Влажность древесины, Сухой пиломатериал.

Влажность древесины и сухой пиломатериал

На наш взгляд, самый противоречивый вопрос в просторах интернета. Давайте детально, основываясь на ГОСТ ответим на этот вопрос. Так же, основываясь на опыте и практических примерах, попробуем разобраться и дать логические ответы на все вышеперечисленные вопросы.

 Влажность древесины — это отношение массы влаги, находящейся в объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

Влажность пиломатериалов измеряют влагомером.

 Дерево это живой материал, который растет, спит, дышит. Большинство показателей в древесине из-за этого меняется из года в год. А такой показатель, как влажность в древесине, а также влажность сухого пиломатериала меняется ДАЖЕ в течение года. Данный показатель зависит от времени года, от района, места произрастания. 

Два основных показателя от которых зависит естественная влажность древесины.

 Так же на влажность древесины влияет регион, место произрастания.

 Когда древесина приходит менее влажная она и сушится быстрее, и процесс сушки мягче и разрывает ее меньше.

Сухой пиломатериал

Транспортную влажность и мебельную влажность получают путем сушения.

Влажность древесины бывает:

• Естественная влажность (40-60%)
• Транспортная влажность (18+/-2%)
• Мебельную влажность (8+/-2%).

Влажность древесины зависит от применения пиломатериалов.

• Естественную влажность 40-60% применяют для опалубки, в стропильную систему, для обрешетки и др.
• Древесину мебельной влажности 8 +/-2% применяют, название уже дает подсказку, в первую очередь и большую часть в мебельном производстве, а так же для производства клееного бруса.
• Во всех остальных случаях используют древесину транспортной влажности 18 +/-2% и применяют для любого строительства, для производства пиломатериалов, например, блок-хауса, шпунта и т.д. 

Иногда клиент приходит и говорит: «Я хочу влажность бруса 8%.»

Спрашиваешь: «Для чего?»

Ответ: «Мне сказали (я прочитал) так будет лучше».

Основываясь на ГОСТ 8486-86 и на опыте, для строительства транспортная влажность это самая оптимальная влажность. Потому что при влажности 18 +/-2% пиломатериалы не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению. Пиломатериал транспортной влажности полностью оправдывается свои физико-механические характеристики в строительстве.

 Так же убеждение, что брус можно высушить до 8% абсолютно неверно, и такого бруса еще никто никогда не видел. Брус высушить меньше 20% невозможно, да верхние слои никто не спорит можно высушить и до влажности меньше чем 20%, а вот сердцевина? Влажность бруса в сердцевине достигает 20%, что соответствует ГОСТ и DIN. При данной влажности брус и доску не коробит, не выкручивает, он не синеет, не подвержен грибковому заражению.

Так же есть интересные данные, которые внесены в таблицу ниже.

Основываясь на данные таблицы, равновесная влажность древесины 17-18,5 %, если исходить из среднестатистических данных (влажность воздуха 80-85% и температура +10 С). Логично, что для строительства дома из бруса влажность меньше чем 20% просто не нужна. Строительный объект от этого ничего не «выиграет».

Можно, конечно, услышать аргумент про клееный брус, его сушат до влажности 8% .

1. Во-первых, сушат не брус, а ламели (доску).
2. Во-вторых, производителям клееного бруса ламели в дальнейшем нужно склеить, чтобы они плотно сходились и со временем не расклеивались, не рассыхались.

 В принципе, отсюда и пошел клееный брус плохого качества. Плохо высушили, потому что высушить доску, не говоря уже о брусе, до влажности 8 +/-2% непросто, не досушили, схитрили и со временем брус может рассыхаться, ламели отпадать.

 Так же приходят клиенты, которые говорят, что вот мы сносили дом моей бабушки, и мы так и не смогли его разобрать. Крыша «съехала», а сруб, как стоял «вкопанный», так и стоял.

 И клиент с восклицанием подытоживает: «Вот строили же!».

 Конечно, раньше никто не гнался построить, как можно быстрее, дешевле, никто не гнался за «новыми технологиями». А спиливали дерево, окоряли, давали время бревну вылежаться, а потом уже только собирали.

 А как получается сейчас? Все делается с точностью наоборот. Клиент хочет быстрее и дешевле, производитель дает, то, за что готов платить клиент. Вот и общий результат.

 Стремление заведомо сэкономить, портит мнение про самый лучший природный строительный материал. Дерево повторимся это живой материал, он «выживает» только в руках профессионалов.

Сушка древесины. Технологии сушки. ← Все статьи » УфаСтройСнаб-Лес

Сушка древесины. Технологии сушки.

Влажность древесины

        Влажность — одна из основных характеристик древесины. При неравномерном распределении влаги при сушке древесины в ней могут образовываться внутренние напряжения, то есть напряжения, возникающие без участия внешних сил. Внутренние напряжения могут являться причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.

         Свойства древесины напрямую определяют свойства деревянных изделий. При избыточной или недостаточной влажности древесина обычно впитывает или отдает влагу, соответственно увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. При высокой влажности древесина может разбухать, а при недостатке влаги она, как правило, усыхает, поэтому все деревянные изделия, например, напольные покрытия и мебель требуют тщательного ухода. При резком изменении температурно-влажностного режима в древесине возникают внутренние напряжения, которые могут приводить к трещинам и деформациям, поэтому на всех стадиях производства и эксплуатации необходимо контролировать влажность деревянных изделий.

        Свежеспиленное дерево имеет естественную влажность. Но это не значит, что влажность всей древесины примерно одинакова.

         Совсем не одинаковую влажность будет иметь сосна, росшая на сухом месте и елка, спиленная в болоте. Влажность может быть и еще выше, например, когда при сплавлении по реке дерево набрало в себя влаги столько, сколько смогло. Если изготовить из такой древесины доски, не просушив её предварительно, то доски, конечно, получатся, но со временем они обязательно рассохнутся и покоробятся. В результате придется отрывать прибитую к стене обшивочные доски — перебирать обшивку. И даже если для обивки использовать вагонку с европрофилем, все равно в обшивке появятся щели, которые будут тем больше, чем больше ширина используемой вагонки. Правда самих щелей будет меньше. (Чем шире вагонка, тем меньше щелей, но сами они больше. И наоборот — чем уже, тем меньше щели, но больше их количество.) И это если обшивать сырым материалом по сухому. Если и материал основы сырой, и обшивочный сырой, то последствия будут еще хуже и печальнее. Это просто один из вариантов выбрасывания денег «на ветер».

         Дерево при усушке теряет от 5 до 7% своих размеров по ширине и толщине, и всего до 1% по длине. Это значит, что если в этом году Вы сложили сруб высотой 3 метра, то через год его высота вполне может оказаться на 10, а то и 20 сантиметров меньше. А вот по длине и ширине он останется практически таким же, каким и был. Именно по этой причине большинство строительных фирм предлагает своим клиентам в первый год сложить дом из бруса и только в следующем году производить его отделку. Чтобы всего этого не происходило, необходимо древесину предварительно просушивать.
         Именно поэтому ГОСТОМ определяется и влажность используемой древесины. Так для внутренней обшивки должна применяться древесина с влажностью до 15%, для наружной — до 20%. Влажность половой доски так же не должна превышать 15% влажности.

        Так что же такое влажность???

        Влажность древесины бывает абсолютной и относительной:

        Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

        Относительная влажность древесины — это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

         Различают две формы воды, находящейся в древесине: связанную и свободную. Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная (или гигроскопичная) влага содержится в клеточных стенках древесины, а свободная занимает полости клеток и межклеточное пространство. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на деформацию и растрескивание древесины.

        По степени влажности древесину различают на следующие виды:
                  — Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.
                  — Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.
                  — Воздушно-сухая (транспортная). Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.
                  — Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.
                  — Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

                   При продолжительной сушке вода из древесины испаряется, что может повлечь за собой значительные деформации материала. Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определенного предела, который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха. Аналогичный процесс происходит при сорбции, то есть поглощении влаги. Уменьшение линейных объемов древесины при удалении из нее связанной влаги называется усушкой. Удаление свободной влаги усушки не вызывает.

                 Усушка неодинакова по разным направлениям. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, а в радиальном — 3.5%.

                 При полной усушке (то есть такой, при которой вся связанная влага удалена) влажность древесины снижается до предела гигроскопичности, то есть до 0%.

                 Абсолютно сухую древесину можно получить только в лабораторных условиях, высушивая её в сушильном шкафу. При сушке древесины в первую очередь высыхают её поверхностные слои, внутренние слои могут очень длительное время удерживать влагу. На это следует обращать внимание при градуировке влагомеров. Для правильного определения влажности древесины сушильно-весовым методом её рекомендуется предварительно расщепить на мелкие куски и только затем её высушивать.

.

Атмосферная (естественная) сушка

         Древесину для атмосферной сушки укладывают в штабеля, а агентом сушки является воздух. Температура, влажность и скорость движения воздуха в процессе атмосферной сушки имеют такое же значение, как и при камерной. Однако при атмосферной сушке состояние воздуха почти не поддается управлению, так как зависит от климатических условий данной местности, времени года и погоды. В течение суток параметры воздуха также изменяются: днем воздух нагревается и становится суше, а ночью охлаждается и увлажняется. Состояние воздуха в штабеле, кроме того, зависит от плотности укладки материала. Чем плотнее уложены пиломатериалы, тем ниже температура воздуха в штабелей выше его относительная влажность. Поэтому соответствующим пространственным размещением древесины в штабеле можно в некоторой степени влиять на интенсивность ее просыхания. 

        Преимущества атмосферной сушки древесины.

      Это самый древний и самый простой способ сушки древесины. Она производится на открытом воздухе под навесом. Атмосферная сушка позволяет снизить влажность древесины до 18-22%. Продолжительность сушки зависит от температуры и влажности воздуха, времени года, породы и сечения материала, начальной и конечной его влажности, способа укладки.   

— простота организации и проведения процесса сушки,

— отсутствие затрат теплоты на подогрев воздуха и материала.

— остаточные напряжения при атмосферной сушке значительно меньше, чем при камерной.

         Кроме того, за счет сочетания природных условий с правильным выбором места для склада и рациональным его использованием, регулировки плотности укладки материала, защиты торцов досок от растрескивания можно добиться вполне удовлетворительных результатов.

        Недостатки атмосферной сушки древесины.

— малая интенсивность и, следовательно, большая длительность процесса.

— для размещения древесины, проходящей атмосферную сушку, требуются большие площади складов.

— при атмосферной сушке, так же как и при камерной, доски могут растрескиваться и коробиться.

       Атмосферная сушка древесины находит применение на лесопильно-дерёвообрабатывающих предприятиях, особенно при сезонной отгрузке пиломатериалов. Правила атмосферной сушки пиломатериалов хвойных пород регламентируются ГОСТ 3808.1-80, твердых лиственных пород — ГОСТ 7319-80.

        Устройство штабелей и способы укладки пиломатериалов хвойных пород.

        На складах атмосферной сушки для хвойных пиломатериалов применяют два способа укладки штабелей: штучный и пакетный. Штабеля, уложенные этими способами, называются соответственно рядовыми и пакетными.

        При штучном способе доски укладывают в штабель рядами на прокладках. Если в качестве прокладок используют эти же доски, которые укладывают в штабель для сушки, то такой рядовой штабель называется круглым; если в качестве прокладок используют специально подготовленные сухие рейки, то штабель называется реечным. В круглые штабеля укладывают пиломатериалы шириной до 150 мм всех сортов и шириной более 150 мм — 4-го сорта.

Пакетные штабеля составляют из заранее подготовленных пакетов.

       Штабель формируют на подштабельном основании, которое обеспечивает устойчивость штабеля и отвод отработавшего воздуха. Высота подштабельных оснований (от уровня земли до нижнего ряда досок) 500 мм, в районах с большим количеством осадков 750 мм.

        Подштабельные основания состоят из деревянных или бетонных опор и укладываемых на них прогонов. Расположение опор в подштабельном основании зависит от способа укладки штабеля и применяемых механизмов.

      В один штабель помещают одинаковые по породам и размерам пиломатериалы. Правильная укладка досок в штабель обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Концы досок не должны провисать и коробиться. Торцы их защищают от растрескивания и прямого попадания солнечных лучей.

     Пиломатериалы укладывают в рядовой штабель горизонтальными рядами. Ряды досок отделяют прокладками, благодаря чему обеспечивается горизонтальная циркуляция воздуха. Прокладки изготовляют из сухой хвойной древесины сечением 25 X х 40 мм.

        Камерная (искусственная) сушка.

       Она является наиболее распространенным способом сушки древесины. Источником теплоты для сушки в камерах может быть пар, поступающий из парового котла, или топочные газы, получаемые от сжигания топлива в специальных топках. Пар, обогревающий камеру, подается в систему металлических труб, так называемые калориферы. По типу среды, высушивающей материал, сушильные камеры делят на паровоздушные и газовые.
         С помощью нагревательного прибора повышается температура воздуха в камере.

       Для подачи тепла непосредственно к высушиваемому материалу используется естественное или принудительное движение пара (газа), называемое циркуляцией. 

       По способу циркуляции различают камеры с естественной циркуляцией, где движение пара через штабель происходит за счет разных удельных весов более и менее нагретых частиц воздуха, и камеры с принудительной циркуляцией, где движение пара происходит с помощью вентиляторов.

 Нагретый воздух, подгоняемый вентилятором или путем естественной циркуляции, отдает тепло влажной древесине и одновременно забирает из высушиваемого сортимента исходящую в виде пара влагу. Если воздух в камере слишком сухой или относительная влажность слишком низкая, то процесс сушки будет протекать слишком быстро и может вызвать повреждения древесины, например образование трещин. С помощью разбрызгивающего оборудования можно установить желаемую относительную влажность воздуха в камере.

         Воздух в зависимости от температуры может принять только определенное количество водяного пара. При сушке температура не меняется. Для поддержания процесса сушки необходим постоянный приток свежего воздуха, так называемого сухого воздуха, через приточный клапан в сушильную камеру. В это время воздух, обогащенный водяными парами, так называемый влажный воздух, через вытяжной клапан отводится наружу. Конвекционная сушка по этой причине также обозначается как приточно-вытяжная сушка. Конвекция в данном случае значит подведение и удаление.

         В зависимости от режима работы различают сушильные камеры периодического и непрерывного действия.

        В камерах периодического действия загрузка сырого и выгрузка сухого материала происходят с одного конца камеры.

        В камерах непрерывного действия сырой материал загружается на одном конце камеры (сыром), а сухой — выгружается на другом (сухом). Температура и влажность сушильного агента в камере изменяются от сырого конца к сухому: температура повышается, а относительная влажность уменьшается.

       Сушки для пиломатериалов бывают разных размеров:

маленькие сушки для обьема древесины примерно от 0,5 до 6,0 м3,
средние сушки для объема древесины примерно от 10 до 40 м3,
сушки для большого объема древесины примерно от 100 до 200 м3.

       В зависимости от температуры воздуха сушки разделяют на низкотемпературные, нормальные и высокотемпературные.

       Низкотемпературная сушка: древесина высушивается при температуре ниже 45°С. Процесс сушки длится медленнее, древесина высушивается бережнее и без напряжений (так называемая мягкая сушка). Этот метод применяется для толстой, трудно поддающейся сушке и склонной к изменению цвета древесины. Значение конечной влажности составляет примерно 20%, то есть речь идет о предварительном подсушивании.

        Сушка при нормальной температуре: температура воздуха в сушильной камере лежит в интервале от 45 до 90°С. Этот диапазон температур подходит для древесины хвойных пород и для легко сохнущих лиственных пород. Начальная влажность не ограничена. Этим методом древесину можно высушивать до достижения конечного значения влажности.

       Высокотемпературная сушка: температура воздуха в сушильной камере лежит в интервале от 100 до 130°С. При такой быстрой и резкой сушке существует опасность возникновения повреждений древесины, например образования трещин усушки, изменения цвета и т.д. Этот метод применяется для древесины хвойных пород. Многие лиственные породы, например дуб и бук, могут высушиваться при высоких температурах начиная с уровня влажности древесины менее 30%.

        При высокотемпературной сушке различают сушку горячим воздухом и горячим паром. При сушке горячим воздухом используют горячий сухой воздух (паровоздушную смесь), сушка является резкой. При сушке горячим паром применяют перегретый водяной пар без примешивания воздуха. Такое высушивание является более мягким.

Камерная сушка состоит из следующих основных этапов:

— подготовки сушильной камеры;
— подготовки материала;
— сушки материала;
— выгрузки и выдержки в остывочном помещении;
— контроля влажности материала.

Преимуществами камерной сушки являются

— возможность высушивания материала до необходимой влажности (ниже 18-20%;

— осуществление постоянного контроля и возможность регулирования процесса сушки (причем для каждой породы можно подбирать наивыгоднейший режим), экономия времени для подготовки древесины к обработке и сокращение производственных площадей;

— срок сушки значительно короче атмосферной сушки; для хранения лесоматериалов требуются меньшие площади;

— можно защищать материалы от заражения гнилью и синевой в процессе сушки. Горячий и влажный воздух (с температурой 60° и выше) уничтожает споры и гифы грибов, а также личинки жуков-точильщиков.

К недостаткам камерной сушки следует отнести:

— необходимость значительных затрат на оборудование сушилок и большой расход тепла на нагревание воздуха.

Вакуумная сушка древесины 

        В 1964 году доктором Паньоцци была разработана технология вакуумной сушки древесины, которая позволяла использовать более жесткие режимы сушки, при этом экономя пространство и электроэнергию. Нет сомнения в том, что деревообработчики заинтересовались подобной технологией и начали ее испробовать на практике.

         Вакуумные сушильные камеры – это не особо распространённый тип сушильных камер. Технология сушки предполагает, что для ускорения процесса создаётся вакуум, таким образом, появляется необходимая для сушки древесины энергия. Вакуумная сушильная камера многофункциональна и универсальна, в ней можно сушить пиломатериал по любой категории качества и быстрее, чем в других сушильных камерах.

        Кроме того, в вакуумных сушильных камерах можно сушить круглые бревна без образования наружных и внутренних трещин, можно изменять цвет древесины, пропитывать пиломатериал химическими составами, придавать пиломатериалу любую криволинейную форму и закреплять ее без нарушения структуры дерева. Технология сушки древесины в вакуумных сушильных камерах объединяет принципы сушки всех классических сушильных камер и современные технологии.

         Вакуумная сушка древесины, происходит в сушильных камерах с предварительным извлечением воздуха (созданием вакуума). В процессе сушки древесины под действием градиентов влажности, температуры и давления происходит равномерное движение свободной и связанной влаги от центра к поверхности. Мягкие температурные режимы — от 45°C до 62°С — и разрежение воздуха способствуют равномерному изменению тепло-влажностных характеристик древесины 

         Сухие верхние клетки древесины впитывают влагу от влажных, расположенных в сердцевине доски. Вакуумный метод обеспечивает равномерную сушку, в процессе которой устраняются внутренние напряжения, а значит, значительно снижается вероятность коробления или возникновения трещин.

Контактная сушка

         Ей подвергаются плоские материалы в форме листов, которые зажимаются между двумя нагретыми до температуры 150°С металлическими плитами. Основное преимущество состоит в том, что сушка протекает в течение нескольких минут. Таким способом высушивают тонкие древесные материалы — шпон, фанеру; при этом объемы материала, как правило, небольшие. Влажность – 10-12%. Недостатком такого способа является относительное потемнение древесины снаружи при чрезмерной выдержке.

Сушка древесины в жидкостях

         Она происходит, например, в петролатуме. (петролатум — густой, мазеобразный продукт переработки нефти соломенно-желтого цвета, с температурой плавления 56°С и температурой вспышки 250°С). Сырая древесина опускается в ванну с некоторым маслянистым веществом, которое нагревают до температуры 100°С. Пар, который образуется при кипении воды в древесине, имеет упругость больше атмосферного давления. Поэтому, преодолевая сопротивление масла, в котором находиться древесина, он будет стараться выйти на воздух.

         На этом физическом явлении основан способ сушки дерева емкостях с петролатумом. Очищенное высоковязкое масло и отходы от химической переработки нефти — смесь парафинов и церозиев, таков состав петролатума. При сушке дерева в петролатуме, температура которого 120°-130°, процесс осуществляется в 5-7 раз быстрее, чем в сушильных камерах. Однако, у этого способа есть один большой недостаток.

          Это проникновение петролатума в древесину. Это ведет к тому, что загрязненная петролатумом древесина плохо поддается механической обработке, ее сложно склеить и невозможно провести качественную отделку лаком. Из-за этого сушку в жидкостях применяют только в том случае, если не требуется дальнейшая механическая обработка дерева. Обычно такую сушку используют мелкие предприятия, выпускающие шпалы и детали для инженерных сооружений.

         Слой масла, который пропитывает дерево, иногда бывает очень полезен, ведь он защищает древесину от намокания.

Способ выпаривания

          Способ выпаривания или запаривания использовали на Руси еще с давних времен. Заготовки распиливают на части с учетом размера будущего изделия, закладывают в обыкновенный чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь “томиться” при t=60-70C. При этом происходит “выщелачивание” – выпаривание древесины; из заготовки выходят естественные соки, дерево окрашивается, приобретая теплый густо-шоколадный цвет, с ярко выраженным природным рисунком текстуры. Такая заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.

Сушка в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ)

          Высокая интенсивность отличает сушку в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ).

          Сушка основана на нагревании древесины между двумя или несколькими металлическими пластинами, подключенными к источнику ТВЧ. Пластины и размещенная между ними древесина образуют конденсатор, в котором диэлектриком является древесина. Электрическое поле часто изменяет свой знак, в результате чего в пиломатериале возникают диэлектрические потери, дерево является плохим проводником электричества, вследствие чего древесина нагревается и из нее испаряется влага.

           В процессе TВЧ-сушки влага из древесины удаляется выпариванием. Если парообразование во влажном материале происходит при температуре влаги равной или выше 100 С, процесс сушки называют выпариванием, а при температуре ниже 100 С процесс называется испарением. TВЧ-сушка древесины происходит в среде перенасыщенного пара и древесина от начала и до конца находится в пропаренном состоянии. В камере образуется среда с ассоциированными молекулами. При сушке древесины различными способами в ней могут возникнуть трещины и покоробленности. Основной причиной их возникновения является то, что древесина сохнет в направлении от периферии к центру.

         При способе сушки ТВЧ материал прогревается очень быстро, и влага испаряется моментально. Из всех способов, которые применяются при сушке дерева — это самый дорогостоящий, учитывая современные отпускные цены на электричество. Так же для него требуется непростое оборудование и из-за этого его не применяют в промышленности.

Ротационная сушка

          Использование центробежной силы лежит в основе ротационной сушки. На карусель, установленную внутри отапливаемого помещения, укладывается штабель материалов, разделенный прокладками. Центробежная сила, направленная вдоль досок, создаваемая при вращении карусели, заставляет свободную влагу передвигаться из внутренней части древесины к ее торцам и наружным поверхностям. Загруженный пиломатериал просыхает в сроки более короткие, чем при сушке в камере.

         Происходит это потому, что при вращении создается активное направленное движение горячего воздуха внутри штабеля досок. Мощность привода вентилятора значительно больше мощности привода карусели, у которой она совершенно незначительна. Громоздкая конструкция и неудобная блокировка не дает применять карусельные камеры в промышленности.

Радиационная сушка

         Радиационная сушка основана на подаче тепла к древесине от очень сильно нагретого тела прямым лучеиспусканием. Электрические лампы или плиты (они могут быть чугунные или керамические) нагреваются до красного каления, именно они служат источниками тепла. Создается поток инфракрасных лучей, которые создает лучистая теплота. Так как он распространяется прямолинейно, то задерживается различными экранами и телами, встречающимися на пути потока.

        Лучистая теплота может высушить только те части предметов, которые непосредственно облучаются со стороны источника тепла. Лучистая теплота с легкостью проникает в дерево на глубину 10-12 мм, это доказано исследованиями советских ученых. Можно сделать вывод, что прогревая доски хвойных пород толщиной 20-25 мм с обеих сторон, их можно высушить в течение короткого времени.

       Камерная сушка древесины в десятки раз медленнее. Но при этом доски должны сушиться в свободном, а не в зажатом состоянии, что приводит к их обязательному короблению. Именно это служит основным препятствием применения радиационной сушки древесины.

Сушка в камерах ПАП

       Рассмотрим сушку в камерах ПАП. Проведено множество опытов по сушке древесины в бескалориферных, рециркуляционных камерах из металла, оборудованных аэродинамическим подогревом типа ПАП. Ротор центробежного вентилятора с лопатками специального профиля используется в качестве генератора тепла и одновременно он перемещает воздух в этих камерах. Ротор, вращаясь, создает в замкнутом контуре поток воздуха, большая часть механической энергии, используемой в вентиляторе, становиться тепловой. При этом воздух нагревается до высоких температур. Изменением мощности воздушного потока можно регулировать температуру нагревания.

        Высокая скорость циркуляции приводит к тому, что горячий воздух нагревает древесину, которая сушится чисто конвективным путем. Для осуществления любых режимов сушки в камерах ПАП необходимо в отдельные периоды процесса сушки подавать увлажняющий пар низкого давления (до 0,5 ати), это доказано опытным путем. В камерах ПАП нет сложного оборудования, эксплуатация их несложная. Основной недостаток этих камер – высокий расход электричества.

Компромисс в сушке древесины: до какого % влажности сушить пиломатериалы?

Процесс сушки – это удаление влаги из дерева для достижения определенного коэффициента влажности.

Высушенная древесина становится промышленным материалом, пригодным для любого вида деревянного строительства. Сушка дерева состоит из двух процессов: влагообмен и влагоперенос. Влага от сердцевины дерева идет к поверхности, а затем удаляется оттуда. Между этими процессами должно возникать равное соотношение. Если с поверхности дерева будет удалятся больше влаги, чем из внутренних слоев, то может появиться внутреннее напряжение, что в свою очередь является первопричиной для образования различных дефектов на дереве.

Эффективность процесса во многом зависит от вида и способа сушки. Главные задачи во время процесса:

1. Минимальная деформация дерева.
2. Минимальное количество времени сушки.
3. Сокращение потребления энергии.

Режим сушки – это воздействия сушильного агента на дерево, соответственно, от него зависят физико-математические свойства древесины. Режим влияет на качество и скорость всего процесса. Существуют низкотемпературный, мягкий, нормальный, форсированный и высокотемпературный режимы.

Различают 4 категории сушки, которые применяются в зависимости от того, какое дальнейшей назначение будет у сухого пиломатериала.

I категория – высококачественная сушка до влажности 6-8%, осуществляется при температуре 60-70°С. II категория – повышенное качество сушки до влажности 6-10%, осуществляется при температуре 75-85°С. III категория – это среднее качество сушки до влажности 8-15%. 0 категория – сушка древесины до транспортной влажности 16-22%. Процесс сушки древесины улучшает её физико-математические свойства. Отклонения от качественных показателей рассматриваются как дефекты, полученные во время процесса сушки. К таким дефектам относятся: недосушенные штабеля, неравномерное просыхание, плесень, коллапс, растрескивание и др.

Сушка древесины | Справочник | Лесоматериалы

Все способы профессиональной сушки древесины — конвективная, атмосферная, вакуумная, СВЧ, камерная.  Сушка древесины конденсационным способом и сушка древесины инфракрасным способом.

Выбор способа сушки древесины и сушильного оборудования определяется рядом факторов: породным и сортиментным составом высушиваемых пиломатериалов, стоимостью энергоносителя, необходимой производительностью, производственными условиями и инвестиционными возможностями потребителя. То есть, если раньше при стабильных ценах для технико-экономического обоснования проекта достаточно было двух-трёх обобщающих факторов, то сегодня нужен расчёт в каждом конкретном случае.

В настоящее время результаты изучения рынка сушильных камер показывают, что среди предлагаемых камер 90—95% — классического типа: конвективные с различными системами приточно-вытяжной вентиляции и видами теплоносителя. Их преимущества: малые капитальные затраты, простота процесса, удобства технического обслуживания.

Основными элементами таких сушилок являются: циркуляционное оборудование (вентиляторы), система нагрева (калориферы), система управления (регуляторы).

Вентиляторы должны обеспечивать необходимую скорость и равномерность распределения сушильного агента по материалу для различных пород с целью получения высшего качества и оптимальной продолжительности процесса сушки древесины. Для побуждения циркуляции сушильного агента используют осевые и, в отдельных случаях при большом сопротивлении, центробежные вентиляторы. К этому оборудованию должны предъявляться жёсткие требования по его надёжности при эксплуатации в среде с высокими температурой и влажностью.

Сушка древесины — длительный и энергоёмкий процесс. Тепловая энергия для сушилок вырабатывается в котельных. Тепловым носителем здесь является пар или горячая вода. Электроэнергию вследствие её дороговизны используют редко, хотя в последнее время этот вид энергоносителя становится всё популярнее.

За рубежом для выработки тепловой энергии в основном используют установки для сжигания древесных отходов (опилок, щепы, коры, стружки).

Параметры среды в сушильных камерах, как правило, измеряют психрометром. Управление и регулирование осуществляется автоматически.

Наряду с традиционными конвективными камерами определённое распространение получили вакуумные и конденсационные сушилки.

Вакуумные сушилки целесообразно использовать для сушки древесины твёрдых лиственных пород (дуб), крупных сечений (50 мм и более), когда скорость сушки является важным фактором. При покупке таких камер нельзя забывать о больших капитальных вложениях.

Конденсационные сушилки используют в тех случаях, когда электроэнергия как энергоноситель более дешёвая по сравнению с другими видами. КПД таких сушилок наиболее высок при температуре сушильного агента до 45°С. При этих параметрах себестоимость небольшая, зато срок сушки значительный.

В последнее время произошли значительные изменения в организации, технике и технологии сушки древесины. Если раньше основной объём сушки древесины приходился на крупные деревообрабатывающие и лесопильные предприятия, где сооружались большие сушильные цеха, то сейчас основная масса древесины перерабатывается на малых предприятиях, потребность которых может быть обеспечена одной-двумя камерами небольшой загрузочной ёмкости. Многие малые компании пытаются реконструировать устаревшие камеры или даже создают самодельные простейшие сушильные устройства, которые не могут обеспечить качественной сушки материала. Вместе с тем, рынок предъявляет всё более жёсткие требования к качеству изделий из древесины.

Низкое качество сушки древесины, обусловленное неудовлетворительным техническим состоянием сушилок и слабой технологической подготовкой обслуживающего персонала, приводит к скрытому браку — неравномерному распределению конечной влажности, который долгое время может оставаться незамеченным и сказаться тогда, когда изделие уже находится в эксплуатации.

Современные лесосушильные камеры как отечественного, так и зарубежного производства позволяют достичь высокого качества сушки древесины. Они оснащены системой автоматического управления процессом и являются сложным комплексом оборудования, требующим квалифицированного обслуживания.

Атмосферная сушка

Атмосферная сушка является наиболее доступным способом обезвоживания древесины. Известно, что атмосферно высушенная древесина может эксплуатироваться многие столетия, если её повторно не увлажнять.

Атмосферная сушка является наиболее дешёвым способом, и раньше она была основной на лесопильных предприятиях. Она не требует таких капитальных затрат, как камерная, но для неё нужны большие площади и большой запас материала.

Основным недостатком атмосферной сушки является то, что процесс неуправляем: в районах с повышенной влажностью воздуха повышается вероятность поражения пиломатериалов грибами, а на юге (от сильной жары) — растрескивания.

Разложение древесины грибами происходит при её влажности выше 22%, и это граничное значение (22%) считается «пределом биостойкости».

Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов регламентированы государственными стандартами: для пиломатериалов хвойных пород — ГОСТ 3808.1-80; для пиломатериалов лиственных пород — ГОСТ 7319-80.

По правилам, атмосферная сушка проводится в штабелях, укладываемых на специальных фундаментах (высотой 550 мм при грунтовом покрытии или 200 мм при бетонном или асфальтном покрытии подштабельной территории, если высота снежного покрова обычно не превышает 250 мм). Фундамент выполнятся, как правило, из железобетонных опор площадью не менее 400х400 мм. Можно использовать деревянные опоры, предварительно пропитав их антисептическим составом. Расстояние между центрами опор должно быть 1,0-1,7 м по длине и 1,3—1,4 м по ширине штабеля.

Состояние сушильного агента (воздуха) нестабильно, на него оказывают влияние климатические условия, время года и суток. В результате взаимодействия воздуха и высыхающей древесины на складах создаётся своеобразный микроклимат: воздух имеет пониженную температуру, повышенную влажность и небольшую скорость циркуляции. Поэтому процесс атмосферной сушки длительный. Древесина высушивается до влажности 12—20% в зависимости от климата (температуры и влажности воздуха), породы и толщины материала.

Можно ускорить процесс путём применения более разреженной укладки, размещения штабелей в соответствии с господствующим направлением ветра, или принудительной циркуляцией воздуха с помощью вентиляторов. Ускорение сушки, с одной стороны, сильно снижает возможность появления химических и прокладочных окрасок, синевы и гнили, но с другой стороны, способствует снижению относительной влажности воздуха, что приводит к увеличению остаточных напряжений. Ускоренная атмосферная сушка позволяет довести материал до влажности 20—30% за время, составляющее от 1/2 до 1/4 продолжительности обычной атмосферной сушки.

Для снижения вероятности заражения древесины грибами и плесенью в начальный период её необходимо защищать антисептиками. Сам процесс осуществляется опрыскиванием, т. е. поверхностным нанесением или глубокой пропиткой, путём окунания досок и пакетов в автоклавах.

Схема штабеля для естественной сушки и хранения пиломатериалов:

А — Основание штабеля (подстопные места)
В — Штабель пиломатериалов с перекрестной укладкой
С — Инвентарная крыша (досчатые фермы, досчатые, скрытые рубероидом, щиты кровли)
D — Вентиляционная шахта
F — Штабель
а — Прижимные брусья (или бревна диаметром до 18 см)
b — Тяжи (проволока диаметром 3 — 4 мм)
c — Скрутки
d — Вынос кровли; одновременно — размеры (min) подготовленной площадки 

Вакуумная сушка

Технология вакуумной сушки под давлением была изобретена в 1964 году. Сегодня в мире работает более 600 сушилок данного типа.

Вакуумная пресс-сушилка состоит из стальной нержавеющей камеры, которая внутри полностью герметична. Верх камеры закрыт эластичным резиновым покрытием в металлической рамке.

Доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с алюминиевыми нагревательными пластинами. Водяная помпа обеспечивает циркуляцию горячей воды внутри этих пластин. Вода нагревается внешним бойлером. Жидкостная вакуумная помпа обеспечивает вакуум внутри камеры.

После того, как древесина загружена в сушильную камеру, оператор устанавливает на панели управления параметры сушки: уровень вакуума (давление), температуру нагревательных пластин.

Практически каждая порода древесины требует своего уровня вакуума, который не изменяется на протяжении всей сушки. Изменяется только температура нагревательных пластин (параметры температур даны в таблицах производителя). Для программирования сушки и управления параметрами можно использовать микропроцессор.

Рассмотрим процесс сушки, состоящий из трех этапов:

1. Прогрев при атмосферном давлении.

2. Сушка нагреванием в вакууме.

3. Кондиционирование и охлаждение.

Прогрев. После того, как древесина уложена в камеру, переложена нагревательными пластинами и накрыта резиновым покрытием, начинается этап прогрева. Горячая вода, циркулируя в пластинах, нагревает древесину без включения вакуумной помпы. Влага в древесине не закипает, поскольку температура ниже 100°С, и следовательно, не происходит повреждения поверхности древесины.

Сушка. Когда температура внутри древесины достигает уровня, необходимого для сушки, включается вакуумная помпа, которая выкачивает воздух из камеры. В этом случае не происходит повреждения поверхности древесины, поскольку влага внутри древесины, двигаясь к поверхности, увлажняет её. Резиновое покрытие под воздействием атмосферного давления прижимает к полу камеры штабель древесины. Благодаря этому воздействию, доски делаются абсолютно ровными. Под воздействием высокой температуры и высокого уровня вакуума вода с поверхности древесины испаряется. Затем влага, как сконденсированная на стенках камеры, так и в виде пара, откачивается вакуумной помпой. Когда влажность древесины достигает установленного конечного значения, сушка переходит в фазу кондиционирования.

Кондиционирование и охлаждение. Нагревание пластин отключается, но вакуум в камере сохраняется. В этом случае древесина остывает под давлением пресса (1 кг/см2). После того, как древесина остыла достаточно, сушилка выключается.

Например: бук толщиной 32 мм высыхает в этих камерах до влажности 8% за 29 ч, а сосна толщиной 25 мм всего за 17 ч. Таким образом, вакуумные пресс-камеры сушат в 8—10 раз быстрее обычных и особенно эффективны при сушке толстых заготовок из ценных пород дерева, которые при сушке обычным способом могут давать трещины. Они занимают немного места, не нуждаются в фундаменте и расходуют намного меньше тепла. Объём камер (0,3—10 м3) позволяет использовать их на предприятиях с небольшим суточным объёмом производства.

Это даёт производителям неоценимое конкурентное преимущество — гибкость. Представьте себе, что к вам обращается клиент, который хочет купить лестницу из ясеня. Ему нужен всего 1 м3 высушенного материала. В случае с традиционной сушилкой объёмом, допустим, 50 м3 выполнить этот заказ теоретически возможно, а на практике — маловероятно. Ведь нужно ещё найти клиентов на 49 м3 сухого ясеня, купить 100 м3 круглого леса, распилить его и сушить не менее 30 дней. С вакуумной пресс-сушилкой объемом 1, 3 или 5 м3 вы в состоянии выполнить этот заказ за 4—5 дней. Таким образом, можно успешно конкурировать с крупными деревообрабатывающими комбинатами, работая в современных условиях с индивидуальными потребностями клиентов.

Но всё же имеется ряд существенных недостатков: большая трудоёмкость погрузо-разгрузочных работ; значительная неравномерность распределения конечной влажности по толщине материала и, соответственно, большие внутренние напряжения, малая вместимость камер. В силу этих причин вакуумно-кондуктивные камеры не получили широкого применения в промышленности, но в последнее время становятся всё более популярными. Этот способ является наиболее перспективным среди способов, направленных на ускорение процесса сушки.

Чтобы избавится от вышеперечисленных недостатков, с 1975 г. используются вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом. Характеристикой этого агрегата является конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней стенке, перемещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с периодической сменой вакуумных фаз. То есть материал сначала прогревают, а потом вакуумируют. В древесине, нагретой до температуры кипения воды, происходит выкипание свободной воды из полостей клеток. Образовавшийся пар удаляется из материала под действием избыточного давления. После прекращения парообразования, т.е. охлаждения древесины, её вновь нагревают, и цикл многократно повторяют до достижения требуемой конечной влажности. Продолжительность циклов и их параметры зависят от породы, толщины и влажности материала. Такой способ даёт сокращение продолжительности процесса в 4 — 5 раз по сравнению с классическим конвективным способом при высоком качестве сушки.

Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в производстве, работающем на толстом и трудно сушимом пиломатериале (из твёрдолиственных пород). Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения. В дальнейшем объединение двух одинарных сушилок в единый «тандем» дало заметное сокращение энергозатрат. Самая последняя сушилка — «Голиаф» — наконец позволила достичь цели: размеры загрузки составили 2,5х2,5 (3) м, полезная длина 13, 6 м и даже более.

Новые дорогостоящие вакуумно-термические сушильные камеры выпускаются такими компаниями, как WDE (Италия), Brunner и Lauber (Германия), IWT (Германия-Канада), причём камеры последней — с возможностью получения цветовой гаммы просушенного пиломатериала.

А вот сушилки фирмы Lauber предлагаются в тех случаях, когда для сохранения окраски дерева процесс сушки должен проходить быстро: например, для строительных лесоматериалов или для лиственных пород древесины. Сушилки «Мальбок» (Lauber) работают по технологии горячего пара. Процесс протекает без воздуха, в камере находится только водяной пар. Так как точка кипения воды в вакууме значительно ниже, процесс намного ускоряется. Для реализации различных технологических вариантов (обычная сушка, сушка без потребления воды или сушка вымораживанием) сушилки изготавливаются по специальному заказу. Объём загрузки камер — 1—30, а для сушки воздухом — 60, 100 или даже 1000 м3 пиломатериалов.

При эксплуатации сушилок часто возникает проблема снижения высоких энергозатрат. Например, на 100 м3 елового материала с исходной влажностью 80% при традиционной сушке до конечной влажности 10% необходимо в среднем израсходовать 30000 кВт/ч за всё время процесса. Отработанный воздух обычно выходит через выходной клапан наружу. В сушилке типа «Тандем» происходит иначе: в ней есть приспособление, очищающее отработанный воздух от влаги, забранной у древесины. Тепловую энергию сухого отработанного воздуха можно использовать далее: для отопления помещения или, опять же, для сушилки.

Основой всех агрегатов является алюминиевая конструкция с толстыми внутренними стенками с изоляцией из минваты. Внешний кожух выполнен из алюминиевого гофрированного листа.

При вакуумно-диэлектрическом способе сушки нагрев материала до 45 — 50°С осуществляется за счёт энергии высокочастотного электромагнитного поля при постоянном вакууме. Древесина находится в среде почти чистого пара малого давления, благодаря чему процесс происходит при малом перепаде влажности по толщине сортиментов и незначительных внутренних напряжениях.

Продолжительность сушки в этом случае уменьшается в 10 — 12 раз. Однако стоимость при таком способе достаточно большая из-за дороговизны и сложности оборудования и больших энергозатрат. И из опыта эксплуатации вакуумно-диэлектрических камер следует, что пока не удалось достичь хорошего качества сушки: материал из-за неравномерности электромагнитного поля имел очень большой разброс конечной влажности.

Поскольку температура кипения воды в вакууме ниже, чем при атмосферном давлении, то, создавая вакуум глубиной 0,9 кг/см2, температуру сушильного агента снижают до 40— 45°С. Таким образом, можно вести интенсивный и, вместе с тем, низкотемпературный процесс сушки при полном сохранении природных свойств древесины. Если сушить при постоянном неглубоком вакууме (0,2 кг/ см2) и одновременном конвективном нагреве, то это даёт также хорошее качество. Продолжительность процесса при этом не уменьшается, а соответствует конвективной сушке. Себестоимость сушки в три раза меньше за счёт использования теплоты конденсации испаренной воды и применения низких температур сушильного агента.

В общем, основываясь на анализе вышеупомянутых результатов, можно утверждать: сушилка типа «Голиаф» — это агрегат большой производительности, удобный для обработки больших размеров; значительно сокращая время сушки, по сравнению с обычной сушилкой, «Голиаф» позволяет существенно сократить количество древесины на складе и быстро реагировать на запросы рынка; значительное снижение расходов понижает стоимость сушения; что касается периода амортизации, сушилка может работать гораздо более длительное время. Поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна, это может принести дополнительную прибыль до истечения срока амортизации и будет иметь высокую рыночную и остаточную стоимость после него.

Сушка в СВЧ

СВЧ-сушка аналогична диэлектрической сушке токами высокой частоты (ВЧ = 25 МГц). Проводится на более высоких частотах 460, 915— 2500 МГц. Поэтому энергия СВЧ-поля передаётся в древесину путём излучения свободных, не связанных линией передачи энергии (контуром) колебаний в пространство герметичной металлической камеры, где располагается штабель пиломатериалов. В этом случае взаимодействие электромагнитного поля с древесиной максимально и не зависит от характеристик древесины и нагрузочных способностей генераторов. Генераторы пространственно разнесены с высушиваемым материалом. Условия сушки близки к оптимальным.

Достоинства. Качество сушки близко к естественному, высокая скорость сушки, энергозатраты средние: 550 кВт/ч на 1 м3 сосны, 2000 кВт/ч на 1 м3 дуба. Не требует коммуникаций, мобильна, имеет малые размеры. Универсальна, способна высушивать любые диэлектрические материалы: лекарственные травы, ягоды, фрукты, овощи, керамику, удобрения и т.д.

Недостатки. Высокая стоимость магнетронных генераторов и малый ресурс их работы (около 600 ч). Большие энергетические затраты. Трудность контроля процесса (над температурой среды и древесины, в силу специфики микроволновой энергии). Частота случаев возгорания материала изнутри. Малый объём одновременно высушиваемых пиломатериалов: объём загрузки — до 7 м3 для хвойных пород и до 4,5 м3 для твёрдолиственных. Комбинированный СВЧ-способ ещё мало изучен, и режимы сушки не отработаны.

Характер процессов, происходящих при сушке пиломатериалов в СВЧ-печи (СВЧ электромагнитном поле) не отличается существенно от сушки другими методами. Отличие состоит лишь в способе нагрева пиломатериалов. Поэтому, как и при других способах, процесс подразделяется на четыре этапа.

Первый этап — разогрев с отпариванием. При СВЧ-сушке связан с нагревом заложенного объёма пиломатериалов и находящегося в них объёма воды до температуры 55— 60°С, при которой начинается сушка. Одновременно с этим при отключенной вентиляции вытяжки идёт увеличение влажности воздуха в сушильной камере до 100% и более. Это обеспечивает отпаривание древесины. Последнее необходимо для снятия имевшихся в древесине напряжений и улучшения влагопроводности поверхностных слоёв пиломатериалов. Для рекомендуемых объёмов закладки и располагаемой энергетики СВЧ-печи длительность первого этапа составляет 6— 8 ч. Характерными признаками конца первого этапа являются накопление в сушильной камере воды в виде капель на стенках и даже небольших луж.

Второй этап — собственно сушка с выпариванием основной влаги; является логическим продолжением первого этапа. Сущность этого этапа — удаление интенсивно выделяющейся влаги из пиломатериалов при их дальнейшем нагреве. Величина подъёма температуры при этом может составлять всего 5— 10°С, т. е. 60— 70°С в конечном итоге. Для удаления большого количества выделившейся влаги из камеры вентилятор работает в усиленном режиме. Далее, с выпариванием основного объёма влаги из слоистых структур древесины начинаются процессы выпаривания влаги из клеточных структур (обычно это наступает при влажности древесины 24— 30%). Интенсивность выхода влаги при этом существенно замедляется. Подаваемая к пиломатериалам энергия начинает всё больше тратиться на их нагрев, что приводит к возрастанию температуры до значения, заданного оператором. Усиленный режим работы вентилятора в этих условиях может привести к снижению влажности до низких уровней порядка 25— 30%, что затрудняет выход влаги с поверхности. Таким образом, нарастание температуры пиломатериалов до заданной величины может служить критерием для перехода к третьему этапу (для задания нового значения температуры и режима работы вентилятора вытяжки).

Третий этап — досушка пиломатериалов до нижнего (заданного) порога влажности. Он характеризуется сушкой в жёстких режимах, прежде всего температурных. Целью введения таких режимов является эффективное и быстрое удаление клеточной влаги. Для поддержания хорошей влагопроводности поверхностных слоёв древесины уровень влажности в сушильной камере должен быть вновь высокий, порядка 70%. С этой целью вентилятор вытяжки переводится в нормальный режим работы, а температура сушки поднимается на 5— 10°С.

Необходимо осознавать, что длительная сушка пиломатериалов в жёстких режимах, особенно трудносохнущих пород (дуб, ясень), может привести к потемнению древесины и к внутренним трещинам в ней. Критерием окончания третьего этапа является достижение требуемого уровня влажности.

Четвёртый этап — охлаждение пиломатериалов до температуры внешней среды. Это производится вне СВЧ-сушки, и тем самым повышается производительность:

до 210 м3/мес. — хвойные породы;
180 м3/мес. — берёза, лиственница;
до 100 м3/мес. — дуб, бук, ясень.

Общая средняя продолжительность нахождения пиломатериалов в СВЧ — 20— 24 ч при WM4 = 48-55%, WKOS = 6— 8%. Для твёрдолиственных пород — дуб, бук, ясень — показатели иные.

Охлаждение проводится естественным путем без выгрузки пиломатериалов из камеры. СВЧ-печь отключается, створки дверей приоткрываются, пиломатериалы остывают за счет конвекции. Разность температур пиломатериалов и внешней среды при выгрузке не должна быть более 20°С. Обычно длительность остывания пиломатериалов составляет 5— 6 ч.

Следует отметить, что выделение описанных выше этапов условно и их длительность и соотношение определяются многими факторами: видом и сортиментом древесины, начальной влажностью, начальной температурой пиломатериалов, объёмом закладки. Очевидно, что при начальной влажности этапа 30— 40% сушка по условиям второго этапа может и не проводиться, а длительность первого этапа будет меньше. Все эти особенности необходимо учитывать и сверять с реальными параметрами процесса сушки по указанным критериям.

Сушка сосновых пиломатериалов. Сосна в силу своего строения (слоистая структура с длинными продольными волокнами и капиллярами) и химического состава (наличие в древесине скипидара) имеет хорошую влаго- и газопроводность. По этим причинам сосна может выдерживать высокие температуры до 100-120°С без внешних и внутренних физических повреждений. Согласно экспериментальным данным, значение температуры сушки сосновых пиломатериалов всех сортиментов составляет 100°С. Из-за малой плотности древесины и большой её влагоотдачи, длительности первого и второго этапов в сушке увеличиваются. Длительность первого этапа составляет 7— 8 ч, второго — до 80% всего времени сушки. Переход от второго этапа к третьему (переключение режима вентиляции вытяжки) производится при достижении температуры пиломатериалов 90°С.

Сушка буковых материалов. Бук относится к трудносохнущим видам пород древесины. При естественной сушке на воздухе бук быстро, в течение 1—2 суток, портится (синеет, поражается грибком), а также приобретает сильные напряжения (пиломатериалы закручивает в разных направлениях, появляются многочисленные трещины, наибольшие — по сердцевинной трубке). Исходя из вышеизложенного, качество СВЧ-сушки буковых пиломатериалов в сильной степени зависит от их начального качества и состояния.

Для исключения указанных недостатков распиловку бука необходимо проводить непосредственно перед сушкой, а сам бук держать в водяных ваннах.

Несмотря на высокую плотность древесины по сравнению с другими породами, бук хорошо сохнет в СВЧ-печи из-за наличия длинных продольных волокон и капилляров. Буковые пиломатериалы при СВЧ-сушке сушатся в мягких режимах с температурой не более 90°С. Посиневшие участки древесины на начальном этапе заражения грибком при СВЧ-сушке восстанавливают свой первоначальный цвет. При этом грибковые колонии погибают, а древесина стерилизуется. Переход от второго этапа сушки к третьему производится при достижении пиломатериалами температуры 80°С.

Сушка ясеневых и дубовых пиломатериалов. Дуб, ясень в силу своего строения (наличия множественных коротких переплетённых волокон по типу войлока) являются наиболее трудносохнущими породами древесины и обладают низкой влаго- и газопроводностью. При СВЧ-сушке требуют применения мягких режимов: 70— 75°С при сушке пиломатериалов с влажностью 80— 30% и 80— 85°С при сушке пиломатериалов с влажностью 30% и менее. В силу малой влагоотдачи и высокой плотности древесины динамика нагрева данных пиломатериалов в СВЧ-печах быстрее, чем у других пород. Влажность воздуха в сушильной камере необходимо держать на уровне 60— 80%. На третьем этапе досушка пиломатериалов с 30 до 8— 6% конечной влажности, особенно для сортиментов 40— 60 мм, проходит очень медленно. Причиной этому является обсыхание поверхностного слоя пиломатериалов на глубину 10— 15 мм (длину волокон) и блокирование влаги внутри. Для ускорения сушки в этих случаях применяют принудительное отпаривание (влагообработку) и подъём температуры сушки до 85— 90°С при влажности от 16% и ниже. Принудительное отпаривание проводят путём увлажнения (орошения) поверхности разогретых пиломатериалов водой из разбрызгивателя из расчёта 7— 10 л воды на 1 м3 пиломатериалов и зачехлением штабеля полиэтиленовой пленкой; сушка в таком состоянии длится 30-40 мин. Затем полиэтиленовый чехол удаляется, и сушка продолжается в обычном порядке.

Сушка пиломатериалов из ольхи. По своему строению и физическим свойствам ольха близка к сосне. Технологии сушки данных пород подобны. Различие состоит в использовании более мягкого температурного режима: температура сушки составляет 90°С.

Особенности сушки материалов с сердцевиной. Высушивание таких пиломатериалов без трещин и напряжений по сердцевине на торцах практически невозможно. Для уменьшения торцевых трещин целесообразно покрывать последние защитным слоем, ухудшающим влагопроводность в продольном направлении. С этой целью могут использоваться меловые или известковые водные растворы.

Камерная сушка

Процесс сушки происходит в конвективных камерах. Эти камеры классифицируются по следующим признакам: принципу действия, устройству ограждения, виду теплоносителя, циркуляции агента сушки.

По принципу действия различают камеры периодического действия и непрерывного. Камеры периодического действия представляют собой помещения, в которые загружается определённый объём материала, высушивается, а затем выгружается. Режимы сушки здесь изменяются с течением времени в зависимости от влажности древесины. На период загрузки и выгрузки камеры процесс сушки прекращается. Камеры непрерывного действия представляют собой помещения, туннели, в которых постоянно находится древесина, перемещаемая на вагонетках. Материал высушивается по мере прохождения им туннеля, от сырого конца к сухому. Режимы сушки изменяются по мере продвижения материала по длине камер.

Камеры непрерывного действия применяются обычно на крупных предприятиях при массовой сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности, а также для сушки хвойных пиломатериалов, берёзы и осины, идущих на столярно-строительные изделия, тару, сельхоз- и вагоностроение.

По устройству ограждения камеры подразделяются на стационарные и сборные. Стационарные камеры строятся на месте их эксплуатации из строительных материалов, а сборные, как правило, металлические, изготавливаются заводским способом и собираются на месте их эксплуатации.

По теплоносителю камеры различаются на паровые, электрические, водяные, газовые. В первых трёх агентом служит влажный воздух или перегретый пар, а в последнем — смесь воздуха и топочных газов.

По циркуляции воздуха различают камеры с естественной и принудительной циркуляцией. Газовые и электрические бескалориферные камеры (аэродинамические) имеют только принудительную циркуляцию.

Естественная циркуляция создаётся за счёт разности плотности нагретого и охлаждённого воздуха: горячий, более лёгкий воздух стремится вверх, а охлаждённый, тяжёлый — вниз. Поскольку воздух в силу этого циркулирует вертикально по штабелю, пиломатериалы укладываются со шпациями. Камеры с естественной циркуляцией давно устарели, хотя продолжают эксплуатироваться на ряде предприятий. Продолжать эксплуатировать такие камеры нерационально, так как они малопроизводительны, качество сушки в них низкое из-за большой неравномерности распределения конечной влажности по штабелю.

Принудительная циркуляция воздуха или газа достигается при помощи вентиляторов. Побуждение циркуляции может быть прямое — когда перемещение воздуха осуществляется непосредственно вентилятором, или косвенное (эжекционное) — когда побудителем циркуляции служит энергия струй сушильного агента, вытекающих с большими скоростями из сопл эжекторов. Эжекционные камеры были распространены в 50— 60-х гг., теперь же эта конструкция устарела. Но несмотря на большие энергозатраты на циркуляцию, большую неравномерность сушки, эти камеры продолжают эксплуатироваться.

По кратности циркуляции сушильного агента камеры могут быть с однократной и многократной циркуляцией. При однократной циркуляции сушильный агент после прохождения через штабель полностью выбрасывается в атмосферу; при многократной — воздух постоянно циркулирует по штабелю в течение всего процесса сушки и только часть его выбрасывается. В современных лесосушильных камерах используется только многократная циркуляция воздуха.

Современные лесосушильные камеры имеют прямое побуждение воздуха, создаваемое осевыми или центробежными вентиляторами.

В зависимости от направления движения сушильного агента различают камеры с вертикальным или горизонтальным кольцом циркуляции. Вентиляторные установки в камерах с вертикальным кольцом циркуляции расположены в верхней части над штабелями, а с горизонтальным — за штабелем.

Конденсационный способ

По принципу действия конденсационный способ относится к замкнутому циклу, т.е. сушильный агент совершает циркуляцию по камере без выброса в атмосферу и, соответственно, без подпитки свежим воздухом. Воздух, насыщенный влагой, отобранной из древесины, омывает холодную поверхность и охлаждается до температуры ниже точки росы. Часть влаги, содержащейся в воздухе, конденсируется, а теплота, выделенная при этом, используется для подогрева сушильного агента. В качестве охладителя используется фреон.

Теоретически конденсационный сушильный цикл с холодильником, играющим роль теплового насоса, характеризуется нулевым расходом тепла на испарение влаги. Затраты электроэнергии здесь идут на прогрев материала и теплопотери, а также на привод компрессора и вентиляторов. Для компенсации теплопотерь агрегат снабжается дополнительным калорифером с внешним электропитанием.

По данным зарубежных компаний Hildebrand, Brunner, Vanicek, энергопотребление конденсационных сушилок составляет 0,25— 0,5 кВт/ч на 1 л испаренной воды в зависимости от влажности материала, увеличиваясь при её снижении. Это примерно в два раза меньше расхода энергии в обычных сборно-металлических камерах периодического действия.

Из-за свойств фреона, который используется в качестве хладагента, в конденсационных камерах применяются низкотемпературные режимы сушки с температурой не выше 45°С. При повышении температуры сушильного агента более 45°С КПД таких сушилок понижается. Поэтому производительность их малая, так как продолжительность процесса в 2— 3 раза больше, чем в камерных сушилках. Эти сушилки следует использовать в тех случаях, когда электроэнергия является наиболее дешёвой по сравнению со всеми другими теплоносителями.

Учитывая, что этот способ даёт сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных сушильных камер с холодильными установками на хладагенте, позволяющем применять нормальные режимы сушки.

Отечественных конденсационных сушилок пока нет. Из импортных можно рекомендовать сушилки следующих компаний: Vanicek, Hildebrand-Brunner, Nardi. 

Современный способ сушки древесины инфракрасной сушилкой видео

Камерная сушка пиломатериалов — особенности и использование

Сушка пиломатериалов является важным этапом подготовки пиломатериала к работе, вследствие которого из лесоматериалов путем испарения выделяется излишняя влажность. Зачем это делать? Сухие пиломатериалы отличаются высокой прочностью. Они гораздо меньше коробятся, легко склеиваются, не подвергаются гниению и растрескиванию. Полученные материалы без труда декорируются и характеризуются высокой надежностью. Получается, что процедура сушки дерева обязательна, если вы хотите получить материалы идеального качества.

Камерная сушка пиломатериалов

Такой вариант сушки представляет собой самый популярный метод сушки пиломатериалов. В качестве источника теплоты для сушки в камерах может использоваться пар, который поступает из парового котла, или же топочные газы, которые получаются от сжигания топлива в особых топках. Пар, который обогревает камеру, попадает в систему металлических труб, так называемые калориферы. По типу среды, которая высушивает сырье, сушильные камеры бывают паровоздушными и газовыми. При помощи нагревательного прибора увеличивается температура воздуха в камере. Для подачи тепла прямо к высушиваемым пиломатериалам применяется естественное или принудительное движение пара (газа), которое называется циркуляция.

Сегодня специалисты используют много различных режимов сушки. Режим подбираются в зависимости от сорта древесины. Они имеют разный уровень температурно-влажностных показателей среды, а также разное количество ступеней сушки.

Однако режимы разработаны и могут использоваться в «идеальной камере». А вот в реальных камерах нужно осуществлять доработку, привязку режимов, учитывая конкретные конструктивные особенности. К примеру, один и тот же режим в различных камерах становится причиной ускоренной сушки, которая приводит к браку, или повышенному расходу теплоносителей. Главная задача технолога заключается в подборе оптимального режима под конкретную камеру.

Во время выбора режима специалист должен рационально сочетать такие факторы:

• необходимое качество высушиваемого материала, которое определяется нормами требований к качеству сушки
• категории сушки, которые гарантируют необходимое качество сушки в условиях заданной длительности процесса
• конструкция камеры для высушивания материала, по определенной категории качества, чтобы не превысить режимную длительность.

Кроме технологических особенностей применения того или иного режима нужно учесть и экономические факторы — рентабельность использования режимов различной интенсивности.

Как происходит сушка пиломатериала? Технология процесса позволяет получить четыре категории качества сушки лесоматериалов:

• I категория. Полученный материал имеет самое высокое качество сушке пиломатериалов до уровня влажности 6-8% при температуре не выше 60-70°С. Температура 60°С применима лишь для толстых пиломатериалов. Такая категория качества сушки дерева обеспечивает возможность механической обработки и сборки составляющих частей для формирования высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные параметры продукции. Из материала такой категории производят лыжи, его применяют в точном машиностроении и приборостроении, для создания силовых конструкций
• II категория. Полученный материал имеет высокое качество и уровень влажности 6-10%. Процесс происходит при температуре не выше 75-85°С. Показатель допустимого снижения прочности пиломатериалов на скалывание и ударный изгиб не должен превышать 5%. Из таких пиломатериалов делают ответственные соединения, от которых зависит качество конечного продукта. Применяют в производстве столярно-строительных изделий, мебельном производстве
• III категория. Отличается средним качеством сушки материала до уровня влажности 8-15%. Эта категория качества сушки обеспечивает механическую обработку и сборку составляющих частей для менее ответственных деталей, например, погонаж, товарное вагоностроение, тара
• 0 категория. Сушка материала осуществляется до уровня транспортной влажности 16-22%. Эти материалы предназначены для экспорта и внутреннего потребления.

Главные показатели качества сушки:

• соответствие среднего уровня влажности прошедших сушку пиломатериалов в штабеле необходимой конечной влажности
• показатель отклонения влажности отдельных досок или заготовок от среднего уровня влажности пиломатериалов в штабеле
• коэффициент перепада уровня влажности по толщине пиломатериалов
• остаточное напряжение в прошедших сушку пиломатериалах.

Камерная сушка предполагает проведение таких действий:

• подготовка сушильной камеры 
• подготовка сырья 
• сушка влажного дерева 
• выгрузка и выдержка в остывочном помещении 
• контроль уровня влажности материала.

Виды камер

На сегодняшний день существует много разных сушильных камер. По типу циркуляции воздуха камеры бывают:

• с естественной циркуляцией. В таких камерах пар движется через штабель за счет разницы удельного веса более и менее нагретых частиц воздуха
• с принудительной циркуляцией. В таких камерах установлены вентиляторы, которые помогают воздуху двигаться. 

Теплый воздух, подгоняемый вентилятором или циркулирующий естественным образом, отдает тепло влажному сырью и в тоже время вытягивает из высушиваемых материалов исходящую в виде пара влажность. Сушка пиломатериала в сушильных камерах – очень капризный процесс. Если воздух в камере очень сухой или относительная влажность занижена, то сушка будет происходить слишком быстро, вследствие чего образуются повреждения древесины, к примеру, трещины. При помощи разбрызгивающих устройств мастера устанавливают необходимую относительную влажность воздуха внутри камеры.

Воздух принимает лишь конкретный объем пара, все зависит от температуры. В процессе сушки температура не изменяется. Для того, чтобы процесс сушки проходил правильно нужен постоянный приток свежего воздуха, то есть сухого воздуха, который попадает в камеру через приточный клапан. Тем временем воздух, принявший достаточное количество водяного пара, то есть влажный воздух, через вытяжной клапан выводится за пределы камеры.

По типу режима работы бывают:

• камеры периодического действия. Сырье загружается в том же месте, где происходит выгрузка высушенных материалов
• камеры непрерывного действия. В таких камерах сырое сырье загружается с одного конца камеры (сырого), а сухие материалы — выгружается в другом конце (сухом). Уровень температуры и влажности сушильного агента в камере меняются от сырого конца к сухому, то есть температура растет, а уровень относительной влажности падает. 

Плюсы и минусы

К основным преимуществам камерной сушки можно отнести:

• высушивание сырых лесоматериалов до уровня влажности более 6%
• реализация постоянного контроля, а также возможность изменения процесса сушки. Для каждого вида древесины можно подобрать самый выгодный режим сушки
• экономия времени на подготовку материалов к обработке и уменьшение производственных площадей
• период сушки намного меньше, чем в случае атмосферной сушки. Полученные материалы занимают меньшую площадь
• пиломатериалы становятся невосприимчивыми к гнили и синеве в процессе сушки.

Самый существенный недостаток – это высокие затраты на оснащение сушилок и значительные затраты тепла на нагрев воздуха.

Наиболее распространенные причины дефектов древесины при сушке.

Примечание. Цифры в таблице:

1. Слишком высокая начальная температура — снова увлажните высохшую поверхность древесины.
2. Бактериальное заражение древесины.
3. Слишком высокая температура при влажности древесины > 30% — увлажните сухую поверхность.
4. Напряжение в древесине, сжатие древесины, молодая древесина.
5. Реакция энзиматического окисления под влиянием температуры, атмосферной влажности и влагосодержания древесины.
6. Влажные прокладочные рейки или слишком широкие прокладочные рейки.
7. Слишком высокая температура.
8. Распил под углом к волокнам.
9. Слишком сухая и поверхностно упрочненная древесина.
10. Пиломатериалы из тонкой древесины.
11. Разница между радиальной и тангенциальной (боковой) усушкой.
12. Изменение влагосодержания древесины после сушки, влагосодержание древесины отличается от РВС воздуха.
13. Смесь разных древесных пород, тонкомерной и крупномерной древесины, комлевых и отрубных кряжей, разные скорости воздуха.
14. Плохие образцы, неправильный замер влагосодержания, неисправное оборудование, ошибки в таблицах или методике замеров.
15. Только мягкие древесные породы: применяйте температуру 52°С и более.
16. Не допускайте превышение температуры 30°С.
17. Сучок в древесине держался на смоле.
18. Разность в плотности весенней и летней древесины и несоответствие настройкам оборудования.
19. Влагосодержание еще слишком высокое или слишком низкое: настройка оборудования.

Сушка древесины — Forestgarant

Сушка древесины

Первичная и вторичная сушка древесины

ООО «ФОРЕСТ ГАРАНТ» в настоящее время ежегодно просушиваются десятки кубометров древесины, технология сушки и сушильная техника совершенствуются. Сушке подвергается подавляющее большинство вырабатываемых пиломатериалов. Целесообразно проводить двухпериодную сушку пиломатериалов общего назначения — первичную сушку до транспортной влажности на лесозаводах и вторичную сушку от транспортной влажности до эксплуатационной, которую должна иметь древесина в готовых изделиях, на деревообрабатывающих предприятиях.

Звоните

тел. +38(067)4406293 +38(098)5651068

ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ 

  Для строительства очень важно использовать качественный пиломатериал. Влажность древесины играет огромную роль для дальнейшего её применения. Показатель влажности древесины не должен превышать 23 процента. Таким образом, не происходит процесс гниения, деформации, дерево становится только прочнее, легче, без труда склеивается и не коробится. Поэтому, в зависимости от того, какая порода дерева и где оно

будет использоваться, способы сушки древесины отличаются.
Важно учитывать, что свежеспиленные деревья имеют естественную влажность. Но влажность разной древесины может колебаться. Зависить это может от местонахождения дерева (болото, либо же сухая местность). При недостаточной или избыточной влаге древесина увеличивается или уменьшается в размерах, происходит деформация. Чтобы в дальнейшей эксплуатации не было убытков и дополнительных затрат, стоит тщательно выбирать пиломатериал.
  Степени влажности древесины делится на:
— Мокрая. В случае если дерево находилось или росло в воде.
— Срубленная. При срубе дерева влажность может колебаться от 50 до 100%.
— Транспортная. При длительном нахождении на воздухе. Максимальная влажность такой древесины составляет 20%.
— Комнатная. До 10% влажности.
— Сухая. 0%, такую древесину можно получить только в искусственных условиях.
  Процесс сушки нуждается в двух действиях: влагообмен и влагоперенос.
Влагообмен представляет собой испарение влаги из дерева, а влагоперенос отвечает за перемещение внутрь древесины. По интенсивности эти процессы должны происходить одинаково, для того, чтобы не создавалось повышенное напряжение.

ВИДЫ СУШКИ

• Естественная
  Происходит на открытом воздухе и не требует много затрат (щадящий процесс, при котором пиломатериал поддается лишь самым минимальным повреждениям, в отличие от камер), но недостатком такой технологии является то, что длится процесс очень длительное время (некоторые породы требуют 2-3 года для полной просушки), а также, необходимо много места для хранения материала.
  •В сушильных камерах
  Преимуществом есть то, что в камере можно контролировать температуру и этапы сушки, но возможно неравномерное просушивание (при использовании такого вида, древесина должна быть одного размера и толщины).
  Для эффективного и равномерного просушивания в сушильных камерах должна быть равномерная скорость циркуляции воздуха. Ограждение для просушивания должно быть герметичным, обеспечивать влагоизоляцию, а оборудование иметь тепловую мощность.
  •Вакуумная
  Самый быстрый вид сушки для любых пород дерева, который не вызывает расклеивание. Минусом является высокая стоимость оборудования.
  •Конденсационная
  Также очень оптимальный вид с доступной ценой и с минимальной затратой энергии (на сегодняшний день самая популярная технология), предполагает равномерное просушивание без брака. Не пригоден для мелких частей.
  Существует различное количество вариантов и способов для просушки пиломатериалов. Главное, чтобы в результате получить древесину, которая длительное время сможет служить Вам. Именно такие пиломатериалы гарантирует фирма ФОРЕСТ ГАРАНТ. На сайте forestgarant.com.ua предоставлен каталог с нашей продукцией, где Вы подберете пиломатериал отличного качества по лояльным ценам.

Зачем нужна сушка пиломатериалов? | Петро-Балт СПб

Цель сушки: превращение из природного сырья древесины в промышленный материал-пиломатериал с улучшенными биологическими и физико-механическими свойствами.

После сушки мы получаем сухую доску с удаленной влагой до определенного процента влажности.

По влажности пиломатериал можно разделить на пять групп:

• Мокрая — влажность более 120% (лесосплавная древесина и при мокром хранении)
• Свежесрубленная — влажность от 30 до 120%
• Воздушно-сухая — влажность 15-20% (при хранении на открытом воздухе)
• Комнатно-сухая — влажность менее 12% (при длительном хранении в отапливаемом помещении)
• Абсолютно-сухая, влажность 0%.

В производстве применяется воздушно-сухая (влажностью до 20%, транспортная влажность) и комнатно-сухая древесина (столярная влажность, менее 12%).

Сухая доска после сушки приобретает следующие свойства:

• Не подвергается изменениям линейных размеров. Считается, что полная объемная усушка составляет 12-15%. Отметим, что тонкая доска усыхает больше толстой
• Приобретает биологическую стойкость к различного вида грибковым поражениям, не разрушается насекомыми, не подвергается изменению под воздействием атмосферных факторов и т.д.
• Уменьшается масса сухой доски за счет снижения фактической плотности доски: от 400 до 1200 кг/м3, что существенно влияет на затраты по перевозке сухой доски, а при строительстве — уменьшается вес изделий, и в конечном итоге также уменьшаются затраты
• Увеличивается прочность сухой доски, так как произошло снижение влажности в диапазоне ниже предела гигроскопичности
• Улучшается качество склеивания и отделки при использовании в производстве.

Как мы получаем Сухую доску.

Мы получаем Сухую доску путем сушки в сушильных камерах итальянского производства. Процесс сушки древесины, если не вдаваться в детали, включает в себя следующие процессы:

• Влагообмен — испарение влаги с поверхности пиломатериалов в окружающую среду
• Влагоперенос — перемещение влаги внутри древесины.

Для сушки пиломатериалов необходимы оба процесса. При этом важно, чтобы процессы влагообмена и влагопереноса были по интенсивности одинаковыми, дабы не создавались напряжения между внутренними и внешними слоями. Напряжение будет тем больше, чем больше разница между влажностью сердцевины и поверхности пиломатериала. Напряжения могут приводить к деформациям в доске сухой, трещинам и разрушениям.

Наши сушильные камеры осуществляют необходимые условия для правильной сушки пиломатериалов, таким образом нам удается минимизировать брак от деформаций сухой доски. Доска сухая выходит из сушки практически без покоробленности, без разрывов и трещин.

Сухая доска – залог вашего успеха!

(PDF) Важность сушки древесины для лесного транспорта и поставок целлюлозы

ZANUNCIO et al.

151

ABNT- Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR

7190: Projeto de estruturas de madeira. Рио-де-Жанейро,

1997. 107 с.

BEDANE, A.H .; MUHAMMAD, T. A .; СОХАНСАНДЖ. S.

Моделирование изменений температуры и влажности при хранении

древесной биомассы в связи с изменчивостью погоды.

Биомасса и биоэнергетика, т.35, п. 7. p.3147-3151, 2011.

BERBEROVIC, A .; МИЛОТА, М.Р. Влияние изменчивости древесины на скорость сушки

при различных уровнях влажности. Forest

Products Journal, v. 61, n. 6, стр. 435-442, 2011.

BRAND, M. A .; MUÑIZ, G.I.B .; КИРИНО, W. F .; BRITO, J. O.

Хранение как инструмент повышения качества древесного топлива. Биомасса

и Биоэнергетика, т. 35, н. 7, стр. 2581-2588, 2011.

BRAND, M. A .; MUÑIZ, G.I.B .; КИРИНО, В. Ф.; BRITO,

J.O. Влияние времени хранения качества биомассы на производство энергии

во влажных субтропических регионах. Cerne, v.

16, n. 4, стр. 531-537, 2010.

ENGELUND, E.T .; THYGESEN, L.G .; SVENSSON, S .; HILL,

C. A. S. Критическое обсуждение физики взаимодействий древесины и воды

. Wood Science and Technology, v. 47, п. 1, стр.

141-161, 2013.

KOLLMANN, F. F. P .; CÔTÉ, W. A. ​​Принципы работы с деревом

наука и техника: твердая древесина.Нью-Йорк:

Springer, 1968. 592 с.

КОРКУТ, С .; ÜNSAL, O .; KOCAEFE, D .; АЙТИН, А .; GÖKYAR,

A. Оценка графиков сушки древесины дикой вишни

(Cerasusavium) в печи. Maderas, Ciencia y Tecnologia, v. 15, п.

3, п. 281-292, 2013.

MACHADO, C.C .; LOPES, E. S. Анализ влияния длины бревна эвкалипта

на производительность и стоимость заготовки древесины

и транспортировки. Cerne, v. 6, n. 2, стр. 124-129, 2000.

MUGABI, P .; RYPSTRA, T .; VERMAAS, H.F .; NEL, D.G.

Взаимосвязь между параметрами дефектов сушки и некоторыми характеристиками роста

у высушенных в сушильных шкафах, выращенных в Южной Африке

Полюса Eucalyptus grandis. Европейский журнал древесины

Продукты, т. 68, н. 3, стр. 329-340, 2010.

REZENDE, R. N .; LIMA, J. T .; SILVA, J.R.M .; НАПОЛИ, А .;

ANDRADE, H.B .; ФАРИА, А.Л.Р. Сушка на воздухе бревен из клона

Eucalyptus urophylla для карбонизации.Cerne, v.

16, n. 4, стр. 565-572, 2010.

REDMAN, A. L .; МАКГАВИН, Р. Л. Ускоренная сушка пиломатериалов, выращенных на плантациях

Eucalyptus cloeziana и Eucalyptus pellita

// Лесной журнал, т. 64, н. 4, стр. 339-

345, 2010.

SEVERO, E. T. D .; SANSÍGOLO, C.A .; CALONEGO, F. W .;

BARREIROS, R.M. Крафт-пульпа из молодых и зрелых

древесины Corymbia citriodora. Биоресурсы, т. 8, п. 2, стр.

1657-1664, 2013.

СКААР, К. Отношения древесины и воды. Нью-Йорк: Springer-

Verlag, 1988. 263 с.

TAGHIYARIA, H.R .; HABIBZADEB, S .; ТАРИБ, С.М. Влияние

графиков сушки древесины на поток жидкости в павловнии

Древесина. Технология сушки: Международный журнал,

v. 32, n. 1, стр. 89-95, 2014.

TAHVANAINEN, T .; ANTTILA, P. Анализ затрат цепочки поставок

дальних перевозок энергетической древесины в Финляндии.

Биомасса и биоэнергетика, т.35 п. 8, стр. 3360–3375, 2011.

TARIA, S. M. M .; HABIBZADEB, S .; TAGHIYARIC, HR Влияние

графиков сушки на физико-механические свойства

древесины Павловнии. Технология сушки: Международный журнал

, т. 33, номер 16, стр.1981-1990, 2015 г.

ТАБЛИЦА 3 Приблизительно модели для влажности бревен, расхода топлива на тонну перевозимой сухой древесины на километр и количества

поездок, необходимых для снабжения целлюлозного завода в днях сушки.

Мат. Поз. Журнал влажности (%) r2σ

C.

Базовый Y = 79,16375383 + 0,413075077 × d — 8,

506 × d0,5 0,8521 5,19

Средний Y = 75,38412124 + 0,728924566 × d — 12,5048352 × d0,5 0,9355 9000 3,67 9 p000 Y = 64,55357990 + 1,144998815 × d — 15,3062756 × d0,5 0,8711 4,69

E.

Базовый Y = 95,16175671 + 0,258867562 × d — 8,18443588 × d0,5 0,9369 3,76

× 110002 Средний Y = 83,741744820 — 0,628 d0,5 0,9855 1,66

К p Y = 80.68107529 + 0,962381396 × d — 15,8636170 × d0,5 0,9742 2,75

Мат. Поз. Расход топлива (Lt-1) r2σ

C.

Базовый Y = 0,114848560 + 0,000264792 × d — 0,00570516 × d0,5 0,8521 0,00332

Средний Y = 0,112425719 + 0,000467259 × d — 0,00801592 × 0,00

до 0,9355 p Y = 0,105483064 + 0,000733974 × d — 0,00981172 × d0,5 0,8711 0,00301

E.

Базовый Y = 0,125103690 + 0,000165941 × d — 0,00524643 × d0,5 0,9369 0,00241

Средний Y = 0,117783170 + 0.000403123 × d — 0,00735005 × d0,5 0,9855 0,00106

To p Y = 0,115821202 + 0,000616911 × d — 0,01016899 × d0,5 0,9742 0,00176

Мат. Поз. Число поездок для подачи на целлюлозный завод r2σ

C. Базовый Y = 485,2351666 + 1,118745000 × d — 24,1042887 × d0,5 0,8521 14,05

Средний Y = 474,9986617 + 1,974170701 × d — 33,8672621 × d0,5 0,9355 9,94

p Y = 445,6659456 + 3,101038458 × d — 41,4544965 × d0,5 0,8711 12,71

E.

База Y = 528,5630911 + 0,701099648 × d — 22.1661805 × d0,5 0,9369 10,20

Средний Y = 497,6338917 + 1,703195487 × d — 31,0539721 × d0,5 0,9855 4,49

To p Y = 489,3445789 + 2,606449614 × d — 42,9639626 × d0,5 0,9742 9,45 d = 9 дней = 0,9742 9,45 дней сушка; r2: коэффициент корреляции; σ: стандартное отклонение; Мат = Материал; C. = Corymbia citriodora; E. = Eucalyptus urophylla; Pos = Продольное положение

бревен

.

Вакуумная сушка древесины — современный уровень техники

Технологии сушки древесины можно классифицировать по методу передачи тепла древесине или по способу удаления влаги из сушильной камеры.Основываясь на способе передачи тепла древесине, технологии вакуумной сушки можно разделить на методы кондуктивного нагрева, такие как вакуумная сушка с горячей плитой; методы конвекционного нагрева, такие как вакуум перегретым паром и циклическая вакуумная сушка; и вакуумная сушка с диэлектрическим нагревом, где используются радиочастоты или микроволны. Технологии сушки древесины оцениваются на основе того, насколько они сокращают время сушки, обеспечивают адекватное качество сушки, эффективно используют энергию и имеют разумные затраты на сушку [28, 29].В этом разделе обсуждаются основные технологии вакуумной сушки древесины и их производительность.

Кондуктивный нагрев Вакуумная сушка

При кондуктивном обогреве тепло передается дереву за счет прямого контакта с горячей поверхностью. Вакуумная сушка «горячей пластиной» — одна из таких технологий, при которой штабеля древесины укладываются между металлическими пластинами (обычно алюминиевыми), нагреваемыми горячей жидкостью, протекающей через них [30]. Эта система обеспечивает равномерный нагрев пиломатериалов и хороший контроль используемых температур.Однако загрузка и разгрузка печи отнимают много времени, если они выполняются вручную, а плиты требуют периодического обслуживания или замены, что увеличивает стоимость. Некоторые компании-производители печей предлагают автоматические системы для штабелирования пиломатериалов и плит.

Несколько исследователей исследовали использование вакуумной сушки на горячей плите для сушки дуба, породы, склонной к деформации, деформации и окрашиванию во время сушки. При вакуумной сушке дуба скорость сушки была значительно выше, чем при обычной сушке, на 20–50% короче для пиломатериалов из красного дуба толщиной 40 мм [31] и на 243–433% быстрее для древесины красного дуба толщиной 28 мм.Дуб толщиной два с половиной дюйма (поверхность до 51 мм) также был высушен за 300 часов с удовлетворительным качеством [32]. Чен и Лэмб [33–35] смогли достичь скорости сушки от 0,32 до 2,2% в час для зеленого красного дуба, где скорость сушки зависела от размера образца.

Проводящий процесс моделировался несколькими способами. Fohr et al. [31] разработали диффузионную модель, основанную на общих уравнениях сохранения, с граничным уравнением, которое устанавливает гигроскопическое равновесие между паром и поверхностью древесины.Defo et al. [36] разработали двумерную модель конечных элементов для вакуумной контактной сушки древесины на основе концепции водного потенциала для моделирования изменения содержания влаги, температуры и общего давления газа. Существовали различия между экспериментальными и расчетными данными, которые объяснялись используемыми граничными условиями и отсутствием учета теплопередачи за счет конвекции [36].

Циклическая вакуумная сушка

При циклической вакуумной сушке, также известной как прерывистая вакуумная сушка, пиломатериалы нагревают обычными методами (т.е.например, путем конвекции, нагнетания горячего воздуха через пустые промежутки между слоями пиломатериалов, разделенные «наклейками»). После фазы нагрева создается вакуум. Сушка происходит в периоды вакуума, когда существует достаточная разница температур и давлений между условиями окружающей среды и в древесине. Когда температура древесины падает, цикл нагрева повторяется. В циклической вакуумной сушке есть две отдельные фазы: начальная быстрая сушка и затем замедление сушки, когда давление внутри материала приближается к давлению окружающей среды [37].Jomaa и Baixeras [38] показали, что циклическая вакуумная сушка позволяет высушить дуб толщиной 27 мм за 10 дней, по сравнению с 30 днями при обычной сушке. Авторы также смоделировали процесс в масштабе материала и печи с удовлетворительными результатами [38].

Вакуумная сушка перегретым паром

Как кондуктивное нагревание, так и циклическая сушка имеют недостатки. Например, при кондуктивном нагреве ручная укладка пиломатериалов может занять значительное время, а при циклической вакуумной сушке сушка не происходит в периоды нагрева.Если перегретый пар (водяной пар с температурой выше точки кипения) используется в условиях низкого давления и проталкивается через слои пиломатериалов, может быть достигнут нагрев за счет конвекции и непрерывный процесс вакуумной сушки. Этот процесс известен как вакуумная сушка перегретым паром (SSV) или конвективный вакуум. Перегретый пар имеет лучшие теплопередающие свойства, чем горячий воздух той же температуры [39]; однако пар в вакууме имеет более низкую теплоемкость (из-за более низкой плотности), а скорость сушки ниже, чем с горячим влажным воздухом, как при обычной сушке.Это можно компенсировать циркуляцией воздуха с высокой скоростью, около 10 м / с, и частым реверсированием вентилятора [40]. Наличие «температуры инверсии» перегретого пара (когда температура пара превышает точку инверсии, скорость сушки SSV превышает скорость воздушной сушки) отмечалось при сушке сосны Masson 100 × 100 × 40 мм с исходной влажностью от 140 до 147%. Некоторые преимущества SSV, заявленные в литературе, включают экономию энергии за счет возможности рециркуляции скрытой теплоты пара путем конденсации и лучшего качества сушки за счет уменьшения упрочнения, коробления и раскола [41].Одним из недостатков сушки SSV является то, что, как и при обычной сушке, высокие значения конечной MC в печи совпадают с областями относительно низкой скорости воздуха [42].

В ряде исследований изучалось использование сушки SSV для определенных видов, размеров и продуктов. Остальная часть этого раздела посвящена этим приложениям. Neumann et al. [43] обнаружили, что бук, ель и сосна обыкновенная сушатся в SSV примерно в три раза быстрее, чем при атмосферном давлении, и что время сушки дуба не отличается от времени сушки при обычной сушке.Однако более 45% бука и дуба MC сушились аналогичным образом, что привело авторов к предположению, что вакуум только ускоряет гигроскопическую сушку. Авторы предположили, что во время сушки SSV воздух, содержащийся в просвете, поддерживает давление, предотвращая кипение воды. Толстый материал (100 × 100 × 40 мм) сосны Masson сушили с неуказанной более высокой скоростью, чем обычная сушка [41]. Было обнаружено, что каучуковое дерево высыхает в 8,4 раза быстрее при использовании SSV, чем при использовании традиционных методов [44]. Хотя для заболони сосны лучистой [45] и пиломатериалов из березы (на 30-40% выше) [19] были достигнуты более быстрые скорости сушки для SSV, чем при обычной сушке, для пиломатериалов, высушенных SSV, наблюдалась более высокая изменчивость конечной MC.Было высказано предположение, что более высокая изменчивость MC связана с большим перепадом температуры в нагрузке, что, скорее всего, было связано с отсутствием реверсирования вентилятора [45]. В том же эксперименте была измерена усадка, и значения были меньше для вакуумной сушки, при этом объемная усадка от зеленого до 5% MC составляла 12 и 13% для вакуумной и традиционной сушки березы, выращенной на плантациях, соответственно, и 12,8 и 13,4% для пиломатериалы из естественных лесов [46]. Плантации эвкалипта в Австралии [47] сушили на 60% быстрее, чем обычную сушку; однако качество пиломатериалов нуждалось в улучшении, что, по мнению авторов, могло быть достигнуто путем изменения условий сушки.

Математические модели сушки SSV были разработаны как метод для лучшего понимания и улучшения процесса. Модели, соответствующие экспериментальным данным, были разработаны Defo et al. [48], которые разработали модель, основанную на водном потенциале (для влаги и тепла) и нестационарном сохранении массы воздуха (для давления), и Ananias et al. [49], которые смоделировали сушку SSV сосны лучистой и проверили модель экспериментальным запуском при 0,2 бар (20 кПа) и 70 ° C. Эластондо и др. [50] оценили три модели для сушки SSV и обнаружили, что наиболее точная модель была основана на теплопередаче и миграции влаги, в которой скорость сушки пропорциональна депрессии по влажному термометру и разнице между фактическими MC и EMC [50].

Радиочастотная и микроволновая вакуумная сушка

Для кондуктивного нагрева при вакуумной сушке требуются нагревательные плиты, а циклическая вакуумная сушка и сушка SSV требуют использования наклеек между слоями пиломатериалов, тогда как диэлектрический нагрев устраняет необходимость в наклейках или плитах, так как нагрев с помощью Электромагнитные волны зависят не от толщины пиломатериала, а от его диэлектрических свойств [17]. Частоты подразделяются на две группы: радиочастоты на частотах ниже 100 МГц и микроволны на частотах выше 300 МГц [51, 52].Применение радиочастоты и микроволн для вакуумной сушки было тщательно изучено, и такие усилия описаны в этом разделе.

Радиочастотная вакуумная сушка

В большинстве коммерческих применений диэлектрического нагрева для сушки пиломатериалов используется радиочастотная технология, известная как высокочастотная вакуумная сушка (RFV). Во время сушки RFV древесина подвергается воздействию переменного электромагнитного поля, которое заставляет полярные молекулы воды в древесине смещаться в соответствии с изменяющимся направлением поля.Эти смещения вызывают поглощение энергии, которая рассеивается в виде тепла [53]. Это явление повышает температуру древесины настолько, что запускает движущие силы миграции влаги. Интенсивность нагрева зависит от MC древесины и электрического поля, а движение влаги зависит от проницаемости и градиента внутреннего давления [51]. В отличие от обычной сушки, при сушке RFV передача энергии как основное сопротивление выше точки насыщения волокна становится несущественной из-за «объемного нагрева», а вакуум усиливает внутренний массоперенос из-за разницы давлений.Следовательно, контролирующим сопротивлением становится внутренний массоперенос [7], а механизмами массопереноса являются капиллярный и объемный поток (выше FSP) и диффузия связанной воды (ниже FSP).

Теплопередача очень эффективна при сушке RFV; Фактически, внутреннее давление может развиваться настолько быстро, что превышает механическую прочность древесного волокна, потенциально вызывая разрушение и, в свою очередь, соты. Это усугубляется тем фактом, что, как правило, при вакуумной сушке визуальный контроль высушиваемого материала практически не контролируется [17].Следовательно, графики сушки для сушки RFV в значительной степени зависят от пороговой плотности мощности (энергия на единицу объема пиломатериалов, обычно выражаемая как кВтч / м ³ ), ниже которой не образуются соты. Это связано с тем, что скорость поглощения энергии пропорциональна напряжениям электродов. Плотность мощности зависит от вида (проницаемость), а также зависит от площади поперечного сечения высушиваемого материала. По мере высыхания древесины ее потери мощности (показатель теплопоглощающей способности материала под действием электромагнитного поля) уменьшаются, замедляя процесс [54].Таким образом, существует два варианта управления скоростью сушки: с использованием постоянного или переменного напряжения. Последнее можно проводить постепенно или поэтапно. Лю и др. [54] протестировали обе стратегии и их влияние на скорость и качество сушки квадратов из болиголова 3,5 × 3,5 дюйма (89 × 89 мм). Когда напряжение поддерживалось постоянным, коэффициент потерь древесины уменьшался по мере уменьшения MC, что замедляло скорость сушки; Этому можно противодействовать, повышая напряжение, таким образом сохраняя постоянную удельную мощность на единицу объема пиломатериалов.Время сушки было на 73-87% короче, чем при обычной сушке, а конечная MC по длине образцов колебалась от 12 до 16%. Не было внутренних, торцевых или поверхностных проверок, обрушения и внутренних напряжений, когда удельная мощность была ниже 10 кВт / м ³ [54].

Было предложено несколько методов контроля условий сушки во время сушки RFV. Хуэй и Инь-чун [55] заявили, что на относительную влажность влияют температуры по сухому и влажному термометрам и разница между температурой воздуха и температурой воды в конденсаторе, а на относительную влажность оказывает лишь незначительное влияние давление [55].Cai и Hayashi [56] использовали измерения температуры и давления в древесине как метод контроля MC во время сушки RFV. Их измерения были очень близки к измерениям, полученным методом сушки в печи, с абсолютными ошибками от 0,8 до 1,8%, в зависимости от положения в поперечном сечении [56]. В аналогичном исследовании использовалась взаимосвязь между температурой, давлением и ЭМС для измерения MC в режиме реального времени при сушке RFV [57], где авторы пришли к выводу, что их метод может быть использован при MC ниже FSP и что на точность измерения не влияет график сушки (два были протестированы) или место измерения [57].

Было проведено несколько работ по моделированию сушки RFV. В отчете, состоящем из трех частей, Koumoutsakos et al. [7, 12, 58, 59] описали разработку и экспериментальную проверку одномерной математической модели для моделирования явления переноса для сушки RFV. В их модели были выведены и решены первичные уравнения тепломассопереноса, а также учтено внутреннее тепловыделение и влияние градиентов давления газовой фазы [7]; Показано, что одномерная модель способна удовлетворительно прогнозировать средний MC и время высыхания [12].Затем моделировалась сушка RFV пиломатериалов с прямоугольными кромками на основе теории массо- и теплопередачи и уравнений сохранения. Модель рассчитывала каждую независимую переменную независимо, а кривые рассчитывались для разных частей образца древесины. Смоделированные данные для MC и температуры сравнивались с экспериментальными результатами с древесиной Суги, и авторы пришли к выводу, что поведение при сушке адекватно описывается их моделью [60 •]. В рамках другой попытки преобразование диэлектрической энергии в испаренную воду моделировалось с использованием хорошо известных уравнений тепломассопереноса с целью прогнозирования теплового КПД.Модель смогла объяснить идею «сушки изнутри» и увеличение скорости сушки с увеличением газопроницаемости древесины. Наконец, модель предоставила основу для классификации трудностей сушки видов с помощью RFV [61].

RFV сушка была предложена для нескольких уникальных применений, в том числе для повторной «влажной» сушки некоторых пород древесины хвойных пород западного побережья, деталей мягкой мебели, бревен, столбов для коммунальных служб и трудно сушимых пород. Использование RFV для повторной сушки влажных материалов состоит из выбора досок, высушенных в обычной печи, с MC, превышающей максимально допустимое стандартом, и повторной сушки их в камере RFV.Испытания в промышленном масштабе и стохастическое моделирование показали, что эта стратегия улучшает время и качество сушки, а также экономическую осуществимость, если камера RFV точно соответствует объему образующейся жидкости [62, 63]. Также утверждалось, что предварительная сортировка в сочетании с RFV еще больше сокращает время сушки и изменчивость MC, что в конечном итоге приводит к более высокой экономической отдаче [64]. Когда RFV сравнивали с обычной сушкой пиломатериалов и деталей для каркасов мягкой мебели, а также с резкой деталей до и после сушки обоими методами, самые высокие урожаи были получены, когда сырые пиломатериалы были высушены RFV, а затем разрезаны на части.RFV дает меньше коробления, чем обычная сушка, что авторы объясняют меньшей усадкой материала, высушенного с помощью RFV [65]. Сушка RFV была также предложена для сушки поперечных бревен лиственницы японской и акации [66–68]. Равномерное распределение влаги в процессе сушки было получено для лиственницы, но в меньшей степени для саранчи, а чеки и V-образные трещины имели место в 27% образцов. RFV использовался для сушки опор электросети от 80% MC до менее 25% менее чем за 16 часов с однородным конечным MC и удовлетворительным качеством [69]. Эвкалипт
globulus был высушен от зеленого (58-86% MC) до 10% MC за 5-13 дней (дольше для высоких исходных MC) с адекватным качеством сушки [70].

Литература предполагает, что основным преимуществом сушки RFV перед другими методами сушки является объемный нагрев, который приводит к более равномерному распределению MC по поперечному сечению пиломатериалов [51]. Это одна из причин, почему RFV используется в определенных приложениях. Например, при сушке китайской золы для бейсбольных бит было определено, что время сушки с RFV составляло около 30% от времени, полученного с помощью обычной сушки, тангенциальная и радиальная усадка с RFV была на 40 и 25% меньше, а торцевые и внутренние проверки были минимальный.Образцы были испытаны на ударный изгиб, что является важным качеством для летучих мышей, и высушенные RFV детали показали лучшие характеристики, чем высушенные в печи (на 14% выше) [71].

Как указано в другом месте в этой статье, красный дуб — одна из самых трудно поддающихся сушке пород [72]; следовательно, это хороший вид для оценки эффективности сушки альтернативных методов по сравнению с традиционной сушкой. Было показано, что сушка RFV позволяет сушить пиломатериалы из красного дуба длиной 7 футов (2,13 м) толщиной 1 дюйм (25,4 мм) от зеленого до 8% MC в 14 раз быстрее, чем сушка осушением [23], и соотношение между временем сушки с RFV и обычная сушка была 1:17 для 2 дюймов.-толстый (50,8 мм) пиломатериал [73]. Градиенты влажности поверхность-ядро были одинаковыми для обоих случаев, низкие на поверхности и высокие в центре, хотя был более высокий градиент между внешним слоем и слоем непосредственно под ним для сушки RFV. Радиальная и тангенциальная усадка были ниже для RFV (5,6 и 10,3% соответственно) по сравнению с таковыми для традиционной сушки (6,4 и 11,6%). Однако в других исследованиях сообщалось, что вариации MC среди досок из красного дуба высоки, мокрые карманы относительно распространены, а значительная часть досок была закалена, возможно, потому что используемая система RFV не предусматривала способ выравнивания или кондиционирования пиломатериалы [74].

СВЧ-вакуумная сушка

Микроволны — это еще одна форма диэлектрического нагрева, которую можно использовать в сочетании с вакуумом для сушки древесины. В отличие от обычной сушки, при микроволновой вакуумной сушке почти весь процесс сушки регулируется периодом постоянной скорости сушки, которая, по-видимому, опускалась ниже среднего MC ниже FSP. Микроволны имеют более короткую длину волны и более однородны по сравнению с радиочастотой, что приводит к потенциально более быстрой сушке [75], в основном из-за более высокой энергоемкости [52].

Микроволновая вакуумная сушка успешно применяется для бука [47, 76, 77], дуба [76] и сосны Массон [77]. Одним из ограничений использования стандартных микроволн для нагрева является низкое проникновение, особенно в материалах с низким коэффициентом потерь. Чтобы преодолеть это, исследователи предложили использовать непрерывный процесс [76]. Непрерывный процесс с использованием конвейерной ленты, движущейся через камеру со скоростью 20 м / ч, был успешно использован для сушки бука и дуба за 2-6 минут от 32 до 79% MC до 8–12% окончательной MC [76].

Специальные методы

В ряде исследовательских проектов изучалась возможность комбинирования вакуумной сушки с другими методами нагрева или предварительной обработки с целью сокращения времени, качества и использования энергии. Ниже приводится краткое изложение этих методов.

Сушка под вакуумом

Комбинация механического сжатия и вакуумной сушки была предложена как способ увеличения теплопередачи во время сушки. Юнг и др. [78] использовали эту технологию для сушки древесины от зеленого до 15% за 4 дня для белой сосны, за 5 дней для красной сосны и тсуги западной и за 6 дней для лиственницы [78].Ли и Ли [79, 80] обнаружили, что сжимающая нагрузка 0,092 МПа приводила к увеличению размерных изменений в направлении нагрузки, в то время как перпендикулярные к нагрузке изменения уменьшались. Тангенциальная и радиальная усадка нагруженных образцов в 1,5 раза больше, чем у ненагруженных [79, 80]. Те же авторы провели аналогичный эксперимент с дубовыми блоками и отметили, что различия между загруженными и ненагруженными образцами составляли до 14%. Было предложено, что при использовании сжимающей нагрузки древесина должна сортироваться по направлению волокон [81].

Сублимационная вакуумная сушка

Суть сублимационной сушки заключается в удалении воды в замороженном состоянии под вакуумом путем сублимации (избегая жидкого состояния). Этот метод распространен в пищевой промышленности; однако при использовании с деревом он может вызывать повреждение клеток, даже приводя к коллапсу [82]. Ян и др. [83] определили, что сублимационная сушка в сочетании с вакуумом или сублимационная вакуумная сушка (FVD) позволяет сохранить желаемые органические соединения в древесине Dalbergia bariensis по сравнению с традиционной сушкой.FVD также сравнивали с высокотемпературной и низкотемпературной сушкой пихты китайской [82]. Результаты показали, что относительный модуль упругости и модуль относительных потерь были самыми низкими для метода FVD, что означает снижение механических свойств, что, по мнению авторов, может быть вызвано повреждением стенки ячейки при сушке замораживанием в вакууме.

Комбинированный радиационный и контактный нагрев

Некоторые авторы предложили комбинировать радиационный и кондуктивный нагрев в вакууме для улучшения характеристик сушки.Юнг и др. [10] сравнили различные методы нагрева в эксперименте, а именно теплопроводный, радиочастотный и гибридный (сочетание радиочастоты и теплопроводности). Гибридный метод обеспечил наибольшую скорость удаления влаги и наименьший градиент влажности (поперечный и продольный). Использование инфракрасного (ИК) излучения при температурах, близких к 600 К (327 ° C), было предложено в качестве метода нагрева для преодоления ограничений вакуумных методов кондуктивного нагрева [84, 85]. Излучательные «нагревательные устройства», обычно используемые в бумажной промышленности, размещаются между слоями пиломатериалов вместо нагревательных одеял.Нагревательные устройства могут быть сконструированы таким образом, чтобы влага могла свободно покидать поверхность древесины. Обе модели отражают большинство наблюдаемых тенденций с различиями в скорости вычислений [84, 85]. Лопатин и др. [86] определили, что применение низкотемпературного нагрева вместе с контактной сушкой значительно увеличивает влагоперенос и сокращает время сушки древесины более чем на 25–30% MC. Авторы предположили, что применение LRF и контактной вакуумной сушки должно снизить риск изгиба и растрескивания за счет выравнивания неравномерности распределения влаги [86].

Предварительная обработка

Предварительная обработка, такая как ультразвук, покрытие торцов, паровой взрыв и пропил, были предложены в качестве методов повышения производительности некоторых систем вакуумной сушки. Например, считается, что применение ультразвуковой энергии в качестве предварительной обработки или во время вакуумной сушки [87–89] [90] улучшает массоперенос из-за нескольких явлений, таких как изменение давления на границах раздела твердое тело-жидкость, создание микроскопических каналов, и кавитация, уменьшающая толщину пограничного слоя.Эксперименты показали значительное увеличение скорости миграции воды с увеличением скорости сушки при более высокой частоте волн и времени обработки. RFV в сочетании с торцевым покрытием и паровым взрывом при низком давлении позволили сократить время сушки и уменьшить усадку для японского кедра толщиной 3 дюйма (76 мм), который был предварительно обработан паровым взрывом, по сравнению с традиционными методами; однако в большинстве образцов были обнаружены сердечные приступы [91]. Сравнивая характеристики сушки паровым взрывом и продольной пропилкой, Ли и Луо [92] обнаружили, что предварительная обработка паровым взрывом резко ускоряет скорость сушки в образцах с высокой начальной MC и на ранних стадиях сушки.Конечный градиент влажности в поперечном направлении был ниже для образцов, взорванных паром, чем для образцов с продольным пропилом. Образцы с продольным пропилом имели меньшие градиенты влажности в продольном направлении. [92]. Ли и др. [93] протестировали предварительную обработку при высокой температуре и низкой влажности (HT-LH) (120 ° C и 3,3% ЭМС в течение 64 часов с предшествующей пропаркой при 95 ° C в течение 12 часов) и пропилом (продольные разрезы шириной 3 мм и 50 мм) от качества окончательной сушки. Время высыхания составляло от 150 до 190 ч [93].

Модель переноса влаги для древесины на основе конечных элементов, включая свободную воду выше точки насыщения волокна

Основные моменты

•

Унифицированная модель переноса влаги, фиксирующая как мультификсовский перенос ниже, так и Дарсианский поток выше точки насыщения волокна.

•

Надежная реализация модели в программе FEM Abaqus с помощью нового пользовательского элемента.

•

Явное описание различных водных фаз, включая зависящую от времени скорость испарения.

•

Проверка модели на основе семи различных независимых сценариев сушки и инфильтрации.

Реферат

Деревянные конструкции и инженерные изделия из дерева демонстрируют сильную зависимость от влажности, которую необходимо в достаточной степени описывать с помощью моделей, чтобы избежать критических расчетов. Для древесины существует несколько моделей, способных описывать конкретные механизмы теплопередачи и влагопереноса при нормальных условиях эксплуатации, а также для конкретных ситуаций во время производственного процесса, таких как сушка пиломатериалов в печи.Однако унифицированная модель, сочетающая перенос свободной воды с мультификовским подходом ниже точки насыщения волокна и соответствующей стабильной численной реализацией, способной обрабатывать несколько возможных состояний воды (связанная вода, водяной пар и свободная вода) и применима как для сушки, так и для проблемы с проникновением, все еще отсутствует.

В этой работе мы связываем модели для всех этих транспортных процессов с помощью разумных механизмов связи. Численные трудности, возникающие при переходе между различными состояниями воды, решаются соответствующим образом, что приводит к созданию стабильного и надежного инструмента моделирования, который реализуется через трехмерный пользовательский элемент Abaqus.Таким образом, этот вклад расширяет применимость инструментов моделирования нагрева и влажности для древесины до более критических условий эксплуатации, когда деревянные компоненты могут вступать в прямой контакт со свободной водой. Это может произойти из-за недостаточного надзора во время строительства или в процессе производства новых видов древесных композитов. Мы ожидаем, что с помощью разработанного инструмента потенциально критические конструкции могут быть идентифицированы путем моделирования, а не с помощью длительных экспериментов или опыта. Это важно, потому что наличие свободной воды и связанное с этим снижение жесткости и прочности связано с более высоким риском местного разрушения.Это позволит более целенаправленно проектировать конструкционные изделия из дерева и применять эффективные стратегии оптимизации, особенно в отношении поведения влаги.

Ключевые слова

Multi-Fickian влагоперенос

Свободная вода

Сушка

Проникновение

Теплообмен

Дерево

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 Автор (ы). Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Лесоматериалы — Справочник грузов — крупнейший в мире веб-сайт с инструкциями по грузовым перевозкам

Описание

Пиломатериалы (также известные как пиломатериалы) поставляются необработанными или обработанными. Помимо балансовой древесины, необработанные пиломатериалы являются сырьем для изготовления мебели и других изделий, требующих дополнительной резки и формовки.Он доступен во многих породах, обычно лиственных. Готовые пиломатериалы поставляются стандартных размеров, в основном для строительной отрасли, в основном хвойные породы хвойных пород, включая сосну, пихту и ель (вместе известные как ель-сосна-пихта), кедр и болиголов, а также некоторые лиственные породы для получения высококачественных материалов. напольное покрытие.

Деловая древесина делится на две основные категории: древесина хвойных пород и древесина твердых пород. Различие является ботаническим и не указывает на твердость, например Бальса — это древесина твердых пород. Как правило, мягкая древесина бывает хвойной (вечнозеленой), а лиственная древесина — лиственной (широколиственной).Есть исключения. После преобразования путем распиловки до пригодного к употреблению размера необходимо удалить присущую ему влагу (приправу). Это делает древесину более устойчивой, устойчивой к гниению и атакам насекомых, легче, прочнее, легче в обработке и отделке.

Содержание влаги более 21% и отсутствие вентиляции могут привести к росту плесени и грибка, что может привести к необратимому окрашиванию и гниению. Сушка древесины осуществляется путем штабелирования и разделения ярусов кусков с помощью сухих квадратных стержней, чтобы обеспечить вентиляцию окружающим воздухом или нагретым воздухом в печи.Древесина, намокшая при транспортировке, должна быть высушена аналогичными методами. Усадка, скручивание, расслоение и т. Д. Происходит при высыхании ниже прибл. Влажность составляет 21%, и эта операция может привести к некоторой деградации. Следует проявлять осторожность, чтобы гарантировать, что то, что считается увлажняющим при транспортировке, не следует путать с избыточной присущей влагой из-за недостаточной выдержки. Это может определяться степенью высокого содержания влаги во всей посылке и степенью обесцвечивания по сравнению с воздействием дождя и т. Д., должно быть.

Дерево — гигроскопичный материал, что означает, что оно естественным образом поглощает и выделяет воду, чтобы сбалансировать внутреннюю влажность с окружающей средой. Влагосодержание древесины измеряется по весу воды в процентах от веса древесного волокна, высушенного в печи. Ключом к контролю гниения является контроль влажности. После того, как гниющие грибы разрастаются, минимальное содержание влаги для распространения гнили составляет от 22 до 24 процентов, поэтому специалисты по строительству рекомендуют 19 процентов в качестве максимального безопасного содержания влаги для необработанной древесины, находящейся в эксплуатации.Вода сама по себе не вредит дереву, а наоборот, древесина с неизменно высоким содержанием влаги способствует росту грибковых организмов.

Пиломатериалы можно разделить на следующие классы влагосодержания:

Насыщение волокна означает, что стенки клеток (микросистема) максимально заполнены водой, а водонасыщение означает, что все просветы (микро- и макросистема) максимально заполнены водой.

Boules
Бревна распилены на толстые доски, склеены, отформованы и закреплены в их первоначальной круглой форме (см. Бревна).

Бревна
Бревна лиственных пород обычно отправляются в круглой форме для преобразования путем распиловки в древесину или лущения / нарезки шпона в стране назначения. Они могут высохнуть, выделяя влагу, вызывая конденсацию и раскалывание на концах во время процесса. Они также могут быть заражены насекомыми, сверлящими древесину.
Бревна хвойных пород обычно имеют квадратную форму для использования в больших строительных размерах; они, а также стойки для ям и опоры лесов, поставляемые круглыми, также могут содержать высокий уровень собственной влаги.

Древесные листовые материалы
ДСП / ДСП / ДСП . Фрагменты древесины различных размеров смешиваются с клеем и прессуются в плиты различных стандартных торговых размеров. Все они подвержены поломке и намоканию, а претензии могут быть несоразмерными из-за высоких затрат на сортировку и обрезку и / или отсутствия остаточной стоимости.

ДВП / ДВП средней плотности (МДФ) . Доски из мацерированного древесного волокна, в остальном схожи с ДСП.

Столярная плита / ламинат . Доски стандартных размеров для торговли древесиной, изготовленные из квадратных деревянных стержней, зажатых и приклеенных между внешними листами шпона для получения очень устойчивой доски. Внешние облицовки могут быть декоративными. Клей обычно только влагостойкий (MR), и намокание может быть очень вредным.

Фанера . Всегда изготавливается из нечетного количества виниров, склеенных вместе с помощью клея, который может быть водо- и кипяченым (WBP) или влагостойким (MR).Обе клеевые ленты устойчивы к воздействию влаги, и хотя намокание не должно отрицательно сказаться на конструкции плит, шлифованная или декоративная отделка поверхностей плит будет значительно повреждена, что приведет к существенным претензиям. Поломка / ударное повреждение кромок также повлечет за собой претензии.

Обработанная древесина
Строганные доски (PAR), плинтус, токарная обработка и многие другие товары теперь поставляются по всему миру, и многие из них так же подвержены таким же повреждениям, как и древесина. Восстановление может оказаться невозможным из-за их «готового изделия».

Виниры
Обрезанные . Из круглых бревен твердых или хвойных пород, обычно для изготовления фанеры.

Нарезанный . Из бревен твердых пород, разделанных на четвертинки, для декоративных целей. Обычно упаковывается в ящики, ящики или на поддонах. Поломка и окрашивание — меньшая проблема для лущеных виниров, которые обычно производятся слишком большого размера и обрезаются после изготовления. Нарезанные виниры пагубно подвержены окрашиванию / поломке, и могут быть предъявлены дополнительные претензии из-за потери «пробега» или «совпадения».Содержание влаги имеет решающее значение.

Хвойная древесина . При намокании следует как можно скорее сложить в кучу и дать высохнуть. Потери часто ограничиваются затратами на прилипание.

Мягкая или лиственная древесина . Обесцвечивание, если оно не проникло слишком глубоко, можно выровнять; это приведет к уменьшению толщины, но оставшаяся древесина будет совершенно прочной.

Пиломатериалы хвойных пород . Рост плесени или грибка в тканях древесины вызывает обесцвечивание и зарождающуюся гниль.Сушка в печи должна остановить это. Очень темное пятно может указывать на контакт с водой перед отправкой.

Картонные коробки . Обычно происходят из Румынии или Португалии и используются для изготовления ящиков для овощей как в розницу, так и оптом. Обычно отправляются на поддонах с картонными коробками, упакованными в отдельные блоки по 200 или 400 планок и связанных проволокой.
Повреждение водой может вызвать рост плесени между плотно прилегающими планками. Повреждение в результате поломки обычно происходит во время укладки.Из-за низкой стоимости сборы за сортировку и очистку обычно превышают приземную стоимость единиц.

Дополнительная информация о древесине хвойных и твердых пород

Часть следующего отчета была подготовлена ​​комитетом «Осторожно, чтобы нести» — консультативным комитетом UK P&I Club по вопросам грузовых перевозок.

Древесина хвойных пород
Основными регионами отгрузки древесины хвойных пород являются Балтика и Северная Америка. Очень мало претензий возникает из-за торговли на Балтике или Восточном побережье Северной Америки, но большие претензии были предъявлены к поставкам или древесине с Северо-Западного побережья Северной Америки, главным образом из-за очень влажного климата в этой области.

Древесина хвойных пород обычно отправляется в пачках или пакетах досок различной длины и размеров, скрепленных плоскими металлическими обвязочными лентами. Древесина обычно не защищена, если она не была высушена в печи, когда она обычно защищена неплотной пластиковой оберткой.

Древесина хвойных пород, особенно сосна, содержит много сока и поэтому очень восприимчива к грибковому росту, известному как окрашивание сока. Это окрашивание сока имеет значение только в тех случаях, когда прочность или внешний вид имеют первостепенное значение.В этом отношении следует иметь в виду, что чистая древесина всегда является более привлекательным продуктом. Окрашивание в синий цвет происходит в основном на древесине лиственных пород и может быть предотвращено путем погружения древесины в химикаты. Это нужно делать в течение одного дня после распиливания древесины на доски, иначе это может оказаться неэффективным и не предотвратит синеву. Древесина также может храниться на открытом воздухе в ненастную погоду, чтобы вода могла разрушить действие химикатов. Развитие грибка напрямую связано с содержанием влаги в древесине, поэтому высушенная в печи древесина, которая была должным образом высушена, обычно не поражается ростом грибка.

В районе Британской Колумбии на северо-западном побережье Северной Америки идет так много дождя, что древесина часто загружается во время проливного дождя и в большинстве случаев остается влажной перед отправкой. Проблема еще больше усугубляется тем, что дождь попадает в люки корабля, и крыши цистерн могут частично затопляться. Помимо того, что нижняя часть деревянных упаковок полностью пропитается, вода может испачкать древесину следами ржавчины, оставшимися от конструкции судна. Поэтому рекомендуется принять меры для того, чтобы откачиваемые трюмы всегда оставались сухими при погрузке во время дождя.Еще одна проблема заключается в том, что металлические обвязочные ленты, удерживающие пучки древесины, ржавеют, и ржавчина проникает в древесину, образуя пятно.
Важно подчеркнуть, что многие тысячи тонн древесины хвойных пород были отправлены на протяжении многих лет в полностью влажном состоянии во время дальних рейсов, без вентиляции между досками или пакетами в уложенном месте и с тем, что древесина оставалась насыщенной на протяжении всего рейса без возникновения в результате каких-либо дефектов. Коносаменты неизменно подписываются «чистыми», поскольку хорошо известно, что древесина, отправляемая из района Британской Колумбии, в большинстве случаев отправляется во влажном состоянии.Однако претензии могут возникнуть в результате посинения, окрашивания ржавчины или, в некоторых редких случаях, гниения. Претензии также могут возникнуть после выгрузки по сушке пиломатериалов. Поэтому рекомендуется, чтобы коносаменты содержали соответствующие примечания, отражающие состояние древесины в том состоянии, в котором она была отправлена, например, «древесина с синими пятнами», «обвязочные ленты ржавые», «древесина с пятнами ржавчины» и «влажная перед отгрузкой». ‘.

Древесина лиственных пород
Хотя древесина твердых и полутвердых пород поставляется из многих тропических и полутропических стран мира, большая часть этой древесины, особенно из Западной Африки, поставляется в виде бревен.Отправка бревен обычно не вызывает претензий по поводу груза и поэтому в этой статье не рассматривается.
Древесина лиственных и полутвердых пород, отправляемая из Юго-Восточной Азии, особенно в Европу, обычно доставляется в виде досок в связках или пакетах, закрепленных металлическими лентами. Большинство из них не защищены. Ниже приведены некоторые распространенные виды древесины из этой части мира.

Meranti — это относительно легкая полутвердая древесина, подходящая для общего строительства, внутренней отделки и мебели.Подгруппы включают меранти бакау, темно-красное меранти, светло-красное меранти, белое меранти и желтое меранти. Эта древесина не долговечна в тропических условиях и с трудом поддается обработке консервантами. Однако работать легко и без проблем сезонно. Он поставляется в Европу в больших количествах и широко используется для изготовления дверей, оконных рам и других наружных работ.

Мербау — тяжелая, твердая, довольно прочная и долговечная древесина, используемая в основном для тяжелого строительства.Он бронзового или красно-коричневого цвета, выветривается до темно-красно-коричневого.

Ramin — это древесина для служебных целей средней твердости и средней тяжести, легко обрабатываемая консервантами. Он быстро приправляется, но очень склонен к посинению, поэтому после распиловки рекомендуется окунуть древесину в химикаты для защиты от пятен. Древесина белого цвета и обычно не имеет дефектов качества. Он широко используется в торговле мебелью и очень подвержен претензиям. Есть, конечно, много других пород древесины, но большинство поставок в Европу из S.E. Азия включает некоторые из вышеперечисленных типов.

Приложения

Пиломатериалы — это древесина на любой стадии рубки до готовности к использованию в качестве конструкционного материала для строительства или древесная масса для производства бумаги.

Отгрузка / хранение / использование

Погрузка лесных грузов и уход за ними
Чрезвычайно важно тщательно очищать грузовые трюмы перед загрузкой лесных грузов любого типа. Любой жир и масло следует удалить с конструкции судна, так как контакт может испачкать древесину.Остатки предыдущих грузов должны быть удалены с верхних и нижних балок люковых панелей, поскольку претензии возникли в результате загрязнения древесины остатками предыдущих грузов. Например, железорудная пыль при увлажнении за счет конденсации может превратиться в красную жидкость, которая может испачкать древесину; а руды или песок абразивной природы, такие как ильменитовая руда, могут повредить пилы на лесопильных заводах, если древесина была загрязнена. Если стальные конструкции трюма заржавели, древесину следует очистить от ржавчины с помощью подкладки.Судовой пот, образующийся во время рейса и капающий на древесину, также может привести к образованию пятен ржавчины, поэтому правильная вентиляция и нанесение защитных покрытий имеют большое значение.

Плохая укладка часто приводит к разрыву лент, фиксирующих связки. Обычно это происходит из-за несоблюдения уровня укладки или пересечения связок в укладке, или их комбинации. Известно, что грузчики работают вилочными погрузчиками на бревнах в квадрате люка навалочных судов, когда штабель достигает примерно половины длины трюма.Поверхность древесины, контактирующей с грузовиками, обычно повреждается из-за задиров и капель масла с грузовиков. Если будет использоваться этот метод погрузки, то на древесину следует осторожно положить стальные пластины, чтобы защитить ее.
Во время погрузки и разгрузки всегда следует проявлять осторожность, чтобы использовать правильное оборудование. Проволочные стропы имеют тенденцию задевать нижние угловые планки пучков, особенно когда стропы перегружены; поэтому предпочтительны веревочные или лямочные стропы. Повреждение автопогрузчика из-за того, что вилы погрузчика въезжают в доски, является обычным явлением.Это приводит к глубоким царапинам на древесине и, во многих случаях, к раскалыванию древесины.
Тщательный надзор со стороны офицеров судна может предотвратить большую часть повреждений такого рода.

Фактор укладки
Фактор укладки различных пород древесины напрямую зависит от их плотности. Различают теоретическую плотность и кажущуюся плотность. Теоретическая плотность рассчитывается исключительно на основе твердых пиломатериалов, то есть как если бы все полости внутри плиты пиломатериала были уничтожены уплотнением.Теоретическая плотность одинакова для всех пород древесины и составляет 1,50 г / см ³ . Кажущаяся плотность или насыпная плотность рассчитывается на основе веса и объема пиломатериалов и различается от породы к породе в соответствии с их различной структурой. Сравнение можно проводить только между видами пиломатериалов с одинаковым содержанием воды. Фиксированные точки содержат 0% воды (пиломатериалы, высушенные в печи) и 15% (пиломатериалы, высушенные на воздухе). Пиломатериалы по плотности делятся на следующие категории:

Пиломатериал плотностью 0.14 — 0,44 г / см ³ — самая легкая древесина, а квебрахо (1,12 г / см ³ ), черное дерево (1,18 — 1,33 г / см ³ ) и гваяк (1,20 — 1,30 г / см ³ ) относятся к числу очень тяжелых видов. Когда обрезные пиломатериалы подходят для такой погрузки, их также можно перевозить как палубный груз (примерно до 50% грузового объема или примерно одна треть всего груза).

Приправа древесины
Снижение влажности древесины достигается воздушной или сушильной сушкой.Древесина полностью выдерживается, когда влажность упала до равновесной влажности местного климата. В большинстве случаев это будет от 15% до 18%.

Древесина, высушенная на воздухе
Как следует из названия, древесина, высушенная на воздухе, представляет собой древесину, которой позволили высохнуть естественным путем, как правило, путем укладки пиленых досок в крытые склады, обеспечивая естественную циркуляцию воздуха между досками. Время, необходимое для этого процесса, будет зависеть от типа древесины и климата.После выдержки доски фиксируются в связки с помощью нескольких плоских металлических стяжных лент и готовы к отправке.
Часто эти связки хранятся на открытом воздухе и подвергаются воздействию элементов, в результате чего влага проникает в отдельные доски. Хотя это может привести к тому, что доски на внешней стороне пучков будут иметь более высокий уровень влажности, чем ожидалось, эти доски быстро высохнут естественным путем. Состояние внутренних частей связок будет зависеть от того, как долго свободная влага удерживалась внутри связок, а также от природы древесины, т.е.е. его устойчивость к воздействию влаги. В худшем случае доски будут заплесневелыми, еще влажными и сильно испачканными.
В целом, высокое содержание влаги в древесине, высушенной на воздухе, без пятен, претензий не вызывает. Однако, если содержание влаги является чрезмерным, приемники могут требовать затрат на укладку палки для повторной сушки древесины. Если такую ​​древесину не сушить и оставить на складе, может развиться плесень, которая может привести к окрашиванию древесины.
Древесина, высушенная воздухом, часто перевозится на палубе с разрешения грузоотправителя без защиты.Таким образом, очевидно, что влажность и высокое содержание влаги не представляют особого интереса для грузов такого рода. В большинстве случаев древесина, высушенная на воздухе, не была должным образом выдержана и имеет влажность намного выше оптимального уровня, который можно ожидать в стране происхождения.

Сушенная в печи древесина
Поскольку при естественной сушке древесины требуется много времени, и, следовательно, этот процесс является дорогостоящим с точки зрения затрат на хранение, была разработана технология сушки древесины в печах.Древесина после обработки обычно называется сушеной древесиной. Иногда связки высушенной в печи древесины защищены пластиковой оберткой и имеют на внешней стороне связки трафарет, обозначающий тот факт, что древесина высушена в печи.
В сертификатах на сушку в печи обычно указывается, до какой степени была высушена древесина. Обычные параметры 8-12%, 14-16% или 16-18%. При условии, что древесина провела в печи достаточно времени и была должным образом обработана, содержание влаги в центре каждой доски должно показывать правильную степень сушки в пределах одного или двух процентов, даже если поверхность доски может показывать более высокий уровень. влаги за счет естественного поглощения после процесса сушки в печи.Иногда показатель влажности в центре доски показывает более высокое значение, чем на внешней стороне доски, и намного выше, чем сертификат сушки. Это явный признак того, что древесина не была высушена должным образом. Эти моменты следует учитывать, если получатели заявляют о затратах на повторную сушку влажной древесины. При предоставлении допуска на повторную сушку следует учитывать, что набивка палок для сушки на воздухе может быть всем, что необходимо, если затронуты только внешние поверхности досок.Укладка прутьев обычно значительно дешевле сушки в печи.
Претензии по повторной сушке высушенной в печи древесины составляют значительную часть претензий по лесным грузам. Заинтересованные стороны часто заявляют, что хранить высушенную древесину в том же грузовом отсеке, что и сушеную древесину, равносильно отсутствию надлежащего ухода за грузом. При условии, что высушенная на воздухе древесина не подвергалась воздействию дождя перед отправкой и не пропиталась влагой, любые утверждения такого рода должны быть отклонены. Независимо от того, сушится ли древесина на воздухе или в сушильной печи, она в конечном итоге достигает оптимального уровня влажности, совместимого с ее равновесной относительной влажностью, создаваемой со временем за счет контакта с окружающим воздухом.Следовательно, загрузка высушенной воздухом и высушенной в печи древесины в одном и том же окружающем воздухе не повлияет на высушенную в печи древесину в какой-либо заметной степени во время рейса. Естественно, если сухая древесина хранится в том же трюме, что и пропитанная древесина, влагосодержание внешних досок сухой древесины будет увеличиваться за счет поглощения. Опыт показал, что в этих условиях внутренние доски в связках не подвергаются воздействию во время укладки. обычного морского путешествия. Верно также и то, что влажная древесина или древесина со слишком высоким содержанием влаги не будет сохнуть, независимо от того, насколько хорошо проветриваются пучки при укладке.В обычном морском путешествии древесина не испортится. Однако, если древесина не высушивается при выгрузке, она со временем разлагается.
Если древесина сушится в печи слишком быстро или слишком сильно снижается уровень влажности, это может привести к растрескиванию древесины. Как правило, во время отгрузки никаких повреждений подобного рода не наблюдается. Претензии по этому виду повреждений следует отклонять.

Факторы риска

• Механические воздействия
• Усадка / недостача
• Заражение насекомыми / болезни
• Грибковая атака

Влияние преднамеренного снижения влажности древесной щепы во время транспортировки на цену грузового автомобиля :: BioResources

Гендек, А., Нурек Т., Зихович В. и Москалик Т. (2018). «Влияние преднамеренного снижения влажности древесной щепы во время транспортировки на цену грузового автомобиля», BioRes. 13 (2), 4310-4322.

Реферат

Транспортировка древесной щепы является широко распространенной практикой в ​​Польше, при этом расстояние между лесными участками и электростанциями или тепловыми станциями достигает 300 км, а время перевозки грузовиками до 6 часов. Поскольку основным параметром, влияющим на качество биомассы для производства энергии, является влажность, целью представленного экономического анализа было определение его влияния на цену древесной щепы, перевозимой полуприцепами.В данной статье рассматривалась возможность сушки биомассы в полуприцепе. Никакого внешнего потребления энергии не предусматривалось; тепло, необходимое для сушки, было получено из систем охлаждения или выхлопа грузовиков через теплообменники. Влагосодержание транспортируемой биомассы оказало двойное влияние на окончательную цену груза. Увеличивая количество биомассы, увеличивая ее вес, она снижала цену за счет снижения теплотворной способности. Математический анализ показал, что уменьшение влажности древесной стружки увеличивает стоимость грузовых автомобилей, что оправдывает исследования по совершенствованию технологического процесса этого процесса.Моделирование показало, что за счет снижения содержания влаги во время транспортировки поставщики биомассы увеличили свою выручку примерно на 3,6–30,0 евро на грузовик, что соответствует годовой финансовой прибыли в размере от десятков тысяч евро до более 23 810 евро.

Скачать PDF

Полная статья

Эффекты преднамеренного снижения содержания влаги в древесной щепе во время перевозки грузовым автотранспортом Цена

Аркадиуш Гендек, ^а Томаш Нурек, ^а Витольд Зихович, ^а и Тадеуш Москалик ^б, *

Транспортировка древесной щепы является широко распространенной практикой в ​​Польше, при этом расстояние между лесными участками и электростанциями или тепловыми станциями достигает 300 км, а время перевозки грузовиками до 6 часов.Поскольку основным параметром, влияющим на качество биомассы для производства энергии, является влажность, целью представленного экономического анализа было определение его влияния на цену древесной щепы, перевозимой полуприцепами. В данной статье рассматривалась возможность сушки биомассы в полуприцепе. Никакого внешнего потребления энергии не предусматривалось; тепло, необходимое для сушки, было получено из системы охлаждения грузовика или выхлопной системы через теплообменники . Влагосодержание транспортируемой биомассы оказало двойное влияние на окончательную цену груза.Увеличивая количество биомассы, увеличивая ее вес, она снижала цену за счет снижения теплотворной способности. Математический анализ показал, что уменьшение влажности древесной стружки увеличивает стоимость грузовых автомобилей, что оправдывает исследования по совершенствованию технологического процесса этого процесса. Моделирование показало, что за счет снижения содержания влаги во время транспортировки поставщики биомассы увеличили свою выручку примерно на 3,6–30,0 евро на грузовик, что соответствует годовой финансовой прибыли в размере от десятков тысяч евро до более 23 810 евро.

Ключевые слова: теплотворная способность; Лесная биомасса; Содержание влаги; Транспорт; Щепа древесная

Контактная информация: a: Кафедра сельскохозяйственной и лесной техники, Технологический факультет, Варшавский университет естественных наук — SGGW, Nowoursynowska 164, 02-787 Варшава, Польша; b: Департамент лесопользования Лесного факультета Варшавского университета естественных наук — SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Варшава, Польша;

* Автор, ответственный за переписку: tadeusz.moskalik@wl.sggw.pl

ВВЕДЕНИЕ

Биомасса является наиболее важным источником возобновляемой энергии (ВИЭ) (Герасимов и др. .2013), на которую, по данным Международного энергетического агентства (IEA 2017), приходится 10,3% мирового производства энергии. Кроме того, производство энергии на основе биомассы способствует энергетической независимости стран Европейского Союза (ЕС). Согласно Sasaki et al. (2011), в Японии атомные электростанции могут быть заменены решениями на основе биомассы.В свою очередь, Grilli et al. (2015) утверждают, что сектор биоэнергетики и его устойчивость имеют решающее значение для охраняемых территорий (, например, , национальные и ландшафтные парки), не только для достижения целей ЕС в области возобновляемых источников энергии, но и для удовлетворения требований по содержанию охраняемых территорий.

Используется ли биомасса для сжигания на местных или промышленных предприятиях или для переработки в более современные виды топлива, биомасса должна быть соответствующим образом подготовлена, обычно путем измельчения или снижения содержания влаги до менее 15% (Alakangas 2005; Alakangas et al. 2016).

В случае получения древесной щепы из лесных массивов (Jodłowski 2003; Gendek and Nurek 2012; Picchio et al. 2012; Moskalik 2013; Belbo and Talbot 2014) лесные остатки обычно выдерживаются на открытом воздухе в течение нескольких месяцев ( Thörnqvist 1985), за это время они естественным образом теряют излишнюю влагу. Первоначальное содержание влаги в древесной щепе, производимой в лесных районах и транспортируемой на энергетические предприятия, колеблется от примерно 30% (Gendek et al. 2016) до примерно 55-62% (Talbot and Suadicani 2006; Gendek and Zychowicz 2015), что напрямую влияет на их теплотворную способность.Для свежей древесной щепы (содержание влаги от 50% до 60%) теплотворная способность составляет от 6 ГДж / Мг до 8 ГДж / Мг, тогда как для воздушно-сухой древесной щепы (от 10% до 20%) она увеличивается до 14 ГДж / Мг. 16 ГДж / мг, чтобы достичь примерно 19 ГДж / мг после полного высыхания (Hałuzio and Musiał 2004; Gendek and Głowacki 2008; Gendek and Zychowicz 2014; Lieskovský et al. 2017). Эти цифры сопоставимы с предыдущими литературными данными по теплотворной способности древесины и биомассы (Borowski 2007; Kent et al. 2009; Günther et al. 2012; Гейдош и др. 2015).

Высокое содержание влаги в древесной щепе отрицательно сказывается на ее хранении (Jirjis 1995) и вредит поставщикам, которым платят за теплотворную способность поставляемого топлива. Свежая древесная щепа требует дополнительных дорогостоящих процедур сушки для достижения оптимального содержания влаги (Gendek and Głowacki 2009; Głowacki and Gendek 2011).

Важным элементом в цепочке производства и поставок древесной щепы является подготовка топлива для нужд энергетических предприятий.Помимо содержания влаги и теплотворной способности, другие соображения включают сорт древесной стружки в соответствии со стандартом ISO 17225-4 (2014). В литературе имеется значительный объем исследований, касающихся гранулометрического состава измельченного растительного материала (Lisowski et al. 2014, 2016, 2017; Hickman et al. 2016), включая древесную щепу (Birta et al. 2008; Spinelli et al. 2011; Gendek and Nawrocka 2014). Размер древесной щепы может влиять на их расположение и заполнение пустот, а вместе с содержанием влаги влияет на вес грузового автомобиля.Следует помнить, что лесные дороги с грунтовым или гравийным покрытием имеют ограниченную грузоподъемность и не подходят для транспортных средств, перевозящих тяжелые грузы (Trzciński et al. 2013).

В Польше транспортировка биомассы в виде древесной щепы является широко распространенной практикой (Moskalik et al. 2016). Согласно предыдущим выводам (Zychowicz and Gendek 2015; Gendek and Nurek 2016), транспортные расстояния могут достигать 300 км, что, возможно, подрывает рентабельность сжигания древесной щепы в энергетических целях.Для сравнения, по данным Talbot and Suadicani (2006) в Дании, среднее расстояние транспортировки составляет от 40 км до 50 км. Следует отметить, что транспортировка щепы на такие расстояния часто осуществляется поездами. Примерный анализ рентабельности железнодорожных перевозок щепы был выполнен Wolfsmayr et al. (2015). В этих условиях важно проанализировать факторы, влияющие на цену биомассы, поставляемой на электростанции, и определить пути повышения экономической эффективности ее доставки.Сколько энергии растения платят за биомассу, зависит от количества энергии, которое можно восстановить. Вес и объем биомассы имеют меньшее значение; они учитываются только в предварительных расчетах, прежде чем можно будет определить фактическое содержание влаги и теплотворную способность. В окончательном расчете количество биомассы преобразуется в количество содержащейся в ней энергии, которое умножается на цену за единицу энергии (€ / ГДж).

Выбор теплотворной способности в качестве детерминанта цены оправдан не только с точки зрения энергоустановок, но и по объективным причинам.Как уже упоминалось, количество энергии, которое может быть извлечено из биомассы, имеет приоритет над ее весом или объемом; в противном случае поставщики могут попытаться манипулировать полезной нагрузкой, чтобы искусственно увеличить количество поставляемой щепы.

В этой ситуации поставщики заинтересованы в доставке наибольшего количества энергии (ГДж), содержащегося в древесной щепе, которое зависит от двух параметров: веса грузовика с биомассой (Mg) и теплотворной способности биомассы, которая зависит от ее влажности ( ГДж / мг).

Предварительный анализ двух указанных выше параметров показывает, что их влияние на финансовые результаты противоречиво. Напротив, более высокое содержание влаги может считаться выгодным, поскольку в рамках ограничений постоянного объема полуприцепа это приводит к увеличению веса и, следовательно, к более высокой цене за полезную нагрузку. В качестве альтернативы, повышенное содержание влаги снижает теплотворную способность древесной щепы. Поэтому возникает вопрос, как поставщики древесной щепы могут оптимизировать рентабельность.

Согласно литературным данным о тепловом балансе дизельных двигателей (Ajav et al. .2000; Jadhao and Thombare 2013; Singh et al. 2015), только прибл. 30% энергии топлива преобразуется в полезную энергию, при этом прибл. 20% теряется через выхлопную систему и от 30 до 40% из-за охлаждения и прямого отвода тепла в окружающую среду. В своих статьях по двигателям внутреннего сгорания Dolz et al. (2012) и Wang et al. (2011) изучали возможности рекуперации тепла, выделяемого в выхлопных газах и иначе теряемого в окружающую среду.Однако основная проблема, обнаруженная Dolz et al. (2012 г.) — низкая температура доступных источников энергии. Системы рекуперации тепла также описаны в патентах США (Isoda et al. 1998; Hara 2003). Другое решение было разработано Di Battista et al. (2015), который исследовал рекуперацию тепловой энергии в легковых автомобилях. В этом случае попытки рекуперации энергии из выхлопных газов привели к небольшому увеличению расхода топлива (на 2–5%).

В данной статье рассматривается возможность сушки биомассы в полуприцепе.Принимая во внимание тот факт, что среднее расстояние транспортировки биомассы составляет 300 км (Zychowicz and Gendek 2015; Gendek and Nurek 2016), и принимая среднюю скорость грузовика от 60 до 70 км / ч, время в пути, в течение которого влажность биомассы может быть уменьшено, составляет примерно 5 ч. Не предусмотрено внешнего потребления энергии; тепло, необходимое для сушки, может быть получено из системы охлаждения грузовика или выхлопной системы через теплообменники (аналогичные решения известны для строительных машин).

МЕТОДОЛОГИЯ

Стоимость биомассы, поставляемой на электростанции, может быть рассчитана по формуле. 1,

где — цена грузовика, или оплата, полученная поставщиком за биомассу (€), — это вес биомассы, доставленной на объект покупателя (грузовик «у ворот») (Mg), — теплотворная способность биомассы (ГДж). / Mg), а P _u — цена единицы энергии (€ / ГДж).

Целью исследования авторов является определение технических возможностей и экономической эффективности сушки биомассы при транспортировке (без подвода внешней энергии).Таким образом, следует оценить изменение содержания влаги в древесной щепе, которое происходит между точкой производства древесной щепы и точкой доставки, а также оценить влияние этого изменения на другие параметры.

Влияние изменений влажности на массу грузового автомобиля

Соотношение между массой грузовика и содержанием влаги может быть получено преобразованием уравнения. 2, описывающий содержание влаги в грузовике щепы,

где — влажность биомассы, доставленной на объект покупателя (%), — вес грузовика на объекте покупателя («у ворот») (Mg) и — вес сухой биомассы (Mg).При этом

где — влажность биомассы «в лесу» (%), а — вес грузовика «в лесу» (мг).

Сопоставление соотношений, полученных из обеих формул, приводит к формуле. 4,

В результате вес биомассы, доставленной на объект покупателя, может быть определен по формуле. 5,

или, определяя коэффициент сушки биомассы α как

, а вес грузовика с биомассой может быть получен из уравнения.7:

Как показано в формуле. 1, цена грузового автомобиля также зависит от теплотворной способности древесной щепы, которая, в свою очередь, напрямую связана с ее влажностью. Гендек и Нурек (2016) описали схемы оплаты, предлагаемые электростанциями поставщикам биомассы с учетом этих параметров.

Реальные данные о поставках биомассы на электростанции использовались для определения функции, описывающей взаимосвязь между теплотворной способностью и содержанием влаги в древесной щепе (Gendek and Nurek, 2016), которая представлена ​​в уравнении.8:

Данные уравнения. 7 и 8, окончательная цена биомассы, доставленной покупателю CV _u выражается следующей формулой. 9:

Поскольку целью текущего анализа является определение изменений цен на древесную щепу во время транспортировки (в результате пониженного содержания влаги), необходимо учитывать исходный вес биомассы в точке погрузки на грузовик у поставщика. конец. При таком подходе можно выполнять расчеты, при которых сухой вес биомассы одинаков в обоих местах: на стороне поставщика (с исходным содержанием влаги) и со стороны покупателя (с конечным содержанием влаги).Предыдущие исследования показали, что средний вес одного грузовика щепы составляет 22 Мг (Gendek and Nurek, 2016). Принимая во внимание потерю влаги, в этом исследовании было принято, что начальная масса грузового автомобиля () составляла 24 Мг. Это предположение позволяет сравнивать цены на древесную щепу с разной начальной влажностью.

Учитывая значительное количество отработанного тепла, производимого двигателями внутреннего сгорания, и выгоды, полученные от снижения содержания влаги в биомассе для энергетических целей, цель настоящего исследования заключалась в оценке возможности использования этого отработанного тепла для сушки транспортируемой биомассы. а также оценить рентабельность такой системы с учетом стоимости строительства системы рекуперации тепла и оснащения полуприцепа системой распределения осушающего воздуха ( эл.г ., перфорированный двойной пол). Предварительный анализ литературных данных показывает, что было бы более выгодно использовать горячий сухой воздух из моторного отсека транспортного средства, который можно было бы сразу же направить в полуприцеп, перевозящий биомассу. Решения, связанные с рекуперацией тепла выхлопных газов, требуют применения теплообменников для устранения риска возгорания и предотвращения загрязнения биомассы ядовитыми веществами, содержащимися в дымах.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Это исследование проводилось в северо-восточной части Польши.На основе данных, полученных от поставщика, который доставил древесную щепу на когенерационную электростанцию ​​в течение 485 дней в период с 2013 по 2017 год, средний дневной объем доставляемой щепы был определен на уровне 350 Мг / день (примерно 15 грузовиков), начиная с 22 Mg (один грузовик) до 1056 Mg (примерно 55 грузовиков). Транспортировка щепы осуществлялась полуприцепами с прицепом вместимостью 91 м ³ . Среднее содержание влаги в древесной щепе, поступающей на электростанцию, представлено на рис.1.

Рис. 1. Среднее содержание влаги в древесной щепе, поставленной на электростанцию, по месяцам

Содержание влаги в древесной щепе заметно варьировалось в зависимости от месяца поставки, при этом самая высокая влажность наблюдалась зимой (от 42% до 46%), а самая низкая — в сентябре (примерно 28%). Из-за плановых ремонтных работ на ТЭЦ древесная щепа не была доставлена ​​в июле, когда поставщик очистил лесные массивы и измельчил остатки, а древесную щепу вывозили на складские территории.Поскольку штабелированные древесные стружки имеют склонность к самонагреванию и поглощению влаги, грузовики с ранее уложенной биомассой, доставленные в августе, характеризовались высоким содержанием влаги (приблизительно 39%). Среднее годовое содержание влаги в древесной щепе, поставляемой на электростанцию, составило 40,8% (± 6,9%).

Рис. 2. Влияние влажности ( M _LR ) древесной щепы на цену грузового автомобиля ( C _TL ) на энергоустановке (для разного начального содержания влаги)

Изменение цены щепы в зависимости от влажности представлено на рис.2, согласно формуле. 9. Предполагая, что грузовые автомобили имеют постоянный начальный вес м _F = 24 Mg (Gendek et al. 2016), а цена за единицу энергии составляет P _u = 4,58 евро / ГДж (на основе в товаросопроводительных документах от 31 декабря 2015 г.) кривая показывала рост стоимости грузовых автомобилей с уменьшением влажности (от 30% до 60%) для различных начальных уровней влажности.

В таблице 1 представлена ​​выручка поставщика на грузовик в зависимости от начального содержания влаги (в лесной зоне) и конечного содержания влаги при доставке на электростанцию.В связи с тем, что на практике влажность может снизиться примерно на 7%, была выделена область увеличения выручки. При небольшом снижении содержания влаги (примерно на 1%) финансовая выгода поставщика на одну грузовую машину составила от 3,6 до 4,8 евро, а при снижении на 7% прибыль составила бы от 23,8 до 30,0 евро.

Принимая во внимание среднее содержание влаги в древесной щепе за каждый месяц и предполагая, что уменьшение этого параметра будет больше при более высокой начальной влажности, рис.3 иллюстрирует среднюю финансовую прибыль поставщика в расчете на одну грузовую машину в различные месяцы. Моделирование показало, что средняя прибыль на грузовик может составить от 9,5 евро (сентябрь) до примерно 28,6 евро (январь и февраль).

Что еще более важно, лучшие эффекты могут быть получены при сушке транспортируемой древесной щепы с более высоким содержанием влаги, потому что в соответствии с динамикой сушки процесс происходит с более высокой скоростью на начальном этапе из-за удаления свободной воды.Это было подтверждено в исследовании сушки древесной щепы, проведенном Gendek и Głowacki (2009), которые сообщили, что поток воздуха при температуре 40 ° C снижает содержание влаги в древесной щепе примерно с 40% до примерно 23% через 100 минут. В этом исследовании в естественных условиях было трудно получить такой результат по техническим причинам, поэтому предполагалось, что влажность древесной щепы во время транспортировки может быть снижена с 4% до 7%. Поэтому анализ был ограничен диапазоном от начального содержания влаги M _LF = 45% до конечного содержания влаги M _LR = 20%.

Таблица 1. Финансовая прибыль поставщика (евро) на грузовик щепы (24 мг), доставленный на электростанцию, в зависимости от начального и конечного содержания влаги

Как показано на рис. 2, более низкое конечное содержание влаги в древесной щепе привело к более высокой цене грузового автомобиля и увеличению доходов для поставщика. Таким образом, данный анализ оправдывает необходимость поиска технологических решений, которые позволили бы снизить влажность грузовых автомобилей во время транспортировки.

Если среднее содержание влаги в древесной щепе из лесных остатков составляет примерно 40%, как в данной статье (рис.1), то поставщику будет выплачено 1100 евро за грузовик. Снижение влажности на 4–7% увеличивает стоимость грузовых автомобилей до 1121 евро и 1136 евро соответственно.

Хотя эти суммы не кажутся высокими в расчете на одну грузовую машину, следует рассмотреть этот вопрос в долгосрочной перспективе. Как упоминалось ранее, поставщик доставляет примерно 350 мг щепы в день, что эквивалентно примерно 15 грузовикам. Таким образом, ежедневная прибыль поставщика за счет снижения влажности древесной щепы при транспортировке составит от 53 евро.От 6 до примерно 450,0 евро или более, что может составлять десятки тысяч евро в год.

Представленный экономический анализ сушки древесной щепы во время транспортировки обнадеживает, указывая на необходимость исследования технических возможностей снижения влажности биомассы в полуприцепе без подачи дополнительной внешней энергии.

Кроме того, исследовательская группа работает над решением, использующим отходящее тепло, вырабатываемое двигателем внутреннего сгорания транспортного средства.Один вариант предполагает прямое использование теплого воздуха из моторного отсека (рис. 3а), а другой вариант — осушающий воздух нагревается выхлопными газами (рис. 3б). Во втором решении необходимо предотвратить два риска: случайное возгорание транспортируемой биомассы и ее загрязнение вредными частицами из паров, что влечет за собой установку теплообменника, чтобы древесная щепа не подвергалась прямому воздействию выхлопных газов. . В этом варианте нагретый атмосферный воздух будет закачиваться в полуприцеп через специальный перфорированный двойной пол.Осушающий воздух также будет проходить через систему управления, ограничивающую его температуру до прибл. От 40 до 50 ° C.

Рис. 3. Общая концепция использования отходящего тепла для снижения влажности древесной щепы: а) за счет рекуперации тепла из моторного отсека и б) за счет рекуперации тепла выхлопных газов с помощью теплообменника

Рассмотренное время транспортировки слишком мало для самовоспламенения биомассы, так как это занимает прибл. 10 дней для повышения температуры слоя щепы от прибл.От 12 ° C до прибл. 70 ° C в результате бактериальной активности (Gierasimczuk 2009). В свою очередь, чрезмерное повышение температуры, вызванное осушающим воздухом, можно предотвратить с помощью регулятора температуры. Действительно, продувка теплого воздуха через слой древесной щепы замедлит микробную активность и рассеивает избыток влаги и тепла.

В представленной концепции седельный тягач модифицирован за счет оснащения полуприцепа двойным перфорированным полом и сооружением системы отвода теплого воздуха из моторного отсека или, в качестве альтернативы, системы теплообмена выхлопных газов (рис. .3). Предварительный анализ затрат на польском рынке оценил общие расходы в прибл. 7500 евро. Предлагаемая система рекуперации тепла не вызывает значительного снижения мощности двигателя или увеличения расхода топлива. В случае утилизации отработанного тепла из моторного отсека стоимость модификации составит ок. 4500 евро. С учетом этих предположений, инвестиции окупятся, в зависимости от начальной и конечной влажности, после 260-790 поездок грузовика в случае системы рекуперации тепла выхлопных газов и после 150-470 поездок в случае моторного отсека. система рекуперации тепла, что соответствует сроку менее двух лет.

Явления, анализируемые в этой статье, используются при хранении и транспортировке различных продуктов. В литературе были найдены ссылки на аналогичные растворы, используемые для снижения влажности арахиса (Blankenship and Chew, 1979). Этот процесс происходит на прицепах; однако не во время транспортировки, а во время остановок. Воздухонагреватели используются для подачи горячего воздуха в каналы под перфорированным полом полуприцепа (Lewis et al. 2017). Благодаря простоте обращения и относительно низким инвестиционным затратам, стационарные сушильные контейнеры обычно используются для сушки стружки в Германии.Уровень влажности древесной щепы снижается примерно с 50% до примерно 10% в течение 3 дней в летнее время, в то время как производительность может снизиться на 50% зимой, когда температура окружающей среды достигает значений ниже точки замерзания (Walkiewicz et al. 2014 ). В описанном случае транспортировки древесной щепы предполагалось, что сушка биомассы происходила во время транспортировки. Как показали исследования, обсуждаемые в статье, такое решение может принести пользу в увеличении стоимости перевозимого груза.Сушка происходит во время транспортировки, а используемое тепло исходит от транспортного средства, поэтому необходимость в инфраструктуре (зданиях, вентиляторах или обогревателях) в зоне хранения древесной щепы отпадает. Последующие научные исследования будут посвящены анализу возможности нагрева сушильной среды (воздуха), например, за счет тепла, отбираемого из вытяжной системы.

ВЫВОДЫ

1. Влагосодержание транспортируемой биомассы оказало двойное влияние на окончательную цену груза.Хотя он увеличил количество биомассы за счет увеличения веса, он снизил свою цену за счет снижения ее теплотворной способности.
2. Математический анализ обоих эффектов показал, что, несмотря на потерю веса, снижение содержания влаги в целом положительно повлияло на окончательную цену грузового автомобиля.
3. Снижение содержания влаги в биомассе с 45% до 25% может привести к увеличению стоимости грузового автомобиля примерно на 65,5 евро (примерно 7%), учитывая первоначальный вес грузового автомобиля в 24 Мг и цену за единицу энергии в 4 раза.5 € / ГДж.
4. Необходимо в долгосрочной перспективе взглянуть на снижение влажности древесной щепы во время транспортировки из лесных массивов на энергетические установки. Хотя финансовая прибыль на грузовик невелика (от 3,6 до 30,0 евро), она может вылиться в десятки тысяч евро и даже больше, чем 23 810 евро за год.
5. Результаты экономического анализа сушки древесной щепы во время транспортировки являются многообещающими, и необходимы дальнейшие исследования для изучения технологических возможностей снижения влажности биомассы в полуприцепах за счет утилизации отходов энергии, вырабатываемых двигателем грузовика.

ССЫЛКИ

Аджав Э. А., Сингх Б. и Бхаттачарья Т. К. (2000). «Тепловой баланс одноцилиндрового дизельного двигателя, работающего на альтернативных видах топлива», Energy Conversion and Management , 41 (14), 1533-1541. DOI: 10.1016 / S0196-8904 (99) 00175-2

Алакангас, Э. (2005). Свойства древесного топлива, используемого в Финляндии — BIOSOUTH — Проект , (Отчет по проекту PRO2 / P2030 / 05; Проект C5SU00800), Центр технических исследований VVT Processes, Финляндия, Ювяскюля, Финляндия.

Алакангас, Э., Хурскайнен, М., Лаатикайнен-Лунтама, Дж., И Корхонен, Дж. (2016). Свойства местного топлива в Финляндии (VTT Technology 272), VTT Technical Research Center of Finland Ltd., Ювяскюля, Финляндия, стр. 251.

Белбо, Х., Талбот, Б. (2014). «Системный анализ десяти цепочек поставок для щепы из цельного дерева», Forests 5 (9), 2084–2105. DOI: 10.3390 / f5092084

Бирта, В. С. П., Вомак, А. Р., Чеванан, Н., и Сохансандж, С. (2008).«Свойства измельчения биомассы в молотковой мельнице и характеристики ее размера частиц», в: Ежегодное международное собрание ASABE (номер статьи: 083785), Провиденс, США, стр. 29.

Бланкеншип, П. Д. и Чу В. (1979). «Энергозатраты на сушку арахиса», Peanut Science 6 (1), 10-13. DOI: 10.3146 / i0095-3679-6-1-3

Боровски Г. (2007). «Возможность использования угольных брикетов с биомассой», Environ. Prot. Англ. 33 (2), 79-86.

Ди Баттиста, Д., Мауриелло, М., и Чиполлоне, Р. (2015). «Утилизация отработанного тепла силовой установки на основе ORC в дизельном двигателе с турбонаддувом, приводящем в движение легковой автомобиль», Applied Energy , 152, 109-120. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2015.04.088

Dolz, V., Novella, R., García, A., and Sánchez, J. (2012). «Дизельный двигатель HD, оснащенный нижним циклом Ренкина в качестве системы рекуперации отработанного тепла. Часть 1: Исследование и анализ энергии отходящего тепла », Прикладная теплотехника , 36, 269-278.DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2011.10.025

Гейдош М., Лесковски М., Сланчик М., Немец М. и Данихелова З. (2015). «Хранение и качество топлива хвойной древесной щепы», BioResources 10 (3), 5544-5553. DOI: 10.15376 / biores.10.3.5544-5553

Гендек, А., Анишевска, М., Хведорук, К. (2016). «Объемная плотность древесной энергетической щепы», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 67, 101-111.

Гендек А., Гловацкий С.(2008). «Badania wstępne suszenia zrębków sosnowych przeznaczonych na cele energetyczne (Предварительные исследования по сушке сосновой щепы, предназначенной для энергетических целей)», в: Tendencje i Problemy Techniki Leśnej w Warunkach Leśnictwa Wielofunkcyjnego Forestry ], Х. Ружаньски и К. Яблоньски (ред.), Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu [Познанский университет естественных наук], Познань, Польша, стр. 197–203.

Гендек, А., и Głowacki, S. (2009). «Конвекционная сушка щепы для энергетических целей», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 53, 67-72.

Гендек А., Навроцка А. (2014). «Влияние заточки ножей измельчителя на качество древесной щепы», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 64, 97-107.

Гендек А., Нурек Т. (2012). «Wykorzystanie pakietu Witness do modelowania przebiegu processów produkcyjnych w leśnictwie (Моделирование производственных процессов в лесу с использованием программного пакета Witness)», Technika Rolnicza Ogrodnicza i Lesna 2, 17–-20.

Гендек А., Нурек Т. (2016). «Изменчивость энергетической древесной щепы и их экономические последствия», Folia Forestalia Polonica, Series A 58 (2), 62–71. DOI: 10.1515 / ffp-2016-0007

Гендек А., Зихович В. (2014). «Исследования теплотворной способности древесной щепы», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 63, 65-72.

Гендек А., Зихович В. (2015). «Анализ фракций древесной щепы, используемой в энергетических целях», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 65, 79–-91.

Герасимов Ю., Сенько С., Карьялайнен Т. (2013). «Северные решения для лесной энергетики в Республике Карелия», Forests 4 (4), 945-967. DOI: 10.3390 / f4040945

Gierasimczuk, A. (2009). «Niebezpieczeństwo samozapłonu towarzyszące składowaniu biomasy przeznaczonej do celów energetycznych (Опасность самовозгорания, связанная с хранением биомассы для энергетических целей)», Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza , 131-19947.

Głowacki, S., и Гендек, А. (2011). «Применение методов принудительной сушки при приготовлении древесной щепы для энергетических целей», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 58, 29-34.

Грилли, Г., Гареньяни, Г., Полянец, А., Фичко, А., Ветторато, Д., Де Мео, И., и Палетто, А. (2015). «Анализ заинтересованных сторон в развитии энергии биомассы на основе мнений экспертов: пример национального парка Триглав в Словении», Folia Forestalia Polonica, Series A 57 (3), 173-186.DOI: 10.1515 / ffp-2015-0017

Günther, B., Gebauer, K., Barkowski, R., Rosenthal, M., and Bues, C.-T. (2012). «Теплотворная способность отдельных пород древесины и изделий из дерева», евро. J. Wood Wood Prod. 70 (5), 755-757. DOI: 10.1007 / s00107-012-0613-z

Халуцио М. и Мусял Р. (2004). Ocena Zasobów i Potencjalnych Możliwości Pozyskania Surowców dla Energetyki Odnawialnej w Województwie Pomorskim [ Assessment of Resources and Potencjalnych Moliwości Pozyskania Surowców dla Energetyki Odnawialnej w Województwie Pomorskim [ Оценка ресурсов и потенциальных возможностей для получения сырья для возобновляемых источников энергии в Польше.58.

Хара, Дж. (2003). «Система рекуперации тепла выхлопных газов для двигателя», номер патента: US7246487B2, право собственности: Sonic Kansei Corporation, Токио, Япония.

Хикман, А. Н., Нокс, С. Е., Симпсон, В. С., Рувайя, М. Дж., Монтросс, М., и Кнутсон, Б. Л. (2016). «Смешивающее влияние размера частиц и объемной плотности субстрата на предварительную обработку Phanerochaete chrysosporium и Panicum virgatum », BioResources 11 (3), 7500-7511. DOI: 10.15376 / biores.11.3.7500-7511

Международное энергетическое агентство (МЭА) (2017). Ключевая статистика мировой энергетики , Международное энергетическое агентство, Париж, Франция.

ISO 17225-4 (2014). «Твердое биотопливо — Характеристики и классы топлива — Часть 4: Сортированная древесная щепа», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария.

Джадхао, Дж. С., и Томбаре, Д. Г. (2013). «Обзор рекуперации тепла выхлопных газов для I.C. двигатель », Международный журнал инженерии и инновационных технологий 2 (12), 93-100.

Джирджис Р. (1995). «Хранение и сушка древесного топлива», Биомасса. Биоэнерг. 9, 181-190. DOI: 10.1016 / 0961-9534 (95) 00090-9

Isoda, M., Nishitsuji, T., Takamatsu, Y., and Takamiya, K. (1988). «Система рекуперации отработанного тепла для двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением», номер патента: US4

0A Права собственности: Kubota Ltd., Осака, Япония

Jodłowski, K. (2003). «Технологии заготовки древесины для энергетических целей в спелых и недозревших насаждениях», в: Możliwości wykorzystania biomasy na cele energetyczne.Konferencja naukowo-techniczna [ Возможности использования биомассы в энергетических целях. Научно-техническая конференция ], Малинувка, Польша, стр. 1–16.

Кент Т., Кофман П. Д., Оуэнс Э., Коутс Э. и Кули С. (2009). «Заготовка и переработка лесной биомассы для производства энергии в Ирландии», в: Годовой отчет COFORD за 2009 год , Национальный совет COFORD по исследованиям и развитию лесов, Дублин, Ирландия, стр. 42-45.

Льюис, М.А., Трабелси, С., и Нельсон, С.О. (2017). «Мониторинг параметров сушки арахиса в полуприцепах в реальном времени», Dry. Technol. 35 (6), 747-753. DOI: 10.1080 / 07373937.2016.1209774

Лесковский, М., Янковский, М., Тренчианский, М., Мерганич, Ю. и Дворжак, Ю. (2017). «Зольность по сравнению с экономическими показателями использования древесной щепы для производства энергии: модель на основе данных из Центральной Европы», BioResources 12 (1), 1579-1592. DOI: 10.15376 / biores.12.1.1579-1592

Лисовски, А., Клоновски, Я., Домбровска-Салвин, М., Повалка, М., Свентоховски, А., Сипула, М., Хлебовски, Дж., Стружик, А., Новаковски, Т., Костыра, К., и др. (2014). «Размер частиц растительного материала, предназначенного для производства биогаза», Анналы Варшавского университета естественных наук — SGGW, Сельское хозяйство 63, 31-39.

Лисовски А., Кострубец М., Домбровска-Салвин М. и Свентоховски А. (2016). «Характеристики измельченной соломы и биомассы сена: Часть 2 — Самые мелкие частицы», Отходы.Биомасса Валори. 9 (1), 115-121. DOI: 10.1007 / s12649-016-9747-2

Лисовски А., Кострубец М., Домбровска-Салвин М. и Свентоховски А. (2017). «Характеристики измельченной соломы и биомассы сена — Часть 1 — Вся смесь», Отходы. Биомасса Валори. 1-7. DOI: 10.1007 / s12649-017-9835-y

Москалик Т. (2013). «Технические, технологические и организационные условия для заготовки и транспортировки энергетической древесины», в: Biomasa Leśna na cele Energetyczne [ Лесная биомасса ] .Голос и А. Калишевский (ред.), Instytut Badawczy Leśnictwa [Институт лесных исследований], Sękocin Stary, Польша, стр. 107-118.

Москалик Т., Садовски Дж., Застоцкий Д. (2016). «Некоторые технологические и экономические аспекты пакетирования лесных остатков», Sylwan 160 (1), 31-39.

Пиччио, Р., Спина, Р., Сирна, А., Монако, А. Л., Чивитарезе, В., дель Джудиче, А., Суарди, А., и Пари, Л. (2012). «Характеристики древесной щепы для получения энергии от лесного и агролесомелиоративного производства», Энергия 5 (10), 3803-3816.DOI: 10.3390 / en5103803

Сасаки, Н., Овари, Т., и Путц, Ф. Э. (2011). «Пора заменить ядерную энергию в Японии на древесную биоэнергию», Energy 4 (7), 1051-1057. DOI: 10.3390 / en4071051

Сингх Н., Кумар Х., Джха М. К. и Сарма А. К. (2015). «Полная оценка теплового баланса, рабочих характеристик и выбросов двигателя CI, работающего на смесях метилового и этилового эфира Mesua ferrea с нефтедизелем», Journal of Thermal Analysis and Calorimetry , 122 (2), 907-916.DOI: 10.1007 / s10973-015-4777-8

Спинелли Р., Нати К., Соцци Л., Маганьотти Н. и Пикки Г. (2011). «Физические характеристики товарной щепы на итальянском энергетическом рынке», Fuel 90 (6), 2198-2202. DOI: 10.1016 / j.fuel.2011.02.011

Талбот Б. и Суадикани К. (2006). «Дорожная транспортировка щепы: контейнеры против прицепов для насыпных грузов», Исследования лесного хозяйства / Metsanduslikud Uurimused 45, 11-22.

Thörnqvist, T. (1985).«Сушка и хранение лесных остатков для производства энергии», Биомасса 7 (2), 125-134. DOI: 10.1016 / 0144-4565 (85)

-1

Trzciński, G., Sieniawski, W., and Moskalik, T. (2013). «Влияние деревянных грузов на полную массу транспортного средства», Folia Forestalia Polonica, Series A 55 (4), 159-167. DOI: 10.2478 / ffp-2013-0017

Walkiewicz, J., Jessup, E., and Dees, M. (2014). «Инновация по сушке биогазовой щепы для снижения затрат на производство биоэнергии», в: Труды конференции FEC — FORMEC — 2014 , Жерармер, Франция.

Ван Т., Чжан Ю., Пэн З. и Шу Г. (2011). «Обзор исследований по рекуперации тепла выхлопных газов с помощью цикла Ренкина», Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (6), 2862-2871. DOI: 10.1016 / j.rser.2011.03.015

Вольфсмайр, У. Дж., Меренда, Р., Раух, П., Лонго, Ф., и Грональт, М. (2015). «Оценка железнодорожных терминалов первичного лесного топлива с дискретным моделированием событий: пример из Австрии», Ann. Для. Res. 59 (1), 145-164. DOI: 10.15287 / afr.2015 г. 428

Zychowicz, W., and Gendek, A. (2015). «Эффективность логистики цепочки закупок энергетической древесины в Северо-Восточной Польше», в: 48-й Международный симпозиум по механизации лесного хозяйства: Лесная инженерия: внесение положительного вклада , Линц, Австрия, стр. 475.

Статья подана: 25 февраля 2018 г .; Рецензирование завершено: 9 апреля 2018 г .; Доработанная версия получена: 21 апреля 2018 г .; Принята в печать: 22 апреля 2018 г .; Опубликовано: 26 апреля 2018 г.

DOI: 10.15376 / biores.13.2.4310-4322

Что такое сушка в печи? Причина сушки древесины

Сушка в печи является стандартной практикой на деревообрабатывающих предприятиях и служит для эффективного снижения уровня влажности сырых пиломатериалов до «приемлемого» диапазона — уровней содержания влаги, что не приведет к множеству проблем, которые могут быть вызваны избыток влаги в древесине.

Эти проблемы включают коробление и скручивание пиломатериалов, заедание или удары во время механической обработки, коробление или выпуклость уложенного деревянного пола, а также разрушение адгезива в готовых изделиях.

Проблемы, связанные с влажностью, могут стоить миллионы долларов ущерба ежегодно. Сушка в печи — это первый шаг к доведению всех деревянных изделий до уровня влажности, который будет подвергаться минимальному повреждению из-за влажности.

Что такое древесина, высушенная в печи?

Сушенная в печи древесина — это древесина, высушенная в печи (печи). С помощью печи вы можете контролировать окружающую среду, такую ​​как температуру, влажность и уровень пара, в течение заданного периода времени. Позволяет сушить древесину до желаемого содержания влаги быстрее, чем сушка на воздухе.

Что такое сушка на воздухе?

Пиломатериалы воздушной сушки — это простой способ штабелировать пиломатериалы и выставлять их на открытом воздухе. В зависимости от вида и желаемого содержания влаги процесс воздушной сушки может занять от нескольких месяцев до почти года. Убедитесь, что дрова сложены правильно, для обеспечения достаточной циркуляции воздуха. Кроме того, часто контролируйте содержание влаги с помощью бесштыревого измерителя влажности.

Shop Orion Meters

Процесс сушки в печи

Когда деревья вырубают и доставляют на лесопильный завод, первым шагом обычно является окорка и сортировка бревен по породам, размеру или конечному использованию.Например, бревна, предназначенные для деревянных полов, распиливаются на грубые доски необходимых размеров. Перед сушкой их часто обрезают или обрезают по длине.

Сушка может производиться воздухом или сушильными шкафами, в которых используется циркулирующий нагретый воздух для более быстрого удаления излишков влаги из древесины. Каждая загрузка (или загрузка печи) сортируется по видам и размерам, чтобы оптимизировать процесс и гарантировать, что конечные уровни содержания влаги одинаковы во всей загрузке. После того, как древесина достигнет необходимого уровня влажности для данной породы, ее пропускают через строгальный станок и строгают до окончательных размеров, сортируют по классу и отправляют.Для деревянных полов или других конкретных конечных продуктов древесина обычно отправляется производителю для дальнейшей строгания, обработки и отделки. Как комбинаты, так и производители вкладывают время, деньги и обучение в процессы сушки, чтобы обеспечивать своих клиентов продукцией оптимального сорта при правильном уровне влажности.

Итак, если древесина покидает печь с требуемым уровнем содержания влаги, процесс определения содержания влаги завершается, верно? Это может показаться осуществимым, но на самом деле сушка в печи — это только первый шаг в долгосрочном взаимодействии деревянного изделия с влагой.Сушка в печи значительно снижает влажность сырых пиломатериалов, но это еще не все.

Влага, прошедшая через печь

Реальность природы древесины и, действительно, часть ее притяжения на протяжении веков заключается в том, что это гигроскопичный материал. Пока древесина не будет полностью герметизирована, она постоянно взаимодействует с влагой окружающей среды и будет поглощать или выделять влагу по мере необходимости, чтобы найти баланс с окружающей средой.

При ближайшем рассмотрении длинная полая ячеистая структура древесины означает, что каждая доска состоит из связок длинных ячеек (представьте себе стопку соломинок для питья).В живом дереве эти пути служат для перемещения влаги и питательных веществ от корней к ветвям и листьям дерева. Когда дерево срублено, эти дорожки начинают терять влагу по мере высыхания дерева. Эта влага естественным образом не заменяется, как это было бы в живом дереве, и уровень влажности древесины значительно упадет по мере высыхания. Процесс сушки в печи помогает удалить эту влагу, сводя к минимуму повреждение древесины, которое могут вызвать быстрые изменения.

Почему это так важно?

«Мокрая» или зеленая древесина не годится ни для чего, от костров до строительных материалов.Его эффективность в качестве зеленой древесины может быть непредсказуемой из-за неизбежной потери влаги после вырубки живого дерева. По мере высыхания древесина может скручиваться, трескаться, деформироваться и сжиматься в своих физических размерах, что делает ее менее идеальной для строительства зданий, полов или обработки дерева. Это непрерывный цикл в дереве.

Представьте себе губку. Когда губка мокрая, она удерживает влагу в каждом отверстии или ячейке. По мере высыхания он не только выделяет влагу, но и сокращается в размерах. Если ему придать функциональную форму, например прямоугольник, он может скручиваться или скручиваться при высыхании.Однако он не теряет своей способности реабсорбировать воду, когда присутствует. Физические размеры губки будут изменяться каждый раз, когда она впитывает и выделяет влагу.

Таким же образом из древесины может быть удалена значительная часть влаги в процессе сушки в печи, но она не теряет способности реабсорбировать влагу из окружающей среды. Это может быть прямой источник воды, влажность в прилегающем материале или даже влажность в воздухе; Ячеистая структура древесины будет готова впитывать любую влагу, с которой она соприкасается.

Даже когда древесина была высушена в печи, она может иметь задокументированный уровень содержания влаги, но на любом этапе процесса после печи — транспортировка, изготовление, хранение или установка — это возможно для древесины, даже для промышленных изделий из дерева. для потери дополнительной влаги (в сухой среде) или повторного поглощения окружающей влаги, изменяя уровень содержания влаги и, возможно, даже его размеры. Если это увеличение или уменьшение влажности происходит, например, после установки деревянного пола, коробление, выпуклость, зазоры или другие проблемы, связанные с влажностью, могут поставить под угрозу целостность пола.Любому завершенному деревянному проекту или продукту может угрожать дисбаланс влажности используемой древесины.

Какое решение?

Подобно тому, как лесопилки и производители вкладывают средства в точные инструменты и системы управления влажностью древесины, каждый этап жизненного цикла деревянных изделий требует измерения содержания влаги. Продолжая наш пример деревянного пола, так же важно, чтобы установщик пола позволял каждому пучку досок адаптироваться к окружающей среде на стройплощадке до начала укладки, так же как и производитель должен убедиться, что влажность тщательно контролируется до того, как она покинет завод. .

Бесплатная загрузка — Как выбрать правильный промышленный портативный измеритель влажности для вашей фабрики

Точный измеритель влажности древесины может обеспечить быстрый, точный и надежный контроль деревянного пола, чтобы гарантировать, что установленный пол не будет подвергаться воздействию влаги. связанные проблемы, подобные тем, которые указаны выше. Линия не повреждающих деревянных влагомеров Wagner Meters может проводить измерения так часто, как это необходимо, не оставляя следов на половицах и не вызывая дефектов, которые станут видимыми после нанесения отделки.Благодаря точному и актуальному измерению влажности древесины пол можно надежно укладывать и обрабатывать для длительного и долговечного использования.

От леса до окончательной отделки необходимо понимать и точно измерять взаимосвязь древесины с влагой не только в печи, но и на каждом этапе ее конечного использования.

Снимайте точные показания влажности с помощью лучшего в отрасли бесштыревого измерителя влажности древесины.

Магазин Orion Meters

Тони Морган (Tony Morgan) — старший техник компании Wagner Meters, где он работает в команде, занимающейся тестированием, разработкой продукции, а также обслуживанием клиентов и обучением продукции для измерения влажности.Наряду с 19-летним опытом работы в ряде компаний, производящих электронику, Тони имеет степень бакалавра искусств. в области менеджмента и его AAS в области электронных технологий.

Последнее обновление: 30 июня 2021 г.

Колеса стальной тележки для сушки древесины

Колеса с двойным фланцем используются при сушке пиломатериалов

Колеса с двойным фланцем перемещают тележку со штабелированными пиломатериалами в сушильную камеру мельницы.

Установки для сушки пиломатериалов используются для снижения влажности древесины. Это касается влажных или «зеленых» пиломатериалов, которые имеют гораздо более высокую массу, чем сухие пиломатериалы, которые транспортируются в сушильные установки для пиломатериалов — процесс, который может быть чрезвычайно обременительным для колес транспортной тележки.Во многом именно поэтому стальные колеса с двойным фланцем являются неотъемлемым компонентом сушильных камер для пиломатериалов.

Для печей, в которых используются металлические рельсы для подачи пиломатериалов из сушильных установок и обратно, эти рельсы часто теряют свою форму при многократном использовании. Изогнутые или деформированные рельсы могут стать серьезной опасностью при транспортировке сушильного материала. Безопасность всегда является первоочередной задачей, и когда речь идет об общей производительности, даже небольшие сдвиги в штабелированных пиломатериалах могут повлиять на время сушки.

Колеса тележки с двойным фланцем идеально подходят для ситуаций, когда рельсы могут быть погнуты или не соответствуют действительности.Колеса стальной тележки могут быть установлены таким образом, чтобы они плавали (в определенных пределах) по оси. Когда колесо сталкивается с рельсом, который изгибается внутрь или наружу, фланец с обеих сторон захватывает рельс и толкает колесо по оси. Этот механизм предотвращает соскальзывание колеса тележки с рельсов.

Зачем сушить пиломатериалы?

Сушка пиломатериалов, также известная как «приправа», является важным процессом повышения качества и удобства использования древесины для различных целей. Цель состоит в том, чтобы достичь равновесного содержания влаги, при котором влажность древесины такая же, как и в окружающей среде.Как только этот порог достигнут, содержание влаги может измениться при изменении влажности окружающей среды без ущерба для прочности или целостности древесины.

Основные преимущества сушки древесины

Снижение веса и транспортных расходов

Деревья и свежесрубленные бревна содержат значительное количество воды — часто до 50 процентов фактического веса древесины. Транспортировка древесины с дополнительным весом воды может увеличить транспортные расходы.

Защита от микроорганизмов

Насекомые, рост грибов и другие микроорганизмы могут разъедать и снижать прочность и целостность деревянных конструкций.Использование высоких температур печи для сушки древесины убьет большинство нежелательных организмов.

Повышенная сила

Древесина ценится за ее использование в строительстве. Сушка пиломатериалов обеспечивает строителям лучшую прочность и постоянство.

Обработка для отделки или консервации

Древесные материалы могут подвергаться различным видам обработки, которые могут подвергаться воздействию влаги. Сушка обеспечивает готовность древесины к любой дополнительной обработке.

Древесина складывается в штабель для подготовки к сушке в печи на предприятии по переработке пиломатериалов.

Сушка воздухом и сушка в печи

Для сушки древесины в коммерческих целях можно использовать как воздушную, так и сушильную сушку. Между ними есть явные различия, а также преимущества и недостатки обоих процессов.

Сушка на воздухе

Сушка на воздухе — наиболее естественный метод сушки древесины. Это более пассивный метод, который зависит от условий окружающей среды для извлечения влаги. Хотя сушка на воздухе может быть более дешевым процессом, она требует значительного времени — обычно несколько месяцев, если не лет.

Сушильная печь

Сушка в печи — это ускоренный процесс, основанный на использовании изолированных камер, называемых сушильными шкафами, для быстрого удаления влаги. Большинство коммерческих пиломатериалов, продаваемых в хозяйственных магазинах, высушено в печи.

Компоненты печи для сушки древесины:

• Изолированная конструкция: Позволяет регулировать температуру и влажность в соответствии с заранее определенными графиками сушки. Кирпичная кладка или бетон — обычные строительные материалы, но также распространен утепленный алюминий.
• Нагрев: Тепло обеспечивается змеевиками заполненной паром трубы, которая также может быть источником для регулирования влажности.
• Циркуляция воздуха: Воздушный поток необходим для циркуляции тепла и удаления влаги из древесины. Воздух обычно циркулирует внутренними вентиляторами или воздуходувками, установленными снаружи.

Сушка в печи сушит древесину более равномерно, чем сушка на воздухе — важный фактор, который следует учитывать при сохранении качества деревянных конструкций. Цементное упрочнение может стать проблемой при неравномерной сушке древесины.Когда это происходит, внешние поверхности высыхают и растягиваются вокруг влажной сердцевины. Когда сердцевина начинает высыхать, ей препятствует растянутая и затвердевшая поверхность. Напряжение между конкурирующими стадиями усадки может привести к деформации или расколу древесины. Древесина, которая раскололась изнутри, трудно обнаружить, и это необратимо. Сушка в печи также позволяет лучше контролировать конечную температуру и влажность, что особенно важно при сушке различных пород древесины.

Подготовка к сушке в печи

Неразрезанные бревна можно сушить в печах, но чаще их сначала распиливают на доски и доски.

Пиломатериалы аккуратно укладываются в штабель для равномерного высыхания.

Преимущества пиления дерева в первую очередь:

• Более высокая скорость высыхания: Увеличенная площадь поверхности и уменьшенная толщина
• Равномерная скорость сушки: Более однородная длина и форма отдельных деревянных деталей
• Предотвращение влагоизоляции и грибкового разложения: Удаление поверхности коры помогает увеличить скорость высыхания
• Улучшенный воздушный поток: Распиленная древесина уложена распорками, называемыми «наклейками», и приподнята над землей

После штабелирования и помещения в сушильную камеру условия в печи регулируются в соответствии со строгими графиками сушки.Эти графики предназначены для максимально быстрой сушки древесины без ущерба для качества. Они также различаются в зависимости от породы дерева, его толщины и предполагаемого использования. Большинство графиков сушки начинаются с более высокой влажности с более низким нагревом и постепенно меняют эти условия. Существующее содержание влаги и плотность материала также могут влиять на время сушки и методы обработки.

Колеса с двойным фланцем, такие как изображенное здесь, идеально подходят для работы в печи для обжига древесины.

Применение колес стальной тележки

Сталь

— исключительный материал для рельсов.По сравнению с другими материалами он предлагает идеальный баланс прочности и твердости для предотвращения преждевременного износа и потенциального выхода из строя. Это сводит к минимуму время обслуживания и поддерживает работу с максимальной производительностью и рентабельностью. Колеса металлической тележки с двойным фланцем идеально подходят для работы в печи для обжига пиломатериалов, так как их можно установить так, чтобы они немного плавали, чтобы приспособиться к рельсам, которые деформировались из-за тяжелых условий эксплуатации.