Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЕЕ СУШКИ

Макартичян С В, Шилин А Н, Стрижиченко А В,

4.6.3. Численный анализ импульсных режимов конвективной сушки пиломатериалов

Достичь энергоэффективности и реализовать потенциал энергосбережения при сохранении качества высушенного изделия можно при применении режима импульсной конвективной сушки, описанного в [38]. Сущность его заключается в ведении процесса сушки циклами, содержащими импульс и паузу. На стадии импульса происходит интенсивный подвод тепла к материалу, сушка происходит посредством циркуляции через штабель воздуха с повышенной температурой и низкой относительной влажностью. Эта стадия характеризуется высокой интенсивностью сушки, максимально возможной, с точки зрения развития сушильных напряжений, скоростью удаления влаги из древесины, большим градиентом влажности по толщине пиломатериала. Возникающие в материале механические напряжения сравнительно малы, а деформации являются преимущественно упругими из-за малой продолжительности этой стадии.

На стадии паузы нагревательные элементы и принудительная циркуляция агента сушки отключены, и происходит следующее: степень насыщенности воздуха возрастает из-за продолжающегося испарения воды из материала, поверхность древесины увлажняется из-за роста равновесной влажности, снижается градиент влажности в материале, в нем снимаются напряжения, образуется положительный градиент температуры, который ускоряет движение влаги к поверхности за счет термодиффузии.

На рис. 4.13 представлены графики изменения влажности различных слоев пиломатериала толщиной 40 мм при использовании импульсного режима сушки.

pic_4_13.tif

Рис. 4.13. Графики изменения влажности различных слоев древесины во времени: 1 – поверхностный слой; 2 – на глубине 2 мм; 3 – на глубине 4 мм; 4 – на глубине 10 мм; 5 – на глубине 14 мм; 6 – на глубине 16 мм; 7 – на глубине 20 мм

Порода древесины – сосна; температура воздуха 75 °С; τим = 2 ч; τпа = 2 ч. Начальная влажность – 60 %, конечная влажность 6 %, скорость циркуляции 0,68 м/с. Конечная влажность и перепад влажности по толщине материала соответствует I категории качества сушки. Удельные энергозатраты на сушку 1 м3 древесины и удаление 1 кг воды составляют соответственно 374 кВт·ч/м3 и 1,19 кВт·ч/кг, что на 23 % меньше, чем при использовании непрерывного режима сушки при той же температуре для достижения I категории качества сушки. Время сушки составило 248 часов, что на 9 % дольше непрерывного режима сушки при той же температуре. На рис. 4.14 представлен график изменения перепада влажности между поверхностным и центральным слоями древесины при использовании импульсного режима сушки.

pic_4_14.tif

Рис. 4.14. График изменения перепада влажности между поверхностным и центральным слоями в импульсном режиме

Из данного графика видно, что наибольшее значение перепада влажности в древесине наблюдается через 18 часов после начала процесса сушки, в это время сушильные напряжения на растяжение поперек волокон максимальны. Также из графика видно, что разность между влажностью центральных слоев древесины и влажностью поверхностного слоя на стадии «пауза» уменьшается по мере высушивания материала. К моменту окончания процесса эта разность оказывается достаточно малой и находящейся в пределах допустимого, с точки зрения качества сушки, перепада влажности по толщине материала.

Приведенный в [38] анализ механических эксплуатационных свойств древесины, прошедшей импульсную сушку, включающий в себя определение предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон, при статическом изгибе, статическую плотность и ударную вязкость при изгибе, показывает, что изменений рассматриваемых показателей при импульсной сушке по сравнению с классической не обнаружено.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074