с нагревом, выдержка под вакуумом с прогревом древесины по всей толщине составляют один цикл сушки. В зависимости от породы древесины, ее плотности, толщины и др. параметров количество циклов сушки многократно повторяют до достижения остаточной влажности древесины около 30%.Heating of wood, high-speed evacuation with heating, aging under vacuum with heating of wood throughout its thickness comprise one drying cycle. Depending on the type of wood, its density, thickness and other parameters, the number of drying cycles is repeated many times until the residual moisture content of the wood reaches about 30%.
После выдержки древесины под остаточным вакуумом давление в сушильной камере 1 сбрасывают за 0,5-5,0 с до давления ниже равновесного давления насыщенного пара для данной температуры, и делают выдержку в создавшемся в сушильной камере 1 вакууме. Во время выдержки через клапаны 10, 15, 16 производят удаление образовавшейся воды, слив конденсата, изолирование сушильной камеры 1 посредством перекрытия быстродействующего клапана 6 от ресивера 8 и нагрев древесины под остаточным давлением до среднеобъемной температуры 80-100°С.After exposure of the wood to a residual vacuum, the pressure in the drying chamber 1 is released for 0.5-5.0 s to a pressure below the equilibrium saturated vapor pressure for a given temperature, and exposure is maintained in the vacuum created in the drying chamber 1. During soaking through the valves 10, 15, 16, the formed water is removed, condensate is drained, the drying chamber 1 is isolated by shutting off the quick-acting valve 6 from the receiver 8 and the wood is heated under residual pressure to a volume average temperature of 80-100 ° С.
Вода в древесине находится в двух основных структурных элементах: - в полостях клеток и капилляров - свободная влага и в стенках клеточных оболочек - связанная влага. Размер клеточных пор находится в пределах 100А и 10А. Максимальное количество связанной влаги, которое может находиться в древесине, примерно одинаково для всех пород древесины и составляет при 20°С примерно 30 мас.%. Вся остальная влага является свободной. При сушке древесины с влажностью более 30% в первую очередь удаляется свободная влага, а затем связанная. При нагревании древесины гигроскопичность понижается и часть связанной влаги переходит в свободную.Water in wood is in two main structural elements: - in the cavities of cells and capillaries - free moisture and in the walls of cell walls - bound moisture. Cell pore sizes are between 100A and 10A. The maximum amount of bound moisture that may be present in the wood is approximately the same for all wood species and amounts to about 30 wt.% At 20 ° C. All other moisture is free. When drying wood with a moisture content of more than 30%, free moisture is first removed and then bound. When the wood is heated, hygroscopicity decreases and part of the bound moisture passes into free moisture.
Сушка древесины по предлагаемому способу включает в себя две стадии. На первой стадии производят удаление свободной влаги, когда влага из капилляров и межкапиллярного пространства удаляется за счет быстрого создания давления насыщенных паров воды древесины при данной температуре и выталкивается влага из капилляров за счет расширения растворенного и защемленного газа и частичного парообразования с последующим сливом влаги из сушильной камеры. На второй стадии производится удаление связанной влаги только за счет частичного парообразования и ее последующего испарения с поверхности. Это достигается тем, что предварительно нагретую древесину при давлении, равном давлению насыщенных паров, и соответствующей температуре подвергают быстрому соединению с ресивером и кратковременному созданию в сушильной камере давления ниже давления насыщенных паров.Drying wood according to the proposed method includes two stages. At the first stage, free moisture is removed when moisture is removed from the capillaries and intercapillary space due to the rapid creation of saturated water vapor pressure of the wood at a given temperature and moisture is expelled from the capillaries due to expansion of the dissolved and trapped gas and partial vaporization, followed by drainage of moisture from the drying chamber . In the second stage, the associated moisture is removed only due to partial vaporization and its subsequent evaporation from the surface. This is achieved by the fact that pre-heated wood at a pressure equal to the saturated vapor pressure and the corresponding temperature is subjected to quick connection with the receiver and a short-term creation in the drying chamber of pressure below the saturated vapor pressure.
Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного давления насыщенных паров приводит их в состояние перегретого пара и резкому увеличению парообразования с поверхности материала и ведет к охлаждению жидкости ниже температуры ее кипения при данном давлении. Вследствие низкой теплопроводности древесины пар во всем объеме древесины не успевает охладиться до температуры ниже температуры кипения и образовавшийся пар внутри капилляра выдавливает влагу из капилляра. Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного приводит также к резкому расширению защемленных газов и растворенной в капиллярах жидкости. Резкое увеличение объема газа выталкивает жидкость из капилляров в объем сушильной камеры.The creation in the drying chamber 1 of pressure below the equilibrium pressure of saturated vapors brings them to a state of superheated steam and a sharp increase in vaporization from the surface of the material and leads to cooling of the liquid below its boiling point at a given pressure. Due to the low thermal conductivity of the wood, the steam in the entire volume of the wood does not have time to cool to a temperature below the boiling point and the resulting vapor inside the capillary squeezes moisture from the capillary. The creation in the drying chamber 1 of a pressure below equilibrium also leads to a sharp expansion of trapped gases and liquid dissolved in the capillaries. A sharp increase in gas volume pushes the liquid from the capillaries into the volume of the drying chamber.
Начало удаления связанной влаги определяется по уменьшению изменения температуры древесины в процессе скоростного вакуумирования. С уменьшением влагосодержания температура древесины повышается, что приводит к уменьшению времени выдержки под вакуумом после скоростного вакуумирования до 15 минут и времени нагрева древесины под остаточным вакуумом до равновесного давления до 20 минут.The start of the removal of bound moisture is determined by reducing the change in the temperature of the wood during high-speed evacuation. With decreasing moisture content, the temperature of the wood rises, which leads to a decrease in the exposure time under vacuum after high-speed evacuation to 15 minutes and the time for heating the wood under residual vacuum to equilibrium pressure up to 20 minutes.
Удаление связанной влаги осуществляется в процессе проведения следующих операций - скоростного вакуумирования с выдержкой и нагревом под вакуумом в течение, например, 15 минут и нагрева древесины в изолированной сушильной камере под остаточным вакуумом до равновесного давления в течение, например, 20 минут.The removal of bound moisture is carried out during the following operations - high-speed evacuation with holding and heating under vacuum for, for example, 15 minutes and heating the wood in an isolated drying chamber under a residual vacuum to equilibrium pressure for, for example, 20 minutes.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа сушки древесины.A specific example of the proposed method of drying wood.
Процесс сушки древесины экспериментально реализован на промышленной установке, технологическая схема которой представлена на чертеже.The wood drying process was experimentally implemented in an industrial installation, the technological scheme of which is shown in the drawing.
В две сушильные камеры 1 и 2 с объемом загрузки по 10 м3, оборудованных устройством 3 для направления и равномерного распределения воздушных потоков и калориферами 12 для нагрева и вентиляторами 4 для подачи теплоносителя к древесине по всему объему каждой камеры, соединенные трубопроводами 5 с рассчитанным диаметром по приведенной выше формуле, с быстродействующими клапанами 6 и 7 и с ресивером 8, загрузили на тележках по 10 м3 древесины. Сушке подвергли сосновые доски длиной 6000 мм, шириной 150 мм, толщиной 50 мм. Начальная влажность древесины была 70%, требуемая конечная влажность - 10%. Доски уложили в штабель 17 с размерами 1200×1500×6000 (мм), прокладывая каждый ряд рейкой с размерами 25×25×1200 (мм). В каждую сушильную камеру на тележках было установлено по два штабеля древесины. В полуцилиндрических дверцах 11 и полу цилиндрических задних стенках 18 каждой сушильной камеры были установлены калориферы 12 с площадью поверхности нагрева по 35 м2 каждый и по два осевых вентилятора 4 производительностью 7500 м3 в час воздуха при нормальных условиях и обеспечивающих напор 50 мм. рт.ст., число оборотов вентилятора составляло 1460 об/мин.In two drying chambers 1 and 2 with a loading volume of 10 m 3 , equipped with a device 3 for directing and evenly distributing air flows and heaters 12 for heating and fans 4 for supplying coolant to the wood throughout the volume of each chamber, connected by pipelines 5 with a calculated diameter according to the above formula, with high-speed valves 6 and 7 and with receiver 8, 10 m 3 of wood were loaded on carts. Pine boards with a length of 6000 mm, a width of 150 mm, and a thickness of 50 mm were dried. The initial moisture content of the wood was 70%, the required final moisture content was 10%. The boards were stacked in stack 17 with dimensions of 1200 × 1500 × 6000 (mm), laying each row with a rail with dimensions of 25 × 25 × 1200 (mm). In each drying chamber on carts, two stacks of wood were installed. In the semi-cylindrical doors 11 and the semi-cylindrical rear walls 18 of each drying chamber, heaters 12 were installed with a heating surface of 35 m 2 each and two axial fans 4 with a capacity of 7500 m 3 per hour of air under normal conditions and providing a pressure of 50 mm. Hg, the fan speed was 1460 rpm.
Необходимость использования двух сушильных камер вызвана повышением коэффициента полезного действия вспомогательного оборудования (ресивера, насоса, сборника жидкости, системы автоматического управления и т.д.), увеличением производительности и снижением удельных капитальных затрат. Так, в случае нагрева древесины в изолированной первой камере, во второй происходит вакуумирование и т.д. Для создания вакуума в ресивере 8 был использован вакуумный насос АВЗ - 90, который обеспечивал создание рабочего давления в ресивере 8 и отсос балластных газов из камер сушки 1 и 2 и ресивера 8.The need to use two drying chambers is caused by an increase in the efficiency of auxiliary equipment (receiver, pump, liquid collector, automatic control system, etc.), an increase in productivity, and a decrease in specific capital costs. So, in the case of heating of wood in an isolated first chamber, in the second there is evacuation, etc. To create a vacuum in receiver 8, an AVZ-90 vacuum pump was used, which ensured the creation of operating pressure in receiver 8 and the suction of ballast gases from drying chambers 1 and 2 and receiver 8.
Сушильные камеры 1 и 2 герметично закрыли, включили калориферы 12 и вентиляторы 4 для нагрева воздуха и нагрева древесины. Воздух от калорифера выходил с температурой в 140°С при атмосферном давлении в сушильных камерах. Сушильные камеры были изолированы от ресивера и от внешней среды путем перекрытия быстродействующих клапанов 6, 7 и 9. Одновременно включили насос 13 для создания в ресивере 8 давления 1-10 мм рт.ст. После достижения среднеобъемной температуры древесины 90°С и температуры в камере 110°С, а это произошло через 120 минут, включили быстродействующий клапан 6, соединяющий сушильную камеру 1 с ресивером 8. При этом вакуум, созданный в ресивере, распространился и на сушильную камеру 1 и сделали выдержку древесины под вакуумом в течение 15 минут. За это время давление внутри древесины под воздействием вакуума в свободном объеме сушильной камеры сначала снизилось до 370 мм рт.ст., стремясь сравняться с давлением (вакуумом) в свободном объеме сушильной камеры. За время выдержки под вакуумом происходило вытеснение влаги из древесины. Затем после выдержки в 15 минут быстродействующий клапан 6 сушильной камеры 1 перекрыли - изолировав тем самым сушильную камеру 1 от ресивера 8 - и сделали выдержку под остаточным вакуумом в течение 30 минут. После второй выдержки давление внутри древесины и в свободном объеме сушильной камеры сравнялось. При этом нагрев древесины работал без отключения и температура древесины за время выдержки при остаточном вакууме вновь достигла 90°С, а равновесное давление, в процессе нагрева, увеличилось до 660 мм рт.ст.Drying chambers 1 and 2 were hermetically sealed, turned on heaters 12 and fans 4 for heating air and heating wood. Air from the air heater exited at a temperature of 140 ° C at atmospheric pressure in the drying chambers. The drying chambers were isolated from the receiver and from the external environment by shutting off the high-speed valves 6, 7 and 9. At the same time, the pump 13 was turned on to create a pressure of 1-10 mm Hg in the receiver 8. After reaching an average volumetric wood temperature of 90 ° C and a temperature in the chamber of 110 ° C, and this happened after 120 minutes, a quick-acting valve 6 was connected, connecting the drying chamber 1 to the receiver 8. The vacuum created in the receiver also spread to the drying chamber 1 and made exposure to wood under vacuum for 15 minutes. During this time, the pressure inside the wood under the influence of vacuum in the free volume of the drying chamber first decreased to 370 mm Hg, trying to equal the pressure (vacuum) in the free volume of the drying chamber. During exposure under vacuum, moisture was displaced from the wood. Then, after holding for 15 minutes, the high-speed valve 6 of the drying chamber 1 was shut off - thereby isolating the drying chamber 1 from the receiver 8 - and holding was carried out under a residual vacuum for 30 minutes. After the second exposure, the pressure inside the wood and in the free volume of the drying chamber was equalized. In this case, the wood heating worked without shutting down and the wood temperature during exposure at a residual vacuum again reached 90 ° C, and the equilibrium pressure, during heating, increased to 660 mm Hg.
Быстродействующий клапан 7 сушильной камеры 2 в это время находился в положении “закрыто”. Данные операции воздействия вакуума и выдержки повторяли последовательно 20 раз и общее время, необходимое для удаления свободной влаги, составило 720 минут.The quick-acting valve 7 of the drying chamber 2 at that time was in the “closed” position. These operations of exposure to vacuum and exposure were repeated successively 20 times and the total time required to remove free moisture was 720 minutes.
Во время первой выдержки древесины в сушильной камере 1 запустили сушильную камеру 2 с такой же последовательностью проводимых в ней операций.During the first exposure of wood in the drying chamber 1, the drying chamber 2 was launched with the same sequence of operations carried out therein.
Удаление связанной влаги до остаточной влажности в 10% производили в такой же последовательности посредством проведения операций скоростного вакуумирования с нагревом и выдержкой древесины под вакуумом в течение 15 минут, затем нагревом и выдержкой древесины в сушильной камере под остаточным вакуумом до равновесного давления сначала в течение 15 минут, а затем время нагрева древесины до заданной температуры, при остаточном вакууме, уменьшается за счет уменьшения снижения температуры древесины в процессе скоростного испарения влаги.Bound moisture was removed to a residual moisture content of 10% in the same sequence by performing high-speed vacuum operations with heating and holding the wood under vacuum for 15 minutes, then heating and holding the wood in the drying chamber under the residual vacuum to an equilibrium pressure, first for 15 minutes and then the time of heating the wood to a predetermined temperature, with a residual vacuum, is reduced by reducing the decrease in the temperature of the wood in the process of high-speed evaporation of moisture.
Количество циклов для удаления связанной влаги при этом получилось 11, общее время удаления связанной влаги составило 420 минут. Общее время сушки древесины - удаления из древесины свободной и связанной влаги составило 1140 мин или 18 ч 55 мин. Указанные операции предлагаемого способа проводили при помощи ресивера, быстродействующих клапанов и трубопроводов, проходное сечение которых определялось по математической зависимости.The number of cycles for removing bound moisture was 11, and the total time for removing bound moisture was 420 minutes. The total time of wood drying - removal of free and bound moisture from wood was 1140 minutes or 18 hours 55 minutes. These operations of the proposed method was carried out using a receiver, high-speed valves and pipelines, the bore of which was determined by mathematical dependence.
Экспериментальная проверка показала, что увеличение или уменьшение содержания свободной влаги влияет только на время первой стадии сушки. Время второй стадии - удаление связанной влаги до остаточной в 10% - остается постоянным.Experimental verification showed that an increase or decrease in the content of free moisture affects only the time of the first stage of drying. The time of the second stage — the removal of bound moisture to a residual moisture of 10% — remains constant.
Предлагаемый способ сушки древесины успешно прошел экспериментальные испытания в условиях промышленного предприятия по сушке древесины и дал хорошие, стабильные результаты по качеству сушки, отсутствию дефектов (трещин, разрывов, сколов и т.п.) на поверхности и внутри древесины. Высушенная по предлагаемому способу древесина хорошо хранится, не коробится и может быть использована для изготовления ответственных изделий и поставляться на экспорт. Использование существующего оборудования позволяет предотвратить возможные затраты на изготовление дорогостоящего оборудования.The proposed method of drying wood successfully passed experimental tests in an industrial enterprise for drying wood and gave good, stable results on the quality of drying, the absence of defects (cracks, tears, chips, etc.) on the surface and inside the wood. The wood dried by the proposed method is well stored, does not warp and can be used for the manufacture of critical products and exported. Using existing equipment can prevent possible costs for the manufacture of expensive equipment.
В настоящее время авторами проводится работа по более широкому использованию предлагаемого способа.Currently, the authors are working on a wider use of the proposed method.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105236/06A RU2228498C2 (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Method for wood drying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105236/06A RU2228498C2 (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Method for wood drying |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002105236A RU2002105236A (en) | 2003-09-10 |
| RU2228498C2 true RU2228498C2 (en) | 2004-05-10 |
Family
ID=32678385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105236/06A RU2228498C2 (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Method for wood drying |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2228498C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110857A1 (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-11 | Stoliar Vasyl Andriyovych | Wood drying method and a plant for carrying out said method |
| RU2818430C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-05-02 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ФАЛЬКОН" | Installation for thermal treatment of materials |
-
2002
- 2002-02-26 RU RU2002105236/06A patent/RU2228498C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110857A1 (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-11 | Stoliar Vasyl Andriyovych | Wood drying method and a plant for carrying out said method |
| RU2468319C2 (en) * | 2008-03-03 | 2012-11-27 | Василий Андреевич Столяр | Method of drying wood and plant for its implementation |
| RU2818430C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-05-02 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ФАЛЬКОН" | Installation for thermal treatment of materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2400684C1 (en) | Method for wood drying and device for its realisation | |
| US4343095A (en) | Pressure dryer for steam seasoning lumber | |
| CN1815115B (en) | Wood rapid-drying method | |
| WO2001088449A1 (en) | Method of drying wood and a system therefor | |
| CN107036394B (en) | A kind of vacuum drying method of nanmu plate | |
| FI112696B (en) | Method and apparatus for drying wood products | |
| RU2228498C2 (en) | Method for wood drying | |
| JP2008106959A (en) | Wood drying apparatus and wood drying method | |
| WO2000067970A1 (en) | Method and apparatus for drying material | |
| RU2304747C1 (en) | Method for wood drying | |
| US20130081300A1 (en) | Vacuum cycling drying | |
| RU2511887C2 (en) | Timber drying method | |
| RU2255276C2 (en) | Method of drying wood | |
| JP3165817B2 (en) | Heat treatment drying method for wood | |
| JP2001515199A5 (en) | ||
| RU2343381C2 (en) | Device for drying and treating wood | |
| JPH06257946A (en) | Method and device for drying timber | |
| US1166819A (en) | Method of treating wood and other porous materials. | |
| RU2682471C2 (en) | Method for drying wood and device therefor | |
| RU66492U1 (en) | DRYING AND IMPREGNATING PLANT FOR WOOD | |
| RU2045720C1 (en) | Method of drying wood | |
| JP3401462B2 (en) | Wood drying method and equipment | |
| RU2468319C2 (en) | Method of drying wood and plant for its implementation | |
| CN108224924B (en) | Drying and shaping device and shaping and drying method thereof | |
| RU48218U1 (en) | WOOD DRYING UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070702 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100227 |