Вакуумная сушилка для древесины принцип работы

Обновлено: 01.05.2024

Вакуумная сушка представляет собой процесс искусственного удаления влаги из материалов. Она производится в условиях пониженного давления в рабочем объеме. Создание вакуума обуславливает снижение показателя температуры, при которой начинается испарение. Такая особенность установки вакуумной сушки ведет к ряду преимуществ перед оборудованием другого типа:

Отсутствие окислительных процессов.
Безопасность при работе с взрывоопасными материалами.
Короткое время обработки.

При этом к оборудованию предъявляются высокие требования. В частности, вакуумный насос для вакуумной сушки подбирается, исходя из следующих критериев:

Длительность процедуры.
Учет природы жидкого вещества, находящегося в обрабатываемом материале.
Учет количества влаги, содержащегося в сырье.
Остаточное количество жидкости в материале.

Отталкиваясь от этих параметров, изготавливается вакуумное оборудование, соответствующее техническому заданию.

Устройство сушильных вакуумных камер

Корпуса;
Вакуумного насоса;
Вакуумной помпы;
Резиновой мембраны;
Резинового уплотнителя;
Шланга;
Нагрвеательных элементов;
Ваты для изоляции;
Вентилятора;
Конденсатосборника;
Вагонетки;
Управляющей автоматики;

Технология вакуумной сушки

Вакуумная сушка применяется для различных материалов, имеет два востребованных вида:

Вакуумная сушка продуктов.
Вакуумная сушка древесины.

Технология вакуумной сушки для разных типов своя. Принцип для всех сушек одинаков: удалить влагу из продукта. Это производится благодаря установленным нагревателям, которые способствуют выделению влаги. Также работают помповые механизмы, удаляющие выделенную жидкость из рабочей камеры.

Камеры вакуумной сушки

Камеры вакуумной сушки представляют собой конструкцию из корпуса, рабочего объема и дополнительных вакуумных установок. Корпус может иметь разнообразную форму, что обусловлено удобством загрузки материала, а также местом установки оборудования.

Цены на вакуумные камеры для сушки древесины, фармацевтических и пищевых продуктов колеблются в широком диапазоне. Это обусловлено технологическим заданием, габаритами, производительностью камер. К вакуумной камере подсоединен вакуумный насос, создающий необходимые параметры давления в рабочем объеме. Используются водокольцевые и масляные золотниковые виды. Специальная контролирующая система в автоматическом режиме включает и выключает насос в зависимости от показателей давления. Внутри оборудования установлен жидкостный нагреватель, наполненный водой или маслом, которые циркулируют по его трубам.

Конвекторные сушилки

Используют конвекторыне конструкции для сушки древесины различных пород и размера. Из-за простоты конструкции конвекторные камеры недороги в обслуживание, что говорит о надёжности. Поэтому для повышения рентабельности в 90-а случаях из ста приобретают именно их.

Принцип работы конвекторной сушилки

Нагрев происходит от газообразного носителя (агента сушки). Нагреваясь, сырье прослушивается. Агентом сушки может быть пар, топочный газ, воздух. Влажность, выделяемая из древесины, служит дополнительным увлажнением агента, излишки при помощи вентиляции вытягиваются в атмосферу.

Обмен воздуха в конвекторной сушилке не выше 2% от общего количества, поэтому экономичность электроэнергии ощутима.

Комплектация и оборудование конвекторной сушилки

Существует множество комплектации от различных производителей, но есть базовые варианты:

Оборудование для уже построенного или только строящегося ангара сушильной конструкции.
Полностью конструкция с оборудованием.

Корпус оборудования

[ads1]Корпус полностью выполнен из металла, собирается на монолитно-столбчатый фундамент. Металл применяемый для изготовления — углеродистая сталь или алюминий с покрытием от коррозии. Снаружи и внутри ангар обшит листами алюминия. Отдельные элементы внутри конструкции ( дефлекаторы, фальшпотоки, усилители и т.д.) тоже делаются из алюминия. Утеплена камера минватой в виде плит.

Собирается конструкция с соблюдением ГОСТов и СНиПа. Варианты требующие дополнения и пристроек выполняются по дополнительно разработанной схеме Базовая сборка рассчитана на среднюю снеговую нагрузку.

Модели конвективных камер

Производят конвекционные сушильные камеры отечественные и зарубежные компании. Самые распространенные это Гелиос: АСКМ-7, АСКМ-10, АСКМ-15, АСКМ-25. Используют их для сушки любой породы древесины категории просыхания I, II, III и 0. По отзывам эти модели работают быстро, так как в механизме использованы немецкие вентиляторы. А установка и обслуживание у моделей АСКМ простое. Цена от 700 000 руб., в зависимости от размера и мощности.

Вакуумная сублимационная сушка

Вакуумная сублимационная сушка представляет собой процесс удаления влаги из свежезамороженного материала. Также процесс применяется в фармацевтике для изготовления препаратов, реагирующих на нагревание. Для обработки медицинских материалов и некоторых инструментов применяются автоклавы с вакуумной сушкой.

Вакуумная сушка овощей и фруктов характеризуется следующими факторами:

Скорость процесса.
Минимальный уровень кислорода в установке.
Невысокие показатели температурного режима. Это обусловлено созданием вакуума, в котором процесс испарения происходит быстрее.

Все показатели обуславливают сохранность свойств продуктов, а также целостность их структуры. Остаются практически неизменными цвет, вкусовые качества, запах, питательность и польза. Также сырье не деформируется и не утрачивает биологическую активность, что особенно актуально при вакуумной сушке ягод. Вакуумная сушка фруктов и других продуктов состоит из трех действий:

Заморозка. В морозильной камере создают специальные условия. Одним из главных условий является уровень давления паров воды, – ниже тройной фазовой точки. Процесс производится до образования льда на поверхности продукта.
Первый этап сушки. Производится сублимация льда. Обеспечивается давление, показатели которого ниже предельных показателей для паров льда. Во время таяния происходит выделение жидкости на поверхности, которая удаляется конденсатором. Пространство, в котором был расположен лед, остается незаполненным.
Второй этап сушки. Удаление адсорбированного вещества с высушенного слоя сырья. На этом этапе увеличивается показатель температурного режима и уменьшается давление пара.

Вакуумная сушка овощей происходит по такому же принципу.

Вакуумная сушка древесины

Вакуумная сушка дерева происходит в несколько последовательных шагов:

Подготовленное сырье загружают в вакуумную камеру для сушки древесины. При этом материал укладывают слоями, чередуя с нагревательными пластинами из алюминия.
Выставляются параметры на оборудовании. Для каждого вида древесины требуются индивидуальные показатели температурного режима и давления.
Прогрев материала. Производится для исключения возможной деформации древесины. Процесс происходит при давлении, равном атмосферному.
Сушка. Осуществляется после полного прогрева дерева. При помощи вакуумной помпы откачивается воздух из рабочего объема. Созданное давление обеспечивает распределение выделенной влаги из внутренних слоев материала по его поверхностным слоям. Этим обусловлено отсутствие дополнительных увлажнителей, предотвращающих растрескивание и порчу дерева. Далее влага выходит на поверхность и испаряется, оседая на охлажденных стенках камеры в виде конденсата. После этого лишняя жидкость откачивается помпой.

Процесс сушки древесины в условиях вакуума не требует высоких температур, нагрев производится до 70°С, испарение начинается на отметке градусника 40°С.

Деформация древесины исключается за счет давления на материал резинового покрытия рабочего объема. Во время откачки оно опускается на сырье и оказывает давление. Это обуславливает сушку под прессом. После достижения древесиной необходимых показателей остаточной влаги происходит остужение материала. Воздействие температурой прекращается, а давление сохраняется до полного остывания сырья. Такой метод охлаждения также предотвращает нежелательную деформацию древесины, которую извлекают из установки после полного остывания.

Купить вакуумную сушку можно у производителей. Стоит отметить, что стоимость оборудования достаточно высокая.

Вакуумные сушильные камеры

Конструкции разработаны специально для дорогостоящих пород сырья (тика, венге, палисандра, дуба, ангера и т.д.). Можно использовать вакуумные сушилки так же для любой хвойной или лиственной древесины.

Принцип работы вакуумной сушилки

Работает вакуумная сушилка от конвекторного нагрева древесины и вакуумного удаления излишков влаги. Температурный режим максимально +65 0С. Но из-за вакуума 0,09 МПа закипает при 45,5 0С. Это позволяет осуществлять процесс высыхание без агрессивных воздействий высоких температур, что не создает высокого внутреннего напряжения, и дерево не растрескивается.

В процессе работы температура поднявшись на 65 0С, срабатывает автоматика и электрокотел отключается. Верхняя часть древесины начинает остывать, и влажность изнутри начинает поступать к более сухим частям. За весь процесс сушки таких процессов может происходить до 250 раз. Так влажность равномерно вытягивается по всей длине и глубине сырья. Максимальный перепад влаги в различной части дерева может быть 0,5-1,5 %, а полностью просушенный имеет влажность 4-6%.

Модели популярных вакуумных конструкций

Самая распространенная модель вакуумных камер это Гелиос. Сушильные камеры для древесины Гелиос отличаются мощностью, объемом загрузки и другими техническими характеристиками. Подробнее о ТХ Гелиос в таблице:

Ключевой спецификой схемы сушки древесины в вакууме считается уменьшение сроков выполнения предоставленной операции, при сохранении абсолютно всех свойств окончательного продукта пиломатериалов, а в отдельных вариантах в том числе и увеличения стойкости к некоторым обстоятельствам эксплуатации. Формирование разреженной атмосферы во внутреннем размере рабочей камеры, в каковой выполняется устранение влажности из древесины, полностью изменяются физические свойства прохождения термической обработки и выполнения хода сушки. Типичная степень вакуума, при котором исполняется термосушка дерева является 0.95 мПа, а быстрота хода агента выделяемого пара, не превосходит 0.3 м З /с. При подобных принужденно разработанных обстоятельствах, потребность в компоновке вентиляторов, градусников и регуляторов степени влаги абсолютно отсутствует. Ход дела сушки контролируется особыми датчиками, что устанавливают уровень готовности по выделяемой влаге из расчета ее числа на 1м З .

Что такое вакуумная сушка?

Данный вид сушки являет собой одну из разновидностей подобного рода технологий по обработке и консервации разного рода материалов, и пищевых продуктов. Характерной отличительной чертой такой технологии является простата использования сушки, эффективность обработки, низкая себестоимость самого процесса и скорость получения требуемого результата.

В основе принципа воздействия на обрабатываемый материал, при помощи вакуумной сушки лежит минимальный уровень температуры, который гораздо ниже точки кипения. Таким образом, при отсутствии теплового влияния на материал, которое может изменить структуру обрабатываемого сырья, из него удаляется лишняя влага, чем при термической сушке.

Вакуумная сушка дерева

Такой вид сушки организовывается посредством испарения влаги из внутренней полости древесины. В силу природных условий, в процессе роста дерева, его внутренний обмен веществ производится путем циркуляции жидкости по всей длине ствола. Если дерево спилить, то данная циркуляция прекращается, влага начинает испаряться и соответственно, древесина сушится. Но если сушка протекает в природных условиях, то это занимает очень много времени, что при объеме расходов обработанной древесины человеком, не может обеспечить нужное количество готового материала. Для этих целей используется искусственное осушение, которое в разы ускоряет данный процесс, минимизирует поражение дерева грибком, практически исключает появление трещин и увеличивает срок службы пиломатериалов.

В зависимости от уровня влажности в древесине, она разделяется на несколько категорий, таких как:

Для некоторых видов производств, важным фактором является гибкость древесины. Чем больше влажность, тем дерево легче поддается изгибу. В таком случае, перед вакуумной сушкой материалу необходимо придать нужную форму и в таком положении зафиксировать заготовку, после чего поместить ее в рабочую камеру.

Принцип вакуумной сушки древесины

Процесс вакуумной сушки дерева включает в себя целый ряд этапов производства. Чтобы понять общую картину данной технологии, ниже подробно описан каждый из этапов:

Сушка древесины: вакуумный насос

Существует целый ряд особенностей, при проведении сушки древесины в условиях вакуума. Эти нюансы напрямую влияют на выбор подходящего вакуумного насоса, который полноценно обеспечит разрежение воздуха при требуемых обстоятельствах. Таким образом, применяются следующие типы вакуумных насосов:

Винтовые вакуумные насосы. Данная технология позволяет сгенерировать достаточно высокую степень вакуума в течении одного цикла. Наиболее популярными отраслями, где используется такая техника, является химическая и фармацевтическая промышленности. Еще одним преимуществом считается хорошая стойкость агрегатов к влиянию повышенной влажности, а также отсутствие смазывающих веществ, исключающих загрязнение создаваемого вакуума отработанными газами. Винтовая технология также подразумевает наличие взрывозащищенных агрегатов. Они необходимы для процессов сушки, при проведении которых из обрабатываемого материала выделяются взрывоопасные пары.
Водокольцевые вакуумные насосы. Широко используются на предприятиях, основной деятельностью которых, является производство и сушка керамики либо строительных материалов. Это обусловлено тем, что единственной рабочей жидкостью, используемой насосом, являются обычная вода.
Ротационные вакуумные насосы. Благодаря своим технологическим особенностям, исключает попадание выделяемой влаги из материала в рабочую область насоса, что обеспечивает отсутствие контакта с уже выделенной влагой и осушаемым материалом. Такая концепция популярна на тех производствах, где сырье негативно реагирует на повторное воздействие влажности, теряя при этом свои функциональные характеристики.

Вышеперечисленные типы вакуумных насосов, применяются в таких видах обработки как:

Изготовление порошкообразного молока;
Осушение отводимых отходов в процессе обрабатывания сточных вод;
Сушка дерева;
Доведение до конечной кондиции и определенного уровня влажности синтетических гранул;
Высушивание деталей и готовых продуктов из керамики;
Сушка комплектующего оборудования и отдельных запасных частей.

Аппарат для вакуумной сушки своими руками

Существует очень много частных предприятий, которые занимаются изготовлением изделий из дерева и в целях экономии, занимаются самостоятельной сушкой пиломатериалов. Такие производства обычно имеют небольшой оборот изготавливаемой продукции и не требуют покупки крупного и дорогостоящего оборудования. В принципе, более мелкие сушильные камеры также стоят больших денег, что наталкивает людей на самостоятельное изготовление вакуумной камеры для сушки, которая может сэкономить очень много денежных средств. Чтобы создать сушилку своими руками необходимо подготовить определенный ряд материалов и условий для организации такого рода оборудования.

Для начала следует выделить отдельное строение либо помещение, объем которого, напрямую зависит от будущего количества обрабатываемого материала. Необходимо изготовить либо купить источник тепла, вид и технологические характеристики которого определяются от уровня бюджета. Еще потребуется достаточно мощный вентилятор для того, чтобы равномерно распределять тепло по внутреннему объему камеры.

Потолок, стены и пол должны быть из очень крепкого материала, такими являются железобетон либо толстые листы металла. Отличным вариантом станет железнодорожный вагон-контейнер. Далее необходимо утеплить стены слоем пенопласта и облицевать его, к примеру, вагонкой. Также нужно обязательно организовать оклейку всей внутренней поверхности камеры теплоотражающим материалом. Подойдет как фольга, так и пенофол.

Теперь можно приступить к монтажу нагревательных элементов. Их необходимо распределять таким образом, чтобы они максимально близко находились к обрабатываемым материалам. Источник питания желательно подключать независимо от остальных электроприборов, так как неотъемлемой частью технологии сушки является постоянное поддерживание определенного температурного режима. Чтобы обеспечить плавное повышение и понижение градуса, тепловые нагреватели необходимо оборудовать регуляторами температуры. Возможно применение как стационарных, так и устройств косвенного действия.

Чтобы сушка проходила равномерно, вентилятор необходимо установить так, чтобы он не сгонял всю тепловую энергию в одном месте, равномерно распределенные по всему внутреннему объему сушильной камеры. Для упрощения погрузки и выгрузки пиломатериала необходимо организовать подводные рельсы, по которым будет передвигаться тележка с материалами. Также можно использовать полки, зафиксированные внутри камеры, а дерево на них укладывать при помощи вилочного погрузчика.

В зависимости от используемого вакуумного насоса, варьируется его место установки и отвода выхлопа. Поэтому описание его расположения неактуально, так как целесообразным будет придерживаться монтажных особенностей, указанных в инструкции к насосу производителем.

Вакуумная сушка, ее технология и виды: сублимационная, для древесины. Камеры вакуумной сушки

Вакуумное оборудование облегчает и совершенствует процессы производства материалов и их обработки.

Вакуумная сушка

Отсутствие окислительных процессов.
Безопасность при работе с взрывоопасными материалами.
Короткое время обработки.

Длительность процедуры.
Учет природы жидкого вещества, находящегося в обрабатываемом материале.
Учет количества влаги, содержащегося в сырье.
Остаточное количество жидкости в материале.

Технология вакуумной сушки

Вакуумная сушка применяется для различных материалов, имеет два востребованных вида:

Вакуумная сушка продуктов.
Вакуумная сушка древесины.

Камеры вакуумной сушки

Вакуумная сублимационная сушка

Вакуумная сушка овощей и фруктов характеризуется следующими факторами:

Скорость процесса.
Минимальный уровень кислорода в установке.
Невысокие показатели температурного режима. Это обусловлено созданием вакуума, в котором процесс испарения происходит быстрее.

Заморозка. В морозильной камере создают специальные условия. Одним из главных условий является уровень давления паров воды, – ниже тройной фазовой точки. Процесс производится до образования льда на поверхности продукта.
Первый этап сушки. Производится сублимация льда. Обеспечивается давление, показатели которого ниже предельных показателей для паров льда. Во время таяния происходит выделение жидкости на поверхности, которая удаляется конденсатором. Пространство, в котором был расположен лед, остается незаполненным.
Второй этап сушки. Удаление адсорбированного вещества с высушенного слоя сырья. На этом этапе увеличивается показатель температурного режима и уменьшается давление пара.

Вакуумная сушка овощей происходит по такому же принципу.

Вакуумная сушка древесины

Вакуумная сушка дерева происходит в несколько последовательных шагов:

Подготовленное сырье загружают в вакуумную камеру для сушки древесины. При этом материал укладывают слоями, чередуя с нагревательными пластинами из алюминия.
Выставляются параметры на оборудовании. Для каждого вида древесины требуются индивидуальные показатели температурного режима и давления.
Прогрев материала. Производится для исключения возможной деформации древесины. Процесс происходит при давлении, равном атмосферному.
Сушка. Осуществляется после полного прогрева дерева. При помощи вакуумной помпы откачивается воздух из рабочего объема. Созданное давление обеспечивает распределение выделенной влаги из внутренних слоев материала по его поверхностным слоям. Этим обусловлено отсутствие дополнительных увлажнителей, предотвращающих растрескивание и порчу дерева. Далее влага выходит на поверхность и испаряется, оседая на охлажденных стенках камеры в виде конденсата. После этого лишняя жидкость откачивается помпой.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Мозговой Н. В., Пачковский А. В.

В статье рассматриваются физические процессы сушки древесины , описан один из наиболее перспективных методов вакуумной сушки и его этапы. Предложен подход к определению режимов сушки в вакуумных сушильных установках

PHYSICAL PROCESSES OF VACUUM DRYING

This article discusses the physical processes of drying wood is one of the most promising methods, vacuum drying and its stages. Proposed approach to the definition of drying modes in vacuum drying facilities

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВАКУУМНОЙ СУШКИ Н.В. Мозговой, А.В. Пачковский

В статье рассматриваются физические процессы сушки древесины, описан один из наиболее перспективных методов вакуумной сушки и его этапы. Предложен подход к определению режимов сушки в вакуумных сушильных установках

Ключевые слова: вакуум, сушка, древесина, температура, давление

Изготовленные из сырой древесины изделия с течением времени изменяют свои размеры. Поэтому древесину перед дальнейшей переработкой нужно высушить. Сушка происходит путем перемещения влаги от середины к поверхности древесины и испарения воды с поверхности. Перемещение воды в объеме древесины занимает значительно большее время, чем испарение с поверхности.

Древесина состоит из клеток удлиненной формы, расположенных вдоль оси ствола. Стенки клеток пронизаны микрокапиллярами. Влага в древесине находится в полостях клеток и в микрокапиллярах стенок. Та вода, которая содержится в полостях клеток, называется свободной. Влага в микрокапиллярах стенок клеток называется связанной или гигроскопической.

Свободная вода, которая находится внутри клеток, в процессе сушки удаляется первой. Этот этап сушки дерева считается более опасным -возможно появление внутренних дефектов: трещин и разрывов.

Усушка - это уменьшения линейных и объемных размеров. В процессе удаления свободной воды усушки не происходит.

Мозговой Николай Васильевич - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. (473) 243-76-70

Пачковский Антон Валерьевич - ВГТУ, аспирант, тел. (473) 273-95-61

Существуют два способа сушки дерева: атмосферный и искусственный. Атмосферная сушка производится в штабелях, омываемых воздухом без подогрева. Достоинство атмосферной сушки -низкая стоимость. Недостатки: сезонность (зимой практически прекращается), большая

продолжительность, высокая конечная влажность. Для ускорения процесса получения качественной продукции из исходного сырья применяется искусственная сушка древесины в сушильных камерах.

По способу нагрева древесины сушильные установки разделяются:

1. Конвективные - нагрев древесины производится проходящим через штабель нагретым воздухом.

2. Кондуктивные - передача теплоты материалу при непосредственном контакте с нагретыми поверхностями.

3. Радиационные - передача тепла излучением.

4. Диэлектрические - нагрев

электромагнитным полем высокой частоты.

5. Индукционные - электромагнитным полем

промышленной частоты нагреваются

расположенные внутри штабеля ферромагнитные пластины.

Сушильные установки разделяются еще на две категории:

1. Нормального давления - древесина сушится при атмосферном давлении;

2. Вакуумные - при сушке древесина находится в разреженной среде.

При искусственной сушке материала стоят три задачи:

1. Получить продукцию высокого качества с

необходимой конечной влажностью.

2. Провести процесс сушки за минимальное

3. Затратить минимальное количество энергии.

В процессе сушки трудным моментом является

создание условий, которые ускоряют движение воды из сердцевины древесины к ее поверхности. Действуют следующие законы, которые регулируют движение воды в древесине. Скорость перемещения влаги в древесине зависит:

1. От температуры.

2. От степени вакуума в сушильной камере.

3. От перепада температур. Вода движется из мест, имеющих высокую температуру, к местам с низкой температурой.

4. От разности концентраций. Вода движется из мест более насыщенных влагой к местам с меньшей насыщенностью.

Рассмотрим процесс сушки древесины с использованием вакуума.

Вакуумная сушильная камера

Вакуумная камера для сушки древесины с контактным нагревом и вакуумным сжатием.

В данной установке реализованы все принципы эффективного вывода влаги из древесины и получения идеально ровного пиломатериала при высоком качестве древесины.

Рис. 1. Схематичный поперечный разрез

1. Г ерметичный корпус камеры.

2. Высушиваемый пиломатериал.

3. Нагревательные элементы.

4. Эластичная мембрана.

5. Термоизолирующая прокладка.

6. Теплоизоляционная прокладка.

7. Прижимная пластина.

Сушильная камера сконструирована таким образом, чтобы при закрытой дверце камеры создавался вакуум. Контур состоит из электрически устойчивого бойлера и водяного насоса. Вакуум создается специальным вакуумным насосом. Древесина загружается вручную внутрь камеры, причем каждый ее слой алюминиевыми нагревательными которым циркулирует горячая нагревательная пластина соединена двумя подвижными резиновыми шлангами с контуром нагревания воды, который размещается вне камеры.

Процесс сушки состоит из трех стадий:

1. Разогрев древесины.

2. Включение вакуума (нагрев

3. Отключение нагрева. Охлаждение

После того, как древесина уложена в камеру, переложена нагревательными пластинами и накрыта резиновым покрытием, начинается этап прогрева. На этом этапе горячая пластина нагревает древесину

перекладывается пластинами, по вода. Каждая

без включения вакуумной помпы. Влага в древесине не закипает, поскольку температура ниже 100 °С, и, следовательно, не происходит повреждение поверхности древесины.

Когда температура внутри древесины достигает уровня, необходимого для сушки, включается вакуумная помпа и выкачивает воздух из камеры. В этом случае не происходит повреждение поверхности древесины, поскольку влага внутри древесины, двигаясь к поверхности, увлажняет ее. Возникают и другие важные эффекты: резиновое покрытие под воздействием атмосферного давления прижимает к полу камеры штабель древесины, переложенный алюминиевыми нагревательными пластинами. Благодаря этому механическому воздействию мы можем использовать вакуум для трансформации сушилки в пресс, который делает доски абсолютно ровными.

В процессе сушки использованы 3 физических закономерности. Зависимость скорости диффузии от температуры, зависимость скорости диффузии от давления воздуха применяется при выборе оператором давления и максимальной температуры для сушки каждой конкретной породы древесины. Зависимость температуры кипения воды от атмосферного давления также применяется при понижении температуры кипения воды в условиях вакуума.

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.

Отключение нагрева. Охлаждение древесины.

Нагревание пластин отключается, но вакуум в камере сохраняется. В этом случае древесина остывает под действием давления прижимной пластины, что позволяет зафиксировать ровную форму древесины. После того, как древесина остыла достаточно, сушилка выключается.

Определение режимов сушки древесины в вакуумных сушильных установках

Качество, а, следовательно, и срок службы изделий из древесины напрямую зависят от правильного проведения процесса сушки. Влажность древесины должна соответствовать тем параметрам окружающей среды, при которых будет эксплуатироваться изделие из древесины.

Неравномерная усушка обусловлена градиентом влажности AW, возникающим по сечению материала, она является причиной появления внутренних напряжений в высушиваемом материале. Поверхностные слои при наличии большого градиента влажности (особенно это характерно на начальном этапе сушки) подвержены

усушке в большей мере, чем внутренние. Вследствие того, что внутренние слои препятствуют усушке наружных слоев, в древесине возникают внутренние напряжения и, как следствие, происходит образование трещин и коробление материала. Чем больше градиент влажности по сечению материала, тем больше внутренние напряжения, возникающие в нём.

Необходимость получения качественно высушенного материала требует разработки специальных режимов проведения конвективной сушки либо новых, альтернативных конвективному, методов сушки, одним из которых является вакуумная сушка. Выбор оптимального режима сушки с минимальными затратами тепла при наиболее интенсивном удалении влаги из древесины - гарантия получения высушенного материала с наилучшими технологическими свойствами.

Интенсификация процесса сушки должна проводиться в определённом направлении при обязательном сохранении или улучшении качества высушиваемого материала. Основными

показателями при выборе метода интенсификации процесса сушки считаются температура и степень влажности сушильного агента ф.

Интенсификация процесса сушки

осуществляется в основном путем его ужесточения -снижения ф при уменьшении влажности древесины

В вакуумной среде при измерении ф нет необходимости измерять температуру смоченного термометра ^ (при традиционной конвективной сушке при атмосферном давлении ф оценивают по психометрической разности At == ^ ).

Давление насыщения водяного пара зависит от его температуры. Зная давление среды в камере, можно определить температуру насыщения водяного пара и, учитывая, что ф = Рп / Рн, по температуре среды в камере t можно рассчитать ф при пониженном давлении. В условиях вакуума температура среды может превысить температуру насыщения пара для данного давления. В этом случае сушка древесины будет протекать (по аналогии с высокотемпературными режимами сушки при атмосферном давлении) в среде перегретого пара. Следовательно, испарительная способность среды будет тем выше, чем больше разность между температурой среды и температурой насыщения, т. е. чем меньше ф.

Таким образом, при сушке древесины в вакуумной среде жёсткость процесса можно повышать путём увеличения температуры среды t при её постоянном давлении либо путём снижения давления среды в камере при неизменной температуре.

Регулировать ф при сушке в вакуумной камере (в отличие от конвективной сушки, при которой ф регулируется приточно-выгяжной вентиляцией) возможно только путём конденсации паров воды, покинувших древесину, с помощью охладительной системы и последующего удаления конденсата из вакуумной камеры.

Но просто каким-либо способом измерять ф и её регулированием интенсифицировать процесс -без учета развивающихся в высушиваемом материале напряжений - недопустимо.

При современном подходе к разработке режимов сушки (когда расписание режима фактически задаётся заранее и в большинстве случаев слабо учитывает изменения в высушиваемой конкретной древесине) интенсификация процесса сушки древесины обусловливает значительную порчу высушиваемого материала, прежде всего из-за чрезмерного развития внутренних напряжений и связанных с ними деформаций.

Устранить этот недостаток возможно только при использовании таких режимов, при которых развивающиеся в древесине внутренние напряжения не превышают соответствующих показателей её прочности.

При сушке с большой интенсивностью температура поверхностного слоя материала увеличивается с самого начала процесса. При этом по толщине материала возникает значительный перепад температур, который препятствует движению влаги к поверхности материала и одновременно уменьшает интенсивность теплообмена из-за разности температур.

Если проанализировать температурное поле древесины в процессе сушки, то можно отметить: в древесине по мере её высыхания также происходит постепенное возрастание температуры, причём зона более высокой температуры углубляется по мере высыхания древесины. Особенно характерно это выражено в температурном перепаде между поверхностными и центральными слоями высушиваемого сортимента. В этом случае древесина является как бы стабилизирующимся и саморегулирующимся элементом.

Отсутствие количественных методов контроля и математических методов расчёта внутренних напряжений, возникающих в древесине на протяжении всего процесса удаления влаги, заставляет искать альтернативные пути оценки напряжений в высушиваемом материале.

Наиболее приемлемый косвенный метод контроля за напряжениями в высушиваемом материале в процессе вакуумной сушки -температурный метод измерения влажности. Этот метод даёт возможность следить за изменением перепада температур между поверхностными и центральными слоями.

Таким образом, градиент температуры по сечению материала будет косвенно отражать напряжённое состояние высушиваемого материала. Для того чтобы знать картину перепада влажности по сечению пиломатериала, достаточно включить встречно две термопары: одну на поверхности, другую - в центре высушиваемого образца. Разность показаний термопар обусловлена градиентом влажности. Следовательно, по этой влажности можно судить о развивающихся в древесине

напряжениях: чем больше перепад температур между поверхностными и центральными слоями, тем опаснее степень напряжённости наружного слоя сортимента. В то же время термопара центрального слоя будет показывать текущую влажность высушиваемого сортимента

На начальном этапе вакуумной сушки поверхностный слой материала достаточно быстро достигает равновесной влажности и температура слоя приблизительно равна температуре агента сушки. Следовательно, замеряя перепад температур двумя термопарами: первой, установленной в

сушильной камере (температура ^), и второй

термопарой, вмонтированной в толщу сортимента (в середине его сечения), - можно регулировать

заданный температурный перепад А^ тем самым обеспечивая необходимую интенсификацию процесса с учетом напряжений, возникающих при удалении влаги из материала.

1. Сушка древесины / Рассев А.И.- М.: Лесная промышленность, 1990.- 224с.

2. Журнал Деревообрабатывающая

промышленность, №5.- 2000.- 26-27с.

3. Лесосушильные камеры / Харитонов Г.Н., Добрынин С.В.- М.: Лесная промышленность, 1999.- 204с.

Воронежский государственный технический университет

PHYSICAL PROCESSES OF VACUUM DRYING N.V. Mozgovoy, A.V. Pachkovsky

Читайте также:

Вакуумная сушилка для древесины принцип работы

Устройство сушильных вакуумных камер

Технология вакуумной сушки

Камеры вакуумной сушки

Конвекторные сушилки

Принцип работы конвекторной сушилки

Комплектация и оборудование конвекторной сушилки

Корпус оборудования

Модели конвективных камер

Вакуумная сублимационная сушка

Вакуумная сушка древесины

Вакуумные сушильные камеры

Принцип работы вакуумной сушилки

Модели популярных вакуумных конструкций

Что такое вакуумная сушка?

Вакуумная сушка дерева

Принцип вакуумной сушки древесины

Сушка древесины: вакуумный насос

Аппарат для вакуумной сушки своими руками

Вакуумная сушка, ее технология и виды: сублимационная, для древесины. Камеры вакуумной сушки

Вакуумная сушка

Технология вакуумной сушки

Камеры вакуумной сушки

Вакуумная сублимационная сушка

Вакуумная сушка древесины

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Мозговой Н. В., Пачковский А. В.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Мозговой Н. В., Пачковский А. В.

PHYSICAL PROCESSES OF VACUUM DRYING