Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины



Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины

 


Владельцы патента RU 2520272:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ТермоДревПром" (RU)

Изобретение относится к технологии сушки крупномерной древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей и других отраслях промышленности при изготовлении изделий из крупномерной древесины. Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины осуществляется при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°C, на стадии вакуумирования давление в аппарате понижается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °С; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C, R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм. Изобретение позволяет осуществить одновременную сушку и термовлажностную обработку высоковлажной крупномерной древесины. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии сушки крупномерной древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей и других отраслях промышленности при изготовлении изделий из крупномерной древесины.

Известен способ термической обработки древесины для улучшения ее основных характеристик, включающий нагревание древесины до 140-150°С в атмосфере воздуха в течение 2-3 часов, дальнейший нагрев древесины в атмосфере водяного пара до 210-220°С в течение 2-3 часов, осуществляемый посредством постоянного дозированного впрыска воды в камеру и вытеснения воздуха и иных газов из камеры образующимся водяным паром, саморазогрев до 230-240°С в течение 30-60 мин, остановку саморазогрева с помощью управляемого впрыска воды и охлаждение древесины в атмосфере 100% пересыщенного водяного пара путем регулируемого впрыска воды, также описывается устройство для осуществления вышеописанного способа, содержащее теплоизолированный от окружающей среды корпус с герметично закрываемым отверстием для загрузки древесины, расположенную внутри корпуса камеру, соединенную через воздуховоды с тепловым высокотемпературным вентилятором для нагнетания воздуха, со скруббером для очистки выбрасываемой воздушной смеси, с блоком управления нагревом воздуха, включающим воздушные ТЭНы и управляющие термопары, датчики измерения и контроля температуры, сигналы с которых поступают в шкаф управления, связанный с впрыскивающим устройством для дозированной подачи воды, связанным с камерой, а также блоком нагрева и вентилятором, см. патент RU 2 277 045 C2, МПК B27K 3/02 (2006.01), B27K 3/10 (2006.01).

Недостатком данного способа является необходимость предварительной качественной сушки, что влечет дополнительные энергозатраты и увеличение продолжительности технологического процесса.

Известен способ, который включает в себя размещение древесного топлива, например отходов древесины, в топку для получения дымового газа, сжигание его и ввод высокотемпературного дымового газа в камеру, в которой размешена древесина для тепловой сушки. Причем в камере, кроме процесса сушки древесного материала, осуществляется и процесс термомодифицирования, включающий в себя стадию постепенного нагрева древесины до температуры 160-170°С путем подачи в камеру дымовых газов высокой концентрации, поддерживаемой на уровне 95-100 об.%, и их непрерывной многократной циркуляцией в камере, а при достижении 160-170°С происходит подача дымовых газов из топки в теплообменник, и дальнейший нагрев до 180-220°С осуществляется за счет теплопередачи между парогазовой смесью, циркулирующей в камере, и дымовыми газами, подаваемыми в теплообменник. Камера термомодифицирования представляет собой теплоизолированную металлическую камеру со створками, имеющую два газохода, снабженных шиберными заслонками. Внутри камеры находятся фальш-пол и фальш-потолок, система трубопроводов, по которым осуществляется циркуляция парогазовой смеси центробежным вентилятором, эжектирующие устройства. RU 2437043 C1, МПК F26B 3/04, F26B 9/06 (2006.01).

Недостатком такого способа сушки и термомодифицирования является то, что данный способ не позволяет осуществить качественную термомодификацию крупномерной высоковлажной древесины (брусы, кругляки) вследствие развития высоких внутренних напряжений в процессе высокотемпературной сушки.

Известен способ сушки и пропитки древесины, осуществляемый при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины при температуре 80-90°С с одновременными увлажнением и пропиткой и стадии вакуумирования, при котором увлажнение и пропитку древесины пропитывающей жидкостью проводят с одновременным нагревом древесины до заданной температуры, в процессе нагрева древесину умеренно- и труднопропитываемых пород круглого сечения диаметром более 180 мм полностью погружают в циркулирующую нагретую гидрофильную жидкость, после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления в 2-2,5 атм на протяжении 10-15 мин, чередование стадий нагрева древесины в гидрофильной жидкости, выдержки под воздушным давлением и вакуумирования проводится до достижения среднеобъемной влажности 28-35% в зависимости от породы древесины, а при удалении связанной влаги стадию нагрева древесины проводят радиационно-контактным способом. RU 2386912 C1, МПК F26B 3/04, 5/04 2006 г.

Недостатком этого способа является нагрев древесины в жидкости, что применимо только для процессов одновременной сушки-пропитки древесины и что снижает экологичность древесины.

Задачей изобретения является создание способа сушки и одновременной термовлажностной обработки высоковлажной крупномерной древесины с целью сокращения времени сушки и возможностью равномерной термомовлажностной обработки крупномерной высоковлажной древесины по всей толщине. Термовлажностная обработка позволяет повысить биостойкость древесины без снижения ее экологичности.

Техническая задача решается способом сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины, осуществляемым при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°С, на стадии вакуумирования давление в аппарате поддерживается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °С; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Отличительной особенностью способа является то, что в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°C, на стадии вакуумирования давление в аппарате поддерживается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Пример осуществления способа поясняется чертежом, на котором представлена установка для сушки с одновременной термовлажностной обработкой крупномерной древесины (фиг.1).

Установка для сушки с одновременной термовлажностной обработкой (фиг.1) состоит из емкости 1 с маслом, куда вварены камеры 2 в виде труб. В камеры 2 через входное отверстие в торце помещается крупномерная древесина 3, затем камеры 2 герметично закрываются крышками 4. На дне емкости 1 помещен нагревательный бак 5 с водой, который по многочисленным трубам 6 соединен с камерами 2. В результате нагрева масла до t=150-180°С, в баке 5 нагревается и начинает вырабатываться пар, который по трубам поступает в полости камер 2.

В начальной стадии воздух из камер 2 стравливается с помощью поступающего пара через вентиль 7. Далее нагрев древесины осуществляется в насыщенной паровой среде под избыточным давлением для чего закрывают вентиль 7. Заданная температура нагрева древесины поддерживается в течении 3-5 часов в зависимости от целей, диаметра и породы крупномерной древесины.

Нижняя граница диапазона измерения температуры в камере в процессе нагрева 150°С используется для проведения только процесса сушки крупномерной древесины и обусловлена необходимостью аккумулирования достаточного количества тепловой энергии. Верхняя граница температурного диапазона 180°С используется для проведения сушки крупномерной древесины с одновременной термовлажностной обработкой, позволяющей повысить биостойкость крупномерной древесины, и обусловлена высоким давлением, которое создается насыщенным паром в процессе нагрева.

При температуре 180°С происходит разложение гемицеллюлозы и изменение цветовой гаммы материала, а благодаря высокому влагосодержанию развитие внутренних напряжений в древесине не происходит, тем самым не вызывая растрескивание материала.

Далее стадия нагрева сменяется стадией вакуумирования. Для этого включается в работу система создания вакуума 8 и отключается подача пара из бака 5 в камеры 2 путем закрытия вентелей 9. Тем самым в камерах создается разрежение до остаточного давления 20 кПа. На этой стадии удаление влаги из крупномерной древесины происходит за счет аккумулированной тепловой энергии. При этом важную роль в конечном качестве крупномерной древесины играет скорость понижения давления, поскольку чрезмерно быстрое создание разрежения ведет к растрескиванию древесины из-за вскипания влаги в крупномерной древесине. Медленное понижение давления увеличивает продолжительность процесса и снижает величину влагосъема за один цикл «прогрев-вакуумирование». Поэтому в результате проведенных экспериментальных исследований стадии вакуумирования, текущее давление в аппарате поддерживают согласно закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °С; Tц.м - температура центра древесины, °С; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Выбор разницы температур поверхности и центра древесины (Tцм.-Tпов.м.) в диапазоне 10÷12° обсловлен тем, что разница менее 10° вызывает увеличение продолжительности процесса, а разница температур более 12° приводит к растрескиванию древесины. Пример изменения давления на стадии вакуумирования применительно к древесине сосны диаметром 20 см и температурой нагрева 140°С представлен в виде таблицы 1.

Таблица 1
τвак, сек 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800
Tнагр, °C 150
Tц.м, °С 150 150 142 134 126 118 112 105 97 93 85 80 76 67
Tпов.м °C 140 140 132 124 116 108 102 95 87 83 75 70 66 57
P, кПа 400 363,18 285,55 224,51 176,52 138,8 109,12 85,8 67,46 53,04 41,70 32,78 25,78 20,27

Стадия вакуумирования сменяется стадией воздушного давления в 5-10 атм в зависимости от температуры на последующей стадии нагрева. Стадия воздушного давления осуществляется включением компрессора 10 и длится 10-15 минут. В этот момент поры в древесине заполняются воздухом, что не дает на последующей стадии нагрева насыщенному пару глубоко проникнуть внутрь древесины, вызывая ее нагрев без значительного увлажнения.

Нижняя граница диапазона измерения воздушного давления 5 атм подбирается с учетом температуры насыщенного водяного пара на последующей стадии нагрева и соответствует температуре насыщенного пара при 150°С. Верхняя граница диапазона измерения давления 10 атм аналогично соответствует температуре насыщенного пара при 180°С.

Далее цикл «нагрев древесины-вакуумирование» повторяется до достижения древесиной влажности 35%. После чего стадия нагрева осуществляется без подачи водяного пара в камеры 2, а только за счет теплового излучения и контакта с горячими стенками камер 2, нагреваемых маслом. Процесс сушки заканчивается при достижении крупномерной древесиной влажности 12-15%.

Решение технической задачи позволяет осуществить одновременную сушку и термовлажностную обработку высоковлажной крупномерной древесины.

Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины, осуществляемый при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, отличающийся тем, что в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°С, на стадии вакуумирования текущее давление в аппарате поддерживают согласно закону
P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )
где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C, Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для сушки крупномерных лесоматериалов и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности для сушки оцилиндрованных и строительных бревен при изготовлении срубов жилых домов.
Изобретение относится к технологии лесного семеноводства, а именно сушке шишек деревьев хвойных пород с целью дальнейшего извлечения из них семян, предназначенных для выращивания саженцев деревьев.

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.

Изобретение относится к технологии и оборудованию для сушки древесины в виде различных пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок из них и т.п.) путем их нагрева и вакуумирования в специальных камерах.

Изобретение относится к масложировой промышленности и касается способа управления процессом удаления влаги выпариванием из фосфолипидной эмульсии подсолнечного масла в ротационно-пленочном аппарате.

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.

Изобретение относится к технике вакуумной сушки продуктов и может быть использовано в медицинской и пищевой промышленности преимущественно для сушки жидких или гелеобразных биоматериалов.

Изобретение относится к области утилизации отходов и предназначено, в частности, для сушки органических масс, в том числе кухонных и пищевых отходов, других биомасс, в том числе тех, которые содержат остатки упаковки, салфетки, соломинки для питья и т.п.

Изобретение относится к установкам для вакуумной сушки биологических влагосодержащих материалов, например бактериальных препаратов, бактериальных концентратов и закваски, пищевых продуктов, медицинских препаратов, овощей, фруктов, эндокринно-ферментного сырья, использующим технологию удаления влаги из нативного (холодная вакуумная сушка) или замороженного продукта (вакуумная сублимационная сушка) с помощью создания определенного вакуума вокруг продукта.

Изобретение относится к технологическим процессам сушки керамических изделий. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение энергетической эффективности процесса сушки.

Изобретение относится к технике сушки древесины (бревен в коре), в специальных сушильных камерах и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях. .

Изобретение относится к способу и устройству для сушки материала. .

Изобретение относится к теплотехнической технологии сушки самых разнообразных сыпучих материалов. .

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для интенсификации камерной сушки древесины. .

Изобретение относится к способу определения потребности в сушильном воздухе в сушилке древесины и заключается в том, что древесину в виде пачки древесины помещают в сушильную камеру, закрытую по отношению к окружающей атмосфере, и в которой содержащую воду атмосферу с влажной температурой, сухой температурой, и связанную с этим психрометрическую разность поддерживают при помощи нагнетаемого сушильного воздуха, пропускаемого через древесину.

Изобретение относится к вариантам сушильного устройства для отверждения покрытия, нанесенного на перемещаемое через сушильную камеру изделие. .

Изобретение относится к способу термической обработки древесины и может найти применение в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к системе для сушки древесины, при этом упомянутая система содержит: средство генерирования тепла для подачи тепла для сушки загрузки древесины; средство теплообмена для передачи тепла, произведенного при генерировании тепла, в газообразный поток охлаждения для обработки загрузки древесины; средство сгорания для производства газа CO2 -охладителя для обработки загрузки древесины; модуль обработки загрузки древесины, причем упомянутый модуль содержит центральный объем, известный как технический объем или объем обработки, и используемый для сушки древесины, и входную и выходную шлюзовые камеры для древесины, расположенные после и перед центральным объемом; и тепловое средство для дегидратации или конденсации водяного пара, извлеченного из древесины во время цикла сушки.

Изобретение относится к способам покрытия внутренней и внешней поверхностей пятистороннего контейнера, а также к способам и системам сушки таких контейнеров. Способ включает в себя нанесение краски на водной основе на внутренние поверхности и внешние поверхности контейнера и подачу под давлением нагретого воздуха через открытую сторону контейнера для по меньшей мере частичного высушивания краски на внутренних поверхностях и внешних поверхностях контейнера. Система, включающая в себя сушильную камеру и стандартные нагнетатели и нагреватели, может быть установлена в транспортировочном помещении при небольших затратах или может быть легко отрегулирована под существующие сушильные камеры. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 пр., 4 ил.
Наверх