RU2304264C1 - Method of combined wood drying - Google Patents
Method of combined wood drying Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304264C1 RU2304264C1 RU2005135886/06A RU2005135886A RU2304264C1 RU 2304264 C1 RU2304264 C1 RU 2304264C1 RU 2005135886/06 A RU2005135886/06 A RU 2005135886/06A RU 2005135886 A RU2005135886 A RU 2005135886A RU 2304264 C1 RU2304264 C1 RU 2304264C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- liquid
- temperature
- drying
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области деревообработки и может быть использовано в процессах сушки древесины различных пород с одновременной ее пропиткой.The invention relates to the field of woodworking and can be used in the drying processes of wood of various species with its simultaneous impregnation.
Известен способ комбинированной сушки древесины путем чередования облучения древесины микроволновой энергией и обдува теплым воздухом (RU 2101630 C1, 1998). При этом вначале с поверхности древесины удаляется влага, а затем древесина прогревается на всю ее толщину микроволновой энергией, которая вызывает интенсивный перенос влаги к поверхности древесины. Основой этого способа является диэлектрическая сушка древесины.A known method of combined drying of wood by alternating irradiation of wood with microwave energy and blowing with warm air (RU 2101630 C1, 1998). In this case, moisture is first removed from the surface of the wood, and then the wood is heated to its entire thickness with microwave energy, which causes an intense transfer of moisture to the surface of the wood. The basis of this method is dielectric drying of wood.
При диэлектрическом нагреве удаление влаги происходит испарением влаги с поверхности древесины, что приводит к охлаждению внешних слоев и снижению их влажности относительно температуры и влажности нагреваемых внутренних слоев. В результате сушка происходит за счет суммарного действия перепадов влажности и температуры. При высокой интенсивности диэлектрического нагрева влага в древесине закипает и под давлением паров создаются условия для молярного переноса влаги, что ускоряет процесс сушки. Однако такая сушка имеет значительную себестоимость, поскольку влага удаляется практически только за счет энергии электричества, кроме того, затруднительно обеспечить равномерный подвод мощности к штабелю древесины. При диэлектрическом нагреве возникает превышение температуры внутренних слоев древесины над температурой наружных слоев, что вызывает разную степень ее высыхания, приводящую из-за разной степени усушки снаружи и внутри древесины к возникновению внутренних напряжений. Увеличение удельной мощности нагрева приводит к возрастанию разницы температур между внутренними и наружными слоями, что дополнительно вызывает увеличение внутренних напряжений до величин, приводящих к растрескиванию древесины.During dielectric heating, moisture is removed by evaporation of moisture from the wood surface, which leads to cooling of the outer layers and a decrease in their moisture relative to the temperature and humidity of the heated inner layers. As a result, drying occurs due to the combined effect of changes in humidity and temperature. With a high intensity of dielectric heating, the moisture in the wood begins to boil and, under vapor pressure, conditions are created for the molar transfer of moisture, which speeds up the drying process. However, such drying has a significant cost, since moisture is removed almost exclusively due to the energy of electricity, in addition, it is difficult to ensure a uniform supply of power to the wood stack. When dielectric heating occurs, the temperature of the inner layers of the wood exceeds the temperature of the outer layers, which causes a different degree of drying, leading to the occurrence of internal stresses due to different degrees of drying on the outside and inside the wood. An increase in the specific heating power leads to an increase in the temperature difference between the inner and outer layers, which additionally causes an increase in internal stresses to values that lead to cracking of wood.
Из известных способов наиболее близким к предложенному является способ комбинированной сушки древесины, включающий погружение ее в гидрофобную жидкость в герметичной сушильной камере, жидкостный нагрев древесины в гидрофобной жидкости до достижения заданной величины влажности древесины, стабилизацию конечной влажности древесины и ее охлаждение (RU 2215250 С1, 2003). В этом способе осуществляют сушку в два этапа для удаления свободной и связанной влаги с выдержкой древесины на каждом из них до достижения заданной влажности. При этом на первом этапе удаляют из древесины свободную влагу при температуре до 120°С, а на втором этапе удаляют связанную влагу при температуре до 110°С. В качестве гидрофобной жидкости используют парафин. При выдержке древесины в расплавленном парафине на нее дополнительно могут воздействовать вакуумом. Стабилизацию конечной влажности древесины проводят при температуре до 110°С. Комбинированность процесса сушки обусловлена одновременным воздействием на древесину температуры, жидкой среды, а также при необходимости и вакуума. Основой этого способа является жидкостная сушка древесины.Of the known methods, the closest to the proposed one is a method of combined drying of wood, including immersing it in a hydrophobic liquid in a sealed drying chamber, liquid heating the wood in a hydrophobic liquid to achieve a predetermined moisture content of the wood, stabilization of the final moisture of the wood and its cooling (RU 2215250 C1, 2003 ) In this method, drying is carried out in two stages to remove free and bound moisture with exposure of wood on each of them until the desired humidity is reached. In this case, in the first stage, free moisture is removed from wood at temperatures up to 120 ° C, and in the second stage, bound moisture is removed at temperatures up to 110 ° C. As a hydrophobic liquid, paraffin is used. When the wood is aged in molten paraffin, it can additionally be affected by vacuum. The stabilization of the final moisture content of wood is carried out at temperatures up to 110 ° C. The combination of the drying process is due to the simultaneous effect of wood, temperature, liquid medium, and, if necessary, vacuum. The basis of this method is the liquid drying of wood.
Такой способ обеспечивает снижение себестоимости процесса, позволяет проводить процесс сушки при одновременном снятии внутренних напряжений с обеспечением пропитки древесины. Однако при использовании жидкостного нагрева также возникает разница температуры слоев древесины, но противоположного знака (температура нагреваемых внешних слоев выше температуры внутренних слоев, охлаждающихся за счет расхода тепла на кипение воды в них). С ростом интенсивности жидкостного нагрева разность температур наружных и внутренних слоев увеличивается, что также повышает вероятность образования трещин в древесине. Таким образом, интенсивность сушки ограничена. Это не позволяет ускорить процесс сушки.This method provides a reduction in the cost of the process, allows the drying process to be carried out while relieving internal stresses while providing wood impregnation. However, when using liquid heating, there is also a temperature difference between the layers of wood, but of the opposite sign (the temperature of the heated outer layers is higher than the temperature of the inner layers, which are cooled due to the heat consumption for boiling water in them). With increasing intensity of liquid heating, the temperature difference between the outer and inner layers increases, which also increases the likelihood of cracking in the wood. Thus, the drying intensity is limited. This does not allow to speed up the drying process.
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа комбинированной сушки древесины, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении качества сушки и сокращении ее времени при одновременном обеспечении малой себестоимости процесса.The problem solved by the invention is to create a method of combined drying of wood, devoid of the disadvantages of the prototype. The technical result provided by the invention is to increase the quality of drying and reduce its time while ensuring low cost of the process.
Это достигается тем, что в способе комбинированной сушки древесины, включающем погружение ее в гидрофобную жидкость в герметичной сушильной камере, жидкостный нагрев древесины в гидрофобной жидкости до достижения заданной величины влажности, стабилизацию конечной влажности древесины и ее охлаждение, одновременно с жидкостным нагревом древесины в гидрофобной жидкости осуществляют ее диэлектрический нагрев с удельной мощностью 1-25 кВт/м3, при этом удельную мощность жидкостного нагрева выбирают в пределах 2-35 кВт/м3, его интенсивность выбирают из условия поддержания температуры гидрофобной жидкости в пределах ±30°С относительно температуры древесины, а стабилизацию конечной влажности проводят при температуре от 100 до 140°С. Диэлектрический нагрев могут осуществлять токами высокой частоты или токами сверхвысокой частоты. Одновременно с жидкостным и диэлектрическим нагревом древесины на нее могут дополнительно воздействовать вакуумом путем создания в герметичной сушильной камере разрежения, при этом температуру гидрофобной жидкости могут выбирать в пределах 32,5-80°С, а охлаждение древесины проводить путем обдува в вакууме при остаточном давлении не менее 0,1 от атмосферного до достижения древесиной температуры 30-40°С.This is achieved by the fact that in the method of combined drying of wood, including immersing it in a hydrophobic liquid in a sealed drying chamber, liquid heating the wood in a hydrophobic liquid to achieve a predetermined moisture value, stabilizing the final moisture of the wood and cooling it, simultaneously with liquid heating of the wood in a hydrophobic liquid carry out its dielectric heating with a specific power of 1-25 kW / m 3 , while the specific power of liquid heating is selected in the range of 2-35 kW / m 3 , its intensity in selected from the condition of maintaining the temperature of the hydrophobic liquid within ± 30 ° C relative to the temperature of the wood, and the stabilization of the final humidity is carried out at a temperature of from 100 to 140 ° C. Dielectric heating can be carried out by high-frequency currents or ultra-high frequency currents. Simultaneously with liquid and dielectric heating of wood, it can be additionally affected by vacuum by creating a vacuum in a sealed drying chamber, while the temperature of the hydrophobic liquid can be selected between 32.5-80 ° С, and wood cooling can be carried out by blowing in vacuum at a residual pressure of less than 0.1 from atmospheric until the wood reaches a temperature of 30-40 ° C.
Указанный выше технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.The above technical result is provided by the entire combination of essential features.
В соответствии с предложенным способом древесину, например в виде штабеля, размещают в рабочую емкость герметичной сушильной камеры, в которую перекачивается гидрофобная жидкость, предварительно нагретая до температуры, например, около 100°С. В качестве гидрофобной жидкости может использоваться машинное (техническое) масло, расплавленный парафин, петролатум и др. Одновременно включают нагрев от генератора высокой частоты (ВЧ) или сверхвысокой частоты (СВЧ). При нагреве токами ВЧ древесина помещается между обкладками электрического конденсатора, входящего в резонансную систему генератора, работающего на одной из промышленных частот - преимущественно 13,56 МГц. При СВЧ нагреве производится облучение штабеля древесины энергией от СВЧ генератора, преимущественно на частотах 433 или 915 МГц. Удельную мощность диэлектрического нагрева выбирают в пределах 1-25 кВт/м3, а удельную мощность жидкостного нагрева при этом выбирают в пределах 2-35 кВт/м3. Интенсивность жидкостного нагрева выбирают из условия поддержания температуры гидрофобной жидкости в пределах ±30°С. При несоблюдении требования в указаной разнице температур внешних и внутренних слоев древесины возможно возникновение значительных внутренних напряжений в древесине, приводящих к ее растрескиванию. Конкретные температуры гидрофобной жидкости и древесины при сушке, как и удельные мощности диэлектрического и жидкостного нагрева, зависят от породы древесины и толщины пиломатериала. При меньших относительно указанных удельных мощностях не достигается эффект диэлектрической сушки, а при больших возникает вероятность растрескивания древесины. При сушке твердых лиственных пород (дуб, бук) диэлектрический нагрев должен производиться с умеренной интенсивностью, преимущественно с удельной мощностью около 5 кВт/м3, а жидкостный нагрев - с удельной мощностью 10-15 кВт/м3. При сушке тонких хвойных пород интенсивность сушки может быть гораздо выше и в целом достигать 30 кВт/м3 и более. Без потери качества такое увеличение мощности нагрева может быть реализовано только за счет жидкостного нагрева. При окончании процесса сушки проводят стабилизацию конечной влажности при температуре от 100 до 140°С. При этом нижняя граница температуры обусловлена температурой кипения воды, как обязательным условием сушки в гидрофобной жидкости, а верхняя - началом процессов пиролиза древесины, сопровождающегося ее потемнением. Конкретные значения температуры определяются породой древесины и толщиной пиломатериала. Охлаждение древесины на конечной стадии сушки может осуществляться преимущественно с помощью воздушной системы охлаждения.In accordance with the proposed method, wood, for example in the form of a stack, is placed in the working capacity of a sealed drying chamber, into which a hydrophobic liquid is pumped, previously heated to a temperature, for example, about 100 ° C. As a hydrophobic liquid, machine (technical) oil, molten paraffin, petrolatum, etc. can be used. At the same time, heating from a high-frequency (HF) or ultra-high-frequency (microwave) generator is included. When heated by HF currents, wood is placed between the plates of an electric capacitor included in the resonant system of a generator operating at one of the industrial frequencies - mainly 13.56 MHz. When microwave heating is performed, the wood stack is irradiated with energy from a microwave generator, mainly at frequencies of 433 or 915 MHz. The specific power of dielectric heating is selected in the range of 1-25 kW / m 3 , and the specific power of liquid heating is selected in the range of 2-35 kW / m 3 . The intensity of liquid heating is selected from the condition of maintaining the temperature of the hydrophobic liquid within ± 30 ° C. If the requirements in the indicated temperature difference of the external and internal layers of the wood are not observed, significant internal stresses in the wood may occur, leading to its cracking. The specific temperature of the hydrophobic liquid and wood during drying, as well as the specific power of dielectric and liquid heating, depend on the type of wood and the thickness of the lumber. At lower relative specific power densities, the effect of dielectric drying is not achieved, and at large there is a likelihood of wood cracking. When drying hardwood (oak, beech), dielectric heating should be carried out with moderate intensity, mainly with a specific power of about 5 kW / m 3 , and liquid heating with a specific power of 10-15 kW / m 3 . When drying thin coniferous species, the drying intensity can be much higher and in general reach 30 kW / m 3 or more. Without loss of quality, such an increase in heating power can be realized only by liquid heating. At the end of the drying process, the final humidity is stabilized at a temperature of 100 to 140 ° C. The lower temperature limit is due to the boiling point of water, as a prerequisite for drying in a hydrophobic liquid, and the upper one is the beginning of the pyrolysis of wood, accompanied by its darkening. Specific temperatures are determined by the type of wood and the thickness of the lumber. The cooling of wood at the final stage of drying can be carried out mainly using an air cooling system.
Одновременно с жидкостным и диэлектрическим нагревом древесины на нее может быть обеспечено воздействие вакуума. Для этого в герметичной сушильной камере создают разрежение, например, в пределах 0,1-1 атм, с поддержанием вакуума при конденсировании испаряющейся влаги, например, путем прокачивания ее через конденсор с помощью вакуумного насоса. При этом для предотвращения коробления древесины она должна находиться в спрессованном состоянии. Прижим в герметичной сушильной камере осуществляют преимущественно посредством верхней крышки, выполненной в виде резиновой мембраны, передающей при разрежении в камере атмосферное давление около 10 т/м2 на всю верхнюю плоскость штабеля древесины. За счет такого прижима древесина в процессе сушки сохраняет свою прямолинейность и не коробится. Температуру гидрофобной жидкости при комбинированной сушке в вакууме выбирают в пределах 32,5-80°С. При этом нижняя величина температуры обусловлена температурой кипения воды при глубине вакуума около 0,1 атм (что является типичным значением для промышленных вакуумных насосов соответствующего назначения). Верхнее значение обусловлено началом потемнения древесины и снижением ее прочности. На окончательном этапе сушки древесины проводят ее охлаждение путем обдува в вакууме при остаточном давлении не менее 0,1 от атмосферного до достижения древесиной температуры 30-40°С. Восстановление в камере давления не полностью и поддержание температуры на 10-15°С выше температуры окружающей среды позволяет обеспечить восстановление теплоемкости воздуха и оптимальное значение прижимающего давления за счет остаточного разрежения.Simultaneously with liquid and dielectric heating of wood, a vacuum can be provided on it. To do this, create a vacuum in a sealed drying chamber, for example, within 0.1-1 atm, while maintaining a vacuum during condensation of the evaporating moisture, for example, by pumping it through a condenser using a vacuum pump. At the same time, it must be in a compressed state to prevent warping of wood. The clamp in a sealed drying chamber is carried out mainly by means of an upper cover made in the form of a rubber membrane, which transfers atmospheric pressure during rarefaction in the chamber to about 10 t / m 2 over the entire upper plane of the wood stack. Due to such a clamp, the wood during its drying process remains straightforward and does not warp. The temperature of the hydrophobic liquid during combined drying in vacuum is selected in the range 32.5-80 ° C. The lower temperature is due to the boiling point of water at a vacuum depth of about 0.1 atm (which is a typical value for industrial vacuum pumps of the corresponding purpose). The upper value is due to the beginning of the darkening of the wood and a decrease in its strength. At the final stage of drying the wood, it is cooled by blowing in vacuum at a residual pressure of at least 0.1 from atmospheric pressure until the wood reaches a temperature of 30-40 ° C. The restoration in the pressure chamber is not complete and maintaining the temperature by 10-15 ° C above the ambient temperature allows for the restoration of the heat capacity of the air and the optimal value of the pressing pressure due to residual vacuum.
Сочетание мощностей диэлектрического и жидкостного нагрева древесины позволяет существенно уменьшить мощность диэлектрического нагрева, заменив диэлектрическую мощность на большую по величине и меньшую по цене тепловую мощность жидкостного нагрева. Это одновременно с обеспечением устранения появления внутренних напряжений при сушке и ее значительного ускорения позволяет уменьшить себестоимость сушки. Повышение скорости и качества сушки является несуммарным эффектом сочетания жидкостной и диэлектрической сушки. Это связано с возникновением дополнительной степени свободы при внешнем нагреве древесины, позволяющей управлять разницей температур внутри и снаружи древесины, что, в том числе, снижает внутренние напряжения в древесине. При этом жидкостный нагрев дополнительно нивелирует неравномерности диэлектрического нагрева. Это связано с тем, что с ростом напряженности ВЧ или СВЧ поля увеличивается интенсивность кипения влаги и, соответственно, скорость сушки. Однако при этом также увеличивается разность температур между внутренними и внешними более холодными слоями древесины. При разности температур свыше 30°С это приводит к увеличению напряжений и возникновению трещин в ней. Необходимость поддерживать эту разницу в требуемых пределах ограничивает скорость диэлектрической сушки. Наличие же дополнительного внешнего жидкостного нагрева дает возможность за счет внешнего нагрева сократить превышение температуры внутренних слоев над температурой внешних слоев и тем самым интенсифицировать процесс сушки без увеличения напряжений в древесине. При вакуумной жидкостно-диэлектрической сушке обеспечивается достижение наивысшей скорости сушки и исключительно высокого качества древесины. Такой режим сушки может использоваться, например, в случае необходимости сохранения исходного цвета древесины, что обусловлено возможностью снижения температуры сушки. Указанный выше режим охлаждения при остаточном вакууме дополнительно обеспечивает получение наибольшей ровности высушиваемой древесины.The combination of the power of dielectric and liquid heating of wood can significantly reduce the power of dielectric heating, replacing the dielectric power with a larger and lower cost thermal power of liquid heating. This, at the same time as ensuring the elimination of the appearance of internal stresses during drying and its significant acceleration, allows to reduce the cost of drying. Improving the speed and quality of drying is not the total effect of the combination of liquid and dielectric drying. This is due to the appearance of an additional degree of freedom during external heating of the wood, which allows controlling the temperature difference inside and outside the wood, which, among other things, reduces internal stresses in the wood. In this case, liquid heating additionally eliminates the unevenness of dielectric heating. This is due to the fact that with an increase in the intensity of the HF or microwave fields, the intensity of boiling moisture increases and, accordingly, the drying rate. However, this also increases the temperature difference between the inner and outer colder layers of the wood. With a temperature difference of more than 30 ° C, this leads to an increase in stresses and the appearance of cracks in it. The need to maintain this difference within the required limits limits the speed of dielectric drying. The presence of additional external liquid heating makes it possible, due to external heating, to reduce the excess of the temperature of the inner layers over the temperature of the outer layers and thereby intensify the drying process without increasing stresses in the wood. Vacuum liquid dielectric drying ensures the highest drying speed and exceptionally high quality wood. Such a drying mode can be used, for example, if it is necessary to maintain the original color of the wood, due to the possibility of lowering the drying temperature. The above cooling mode with a residual vacuum additionally provides the greatest evenness of the dried wood.
Способ в соответствии с изобретением позволяет повысить качество сушки древесины и сократить время сушки при одновременном обеспечении малой себестоимости процесса.The method in accordance with the invention improves the quality of drying wood and reduce drying time while ensuring low cost of the process.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135886/06A RU2304264C1 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Method of combined wood drying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135886/06A RU2304264C1 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Method of combined wood drying |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005135886A RU2005135886A (en) | 2007-05-27 |
| RU2304264C1 true RU2304264C1 (en) | 2007-08-10 |
Family
ID=38310392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135886/06A RU2304264C1 (en) | 2005-11-21 | 2005-11-21 | Method of combined wood drying |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2304264C1 (en) |
-
2005
- 2005-11-21 RU RU2005135886/06A patent/RU2304264C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005135886A (en) | 2007-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2416346T3 (en) | Process to treat wood by electromagnetic radiation through one or more electrodes | |
| RU2328522C1 (en) | Receiving method of kvass wort dry concentrate | |
| DK178526B1 (en) | Method for Treatment of Wood | |
| JP4199108B2 (en) | High frequency processing method for wood | |
| Resch | High-frequency electric current for drying of wood-historical perspectives | |
| US5555642A (en) | Process for upgrading low-quality wood | |
| CN107618085B (en) | Heat treatment process for wood | |
| AU2002231836B2 (en) | Method for treating and drying of wood | |
| WO1982001766A1 (en) | A method of carrying out the drying of wooden objects | |
| CA2374975A1 (en) | Method of drying wood and a system therefor | |
| RU2304264C1 (en) | Method of combined wood drying | |
| DK202000941A1 (en) | Treatment of Wood | |
| RU2045720C1 (en) | Method of drying wood | |
| CN108224924B (en) | Drying and shaping device and shaping and drying method thereof | |
| JPH054203A (en) | Method and apparatus for heat-treating wooden material | |
| RU2386912C1 (en) | Method of drying and impregnation of wood | |
| CN111251394B (en) | Method for improving wood permeability | |
| WO2002065038A1 (en) | Method and device for drying wood | |
| RU2522732C1 (en) | Method of timber drying under reduced medium pressure | |
| SU1021893A1 (en) | Method of dewatering wooden material | |
| CA1150497A (en) | Process for drying of wood | |
| KR100369942B1 (en) | Tobacco Treatment | |
| RU2215250C1 (en) | Process of wood drying | |
| RU2191685C1 (en) | Wood compaction method | |
| CN117419513A (en) | Water removal method for lithium battery cell, application and vacuum drying oven |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171122 |