Технология сушки древесины в вакуумных сушильных камерах

Технология сушки древесины в вакуумных сушильных камерах

Не должно принимать в природе иных причин, сверх тех, которые необходимы и достаточны
для объяснения явлений. Ибо природа проста и не роскошествует излишними причинами.

И. Ньютон.

Сушка — процесс удаления влаги из материала путем ее испарения. В настоящее время основным промышленным способом сушки древесины является конвективная сушка. При конвективной сушке древесины испарение влаги происходит при температуре ниже точки кипения. Мы в данной статье рассмотрим и сравним два вида нетрадиционных способов сушки древесины — вакуумную и СВЧ. Эти два способа сушки древесины объединяет то, что испарение влаги из древесины происходит при температуре выше точки кипения. Процесс испарения можно объяснить в рамках кинетической теории. Молекулы воды движутся с различными скоростями. Между этими молекулами имеются значительные силы притяжения, которые и удерживают их вместе в жидком состоянии. Благодаря своим скоростям молекулы, находящиеся в верхних слоях жидкости, на некоторое время могут покинуть жидкость. Но точно так же, как брошенный в воздух камень возвращается на землю, силы притяжения других молекул могут вернуть «сбежавшую» молекулу назад на поверхность жидкости (при условии, разумеется, что ее скорость не слишком велика). Если молекула имеет достаточно высокую скорость, то она окончательно оторвется от жидкости и станет частью газовой фазы. Только те молекулы, кинетическая энергия которых больше некоторого определенного значения, могут перейти в газообразное состояние. Согласно кинетической теории, число молекул с кинетической энергией, большей некоторого конкретного значения, увеличивается при повышении температуры. Это согласуется с хорошо известным наблюдением: при более высоких температурах скорость испарения больше. Поскольку самые быстрые молекулы улетают с поверхности жидкости, средняя скорость оставшихся молекул уменьшается. А если средняя скорость уменьшается, то и абсолютная температура понижается. Таким образом, испарение представляет собой процесс охлаждения. Воздух обычно содержит водяные пары, причем они попадают в воздух главным образом за счет испарения. Для того чтобы изучить этот процесс несколько более детально, рассмотрим закрытый сосуд, частично заполненный водой, из которого удален воздух. Наиболее быстрые молекулы испаряются в пространство над жидкостью. Поскольку они движутся вблизи поверхности жидкости, некоторые из них будут сталкиваться с ней и возвращаться в жидкое состояние; этот процесс называется конденсацией. Число молекул пара возрастает до тех пор, пока не будут достигнуты такие условия, когда число возвращающихся в жидкость молекул равно числу молекул, покидающих жидкость за тот же промежуток времени. При этом мы имеем состояние равновесия, и про пространство над жидкостью говорят, что оно насыщено. Давление насыщенного пара не зависит от объема сосуда. Если бы мы уменьшили объем пространства над жидкостью, то плотность молекул в газообразном состоянии возрастала бы. При этом за единицу времени с поверхностью воды сталкивалось бы больше молекул. Образовался бы результирующий поток молекул, возвращающихся обратно в жидкую фазу, и этот поток существовал бы до тех пор, пока не было бы вновь достигнуто равновесие, которое возникнет при том же давлении насыщенного пара. Давление насыщенного пара любого вещества зависит от температуры. При более высоких температурах больше молекул имеют кинетическую энергию, достаточную для перехода с поверхности жидкости в газообразное состояние. Следовательно, состояние равновесия будет достигнуто при более высоком давлении.

При обычной сушке испарение воды происходит не в вакуум, а в воздух над ней. Это существенно не изменит приведенных выше рассуждений. Состояние равновесия по-прежнему будет достигаться в момент, когда достаточное число молекул окажется в газообразном состоянии и число возвращающихся в жидкость молекул станет равно числу молекул, покидающих ее. Это число не зависит от присутствия воздуха, хотя столкновения с его молекулами могут удлинить время, необходимое для достижения состояния равновесия. Таким образом, равновесие будет при том же значении давления насыщенного пара, что и в отсутствие воздуха. Давление насыщенного пара жидкости растет с повышением температуры. Когда температура достигает той точки, в которой давление насыщенного пара становится равно внешнему давлению, начинается процесс кипения.

Вакуумная сушка

Основы вакуумной сушки. На границе раздела двух фаз жидкость-пар имеет место равновесное протекание процессов испарения и конденсации. Испарение представляет собой процесс превращения жидкости в пар со скоростью, превышающей скорость обратного явления — конденсации. В обоих случаях происходит теплообмен, связанный с поглощением или выделением теплоты фазового перехода при изменении агрегатного состояния вещества: при испарении тепло поглощается, а при конденсации высвобождается. Конденсация происходит при соприкосновении насыщенного пара с поверхностью, температура которой ниже температуры насыщения. Если температура поверхности превышает температуру насыщения, то никакой конденсации не происходит. Различают два вида конденсации: пленочную и капельную. В пленочной конденсации жидкий конденсат смачивает поверхность и образует на ней непрерывную пленку, которая оказывает значительное сопротивление тепловому потоку. В случае капельной конденсации пары конденсируются на охлаждаемой поверхности в центрах конденсации в виде капель. Они не смачивают полностью всю поверхность и растут только за счет конденсации в них пара и слияния их с другими, рядом расположенными каплями. Они увеличиваются до тех пор, пока под действием гравитационных или других сил не оторвутся от поверхности и не стекут по ней. Сухие и мокрые участки на поверхности чередуются, и она приобретает пятнистый вид. При капельной конденсации самая высокая интенсивность теплоотдачи. Для инициирования формирования капелек поверхность охлаждения обрабатывают тонким слоем вещества, которое имеет чрезвычайно низкую смачиваемость жидкостью. Таким образом, при вакуумной сушке происходит 2 фазовых перехода жидкость-пар и пар-жидкость.

Процессы сушки древесины в вакууме. Процесс сушки состоит из перемещения пара и влаги к поверхности древесины и испарения в окружающую среду. Образовавшийся пар путем диффузии переходит в окружающую среду. В вакууме по мере уменьшения давления среды в поверхностном слое слабеют межмолекулярные связи, и те молекулы, у которых силы взаимодействия меньше других, отрываются и диффундируют в среду. При вязкостном режиме в камере они испытывают много столкновений на пути к стенке камеры. Поэтому часть их возвращается обратно, способствуя созданию пограничного слоя, часть остается в пространстве, объединяясь в ассоциации, а часть конденсируется, достигая стенки камеры и отдавая ей тепло конденсации. Температура стенки повышается, часть адсорбированных на ней молекул снова отражается, поэтому стенку необходимо интенсивно охлаждать. Чем ниже температура охлаждения, тем больше конденсация водяного пара. Для интенсивного испарения необходимо, чтобы относительная влажность среды не увеличивалась, а поддерживалась в соответствии с режимом.

Интенсивное испарение влаги с поверхности древесины вызывает быстрое снижение ее влажности до предела гигроскопичности. После этого влага начинает перемещаться к поверхности древесины. По ее толщине образуется две зоны: околоповерхностная — диффузионная и внутренняя — капиллярная. По мере высушивания диффузионная зона углубляется.

В результате интенсивного испарения влаги поверхность древесины быстро охлаждается до температуры окружающей среды и образуется пограничный слой, поэтому сушка резко замедляется. Чтобы интенсифицировать процесс испарения при таких условиях, необходимо либо разрушить пограничный слой над поверхностью, либо максимально уменьшить его толщину. Таким образом, материал при вакуумной сушке необходимо постоянно нагревать. Способ конвективного нагрева в данном случае отпадает, так как при снижении давления окружающей среды теплопроводность ее снижается. Отсюда вытекает необходимость комбинирования вакуумной сушки с другим способом нагрева. Тепло может передаваться контактным, радиационным или диэлектрическими методами. Передача тепла материалу при вакуумно-диэлектрическом способе позволяет реализовать эту возможность в полной мере.

Читайте также:  Стайлер для волос вращающийся

Что предлагает рынок? В последние годы на рынке сушилок древесины доминирует два вида вакуумных камер. Первый вид с циклическим нагревом и второй с контактным нагревом древесины. В циклических камерах сначала производится нагрев древесины, а потом вакуумирование. Весь этот процесс повторяется несколько раз до тех пор, пока древесина не высохнет. При этом способе сушки передача тепла материалу производится конвективным способом. Предположим, что нам необходимо высушить древесину с циклическим конвективным нагревом древесины до температуры 90 0 С и сушкой в вакууме при температуре 45 0 С. Затраты на нагрев сырой древесины на 45 0 С (от 45 0 С до 90 0 С) составят 28946 + 66352 = 95298 кДж/м 3 (см. таблицу 2). При скрытой теплоте испарения воды 2392,1 кДж/кг за первый цикл испаряется 95298: 2392,1 = 40 кг воды. В процессе сушки после каждого цикла теплоемкость сырой древесины снижается. В каждый последующий раз из древесины будет испаряться все меньше и меньше влаги. Как показывают эти расчеты, циклов должно быть не менее 10. Недостатком этого способа сушки является большая продолжительность сушки древесины (продолжительность сушки приближается к продолжительности сушки конвективным способом), большие энергетические затраты (от 450 кВт/м 3 и выше). Высокие затраты связаны с многократным нагревом и охлаждением не только древесины, но и всей сушильной камеры.

В вакуумных камерах с контактным нагревом передача тепла материалу производится пластинами, которые укладываются в штабель пиломатериалов. Пластины чередуются с пиломатериалами. Пластины нагреваются горячей водой или электроэнергией. Электрические нагреватели применяются жесткие или гибкие. Гибкие нагреватели изготовлены из прочной прорезиненной синтетической ткани с протянутой внутри углеродной нитью, и иногда их называют «электрополотенцами». Недостатками этого способа сушки являются сложность укладки штабеля, низкий коэффициент использования пространства камеры, закрытие пластин пиломатериалов нагревательными элементами. В 80-е годы прошлого века хорошие результаты были получены при комбинировании вакуумной и диэлектрической сушки. В качестве источника энергии использовались высокочастотные (ВЧ) генераторы, работающие на частотах 5,28 МГц, 13,56 МГц, 26 МГц, 30 МГц. Однако, из-за громоздкости ВЧ-оборудования, данные сушилки распространения не получили.

К сожалению, на рынке сушилок встречаются вакуумные камеры с фантастическими затратами на сушку пиломатериалов — от 50 кВт/м 3 за сушку древесины от начальной влажности 60 % до конечной влажности 10 %. Такие низкие расходы производители объясняют образованием холодного тумана или выдавливанием почти всей влаги в жидкой фазе. Но физические процессы, происходящие при вакуумной сушке, никто не отменил. При КПД 0,6 расход энергии при сушке свежесрубленной древесины до влажности 10 % составит 400 кВт/м 3 . Но с учетом, что древесина в сушилку попадает с влажностью 40 — 60 %, расход энергии не может быть менее 250 — 300 кВт/м 3 . Поэтому на рынке есть такие вакуумные камеры, которые не сушат древесину или время сушки больше чем при конвективной сушке. В процессе сушки из 1 м 3 древесины испаряется около 200 кг воды. Из штабеля объемом 5 м 3 необходимо удалить 1 т воды. При продолжительности сушки 24 часа ежеминутно из древесины удаляются 700 г воды. Среда в камере может вмещать только до 1,4 кг влаги в виде пара. (При давлении 0,01 МПа среда в вакууме может вместить только 68 г воды в одном кубометре (см. таблицу 1)). При этом среда полностью насыщается, дальнейшая сушка прекращается, поэтому водяной пар из окружающей среды необходимо конденсировать и удалить из камеры. Поэтому вакуумные камеры должны снабжаться системой охлаждения. Особенно важно, что скорость конденсации пара внутри камеры должна быть больше или равной скорости испарения влаги. Согласно фазовым переходам жидкость-пар-жидкость, сколько тепла тратится на испарение воды, столько же тепла должно отводиться системой охлаждения камеры от конденсации пара. Некоторые производители думают, что вся влага будет конденсироваться на поверхности внутренней стенки камеры, и систему охлаждения не делают. Это приводит к прекращению процесса сушки или к увеличению сроков сушки древесины в 2 — 3 раза.

СВЧ-сушка

Одним из перспективных направлений в интенсификации сушки древесины является использование энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ). В результате быстрого повышения температуры внутри древесины, что характерно для СВЧ-нагрева, повышается давление водяных паров, то есть появляется избыточное давление пара внутри древесины по отношению к давлению среды. Этот градиент избыточного давления резко интенсифицирует процесс сушки, так как в этом случае перенос пара происходит как путем молекулярной диффузии, так и путем фильтрации через поры и капилляры древесины. Этот вид переноса при СВЧ-нагреве подавляет остальные виды переноса.

В последние годы повышенное внимание привлекает использование в технологических процессах токов СВЧ. Привлекательность применения СВЧ-энергии для сушки древесины заключается в следующем:

  • будучи влажным материалом, древесина обладает очень высокой поглощаемостью энергии электромагнитного поля СВЧ;
  • возможность со скоростью света подвести и выделить в единице объема древесины мощность, недоступную ни одному из традиционных способов подвода энергии;
  • возможность осуществить бесконтактный избирательный нагрев и получить требуемое распределение температур в древесине,
    в т. ч. в режиме саморегулирующегося нагрева;
  • возможность мгновенного включения и выключения теплового воздействия, что обеспечивает режим тепловой безынерционности и высокую точность регулирования нагрева;
  • практически 100 % КПД преобразования СВЧ-энергии в тепловую, выделяемую в нагреваемом материале, низкие потери энергии в подводящих трактах и рабочих камерах;
  • возможность использовать в сушке древесины заложенные природой механизмы транспортации больших объемов жидкости вдоль волокон.

Основным недостатком СВЧ-сушки является то, что из-за большой концентрации в сучках смолы при СВЧ-нагреве она вытекает из сучка.

Более подробно о проблемах и перспективах СВЧ-сушки древесины Вы можете прочитать в первом номере журнала за 2004 г.

Что предлагает рынок? Ничего. В настоящее время ни в России, ни за рубежом рынка СВЧ-сушилок нет. Иногда появляются предложения СВЧ-сушилок. Но через год или два исчезают и распространения не получают. Причиной тому создание неконкурентоспособных СВЧ-сушилок. Сушилки создаются без понимания процессов СВЧ-сушки древесины.

Вакуум + СВЧ-сушка

Несомненно, идеальным вариантом является комбинирование вакуумной сушки с СВЧ-сушкой. Но стоит ли комбинировать вакуумную и СВЧ-сушку? Рассмотрим положительные и отрицательные стороны комбинирования вакуумной и СВЧ-сушки.

Все хорошо помнят, наверное со школьного курса физики, лабораторную работу, когда под вакуумом воду кипятили при комнатной температуре. Поэтому многие думают, что сушка под вакуумом — самый экономичный способ сушки, не требующий больших энергетических затрат. Так ли это, и насколько экономичнее вакуумная сушка? В таблице 2 дается расчет энергетических затрат на сушку одного кубометра пиломатериалов вакуумным и СВЧ-способом. Затраты приведены без учета КПД установок. Как показывает расчет энергетические затраты на сушку отличаются всего на 9 %. Но здесь не учтены энергетические затраты на создание вакуума (работа вакуумного насоса) и на конденсацию пара внутри камеры (работа охладителя и циркуляционного насоса). Кроме того, при глубине вакуума 0,01 МПа удельное давление на стену вакуумной камеры составляет 9 тонн на квадратный метр. Поэтому стена вакуумной камеры должна быть в десять раз толще, чем стена в СВЧ-камере. Это приводит к увеличению металлоемкости камеры.

Из вышесказанного следует:

  • вакуумные сушильные камеры не
    такие же экономичные, как думают;
  • комбинирование вакуумной сушки с диэлектрическим нагревом требует дополнительных затрат на сушилку и на сушку древесины;
  • СВЧ-способом древесину можно также быстро сушить, как и при вакуумной сушке;
  • при СВЧ-сушке происходит стерилизация древесины;
  • СВЧ-камеры более компактны и имеют меньшую массу;
  • и в заключение: вакуумно-диэлектрические камеры выгодно применять там, где по технологии требуется низкотемпературная сушка древесины.
Читайте также:  Колпачки на когти для кошек отзывы

Фаузат Хамитович Гареев, к.т.н., НТЦ «ПИК»

Сушка древесины – необходимый этап изготовления пиломатериалов. Вакуумный метод один из самых эффективных, но требует специального оборудования, которое можно купить в готовом виде или построить самостоятельно.

Пусть термовакуумный принцип в самодельных камерах и недоступен для полной реализации, такие приспособления для сушки тоже эффективны.

Особенности применения вакуума

У технологии вакуумной сушки есть как положительные, так и отрицательные стороны. Ввиду общей дороговизны она применяется для работы с наиболее ценными и привередливыми породами.

Плюсов в этом методе больше. Применение вакуумной сушки позволяет избежать разрушения пиломатериалов, их растрескивания, коробления или других возможных дефектов. При этом кусок дерева просохнет равномерно вне зависимости от его толщины и длины. На это уйдет сравнительно меньше времени, ведь испарение влаги из дерева в условиях разреженной среды происходит очень быстро.

Необходимое для этого оборудование легко перевозить и монтировать, так что применять его можно в самых разных местах, даже непосредственно на вырубке леса.

Однако техника для вакуумной сушки стоит дорого, поэтому малые предприятия и домашние хозяйства почти никогда не могут себе ее позволить. Несмотря на малый объем камер (до 10 кубометров), устройство потребляет много электроэнергии. Пожалуй, этим ограничиваются его недостатки.

Профессиональная сушка

Корпус профессиональной камеры для сушки древесины производится из нержавеющей стали. Для полной герметизации его верх покрывается эластичной резиной, оформленной в рамку из металла. Внутри устанавливаются датчики для измерения влажности.

Специалист управляет камерой снаружи – необходимое для этого оборудование ставят в отдельный тамбур. Обязательно наличие вакуумной помпы, мощности которой хватит на откачку воздуха и скопившегося конденсата.

Для прогревания используются алюминиевые радиаторы (в виде пластин) с водой, которую греют при помощи бойлера снаружи камеры. Из-за отсутствия сложных элементов управлять такой машиной просто.

Для контроля над процессом используются датчики температур и вакуума. Если что-то пойдет не так, то специалист отследит это по показаниям на мониторе.

Но профессиональное оборудование стоит дорого – за камеру среднего объема придется заплатить сумму от 3 миллионов рублей. Зато оно справляется с сырым деревом всего за две недели, в то время как при естественной сушке древесина сохнет годами.

Конкретный срок высушивания зависит от типа и состояния древесины:

  • доски из свежесрубленного дуба будут сохнуть около месяца, а свежего сруба и тонкого распила – 15 дней;
  • влажные (30%) дубовые доски сушатся от 16 дней, но в тонком варианте (25 мм) – чуть больше недели;
  • доски из только что срубленной сосны сохнут 8 суток, а меньшей влажности (30%) – всего 6 дней;
  • строительный брус с размерами меньше 150 х 200 мм и влажностью 65% высохнет за 12 дней, однако толстые виды (200 х 300 мм) – примерно 21 сутки.

Время также варьируется из-за различий в настройках приборов для разных пород. Одни породы выносливы, а другие следует обрабатывать в щадящем режиме, постепенно, не спеша.

Работа вакуумной сушилки

Вакуумная сушка древесины делится на несколько этапов. Сначала древесину загружают внутрь камеры. При этом пиломатериалы размещают послойно между алюминиевыми пластинами для нагревания. Специалист настраивает параметры сушки (температуру и давление). Это необходимо для работы с разными породами дерева, после чего можно включать устройство. При сушке давление поддерживается на одном уровне, а температура может меняться.

Обратите внимание! На стадии прогрева используется обычное давление, вакуумная помпа отключена. Это необходимо для предотвращения появления дефектов.

Когда древесина нагревается до необходимой температуры, включают вакуумную помпу. Она удаляет воздух из сушильной камеры, тем самым создавая нужное давление. Влага в древесине перемещается от центра к внешним слоям. Так как при этом материал увлажняется, использовать дополнительные средства не требуется. Равномерное распределение влаги спасает древесину от порчи.

Вышедшая на поверхность материала влага испаряется из-за высокой температуры, оседает на стенках корпуса и выводится помпой.

Вакуумная среда ускоряет этот процесс, ведь испарение начинается уже при температуре в 40 градусов – этого бы не случилось при обычном давлении. Окружающий древесину воздух никогда не нагревают до температуры больше 70 градусов. Верхнее резиновое покрытие камеры при откачивании втягивается внутрь и давит на доски, создавая своеобразный пресс.

Завершающий этап – кондиционирование. Его применяют только после достижения древесиной необходимой влажности. Нагревание приостанавливают, но вакуумную помпу не отключают. Дерево постепенно остывает, продолжая находиться под прессом, который необходим для предотвращения изменений в форме материала. Когда температура становится комнатной, помпу отключают и достают древесину из устройства.

Оборудование помещения своими руками

Вакуумная сушилка для древесины, сделанная своими руками, обойдется дешевле, чем покупка профессионального устройства. Для этого потребуется выделить камеру и обустроить ее источником тепла и вентилятором.

Использование недорогой тепловентиляции вместо мощного насоса – основный пункт экономии. Поэтому установить агрегат лучше в просторном помещении. Оно должно быть проветриваемым, чтобы воздух внутри корпуса мог постоянно обновляться, крытым и достаточно сухим, иначе дерево может заразиться плесенью или другими болезнями.

Камера

Самый хороший вариант корпуса для сушильной камеры – железный конвейер. Дешевле использовать бывший в употреблении (их активно используют на железной дороге), но придется побеспокоиться о его чистоте.

Для дела подойдет контейнер для морских транспортировок, нужно лишь поискать более герметичную модель. А также можно использовать старый металлический лом и сварить камеру самостоятельно. Это самый экономный вариант.

Для сохранения внутреннего тепла стены надо утеплить пенопластом и отделать вагонкой. Лучше приобрести специальный утепляющий материал для отражения, но можно использовать фольгу или пенофол, при этом второй вариант предпочтительнее.

Оборудование

Когда камера готова, приступают к сборке и установке нагревательного прибора и вакуумного насоса. Отопительную систему сушилки нужно монтировать отдельно от общего отопительного контура, ведь она должна стабильно и независимо функционировать. Подбирают радиатор, способный нагревать воду до 65-90 градусов.

Важно! Чтобы тепло при сушке распределялось равномерно, потребуется установить вентилятор.

Это обязательный этап, так как неравномерный нагрев портит качество древесины. При собственноручном строительстве сушилки уделяют большое внимание пожарной безопасности.

Для облегчения загрузки дерева нужна система погрузки. Так, можно использовать тележки на рельсах или вилочный погрузчик. Сырье можно сушить как на полках, так и прямо на полу. Если важна сохранность древесины, то необходимо установить датчики температур, что поможет контролировать процесс. Это особенно важно для дорогих пород дерева. Если конструкция построена правильно, то температура в камере будет меняться равномерно.

Эффективность сушилки

Следует учитывать, что подобная самодельная сушилка не совсем вакуумная. При применении самодельного оборудования фактически осуществляется обыкновенная сушка в помещении. Однако при этом создаются благоприятные условия благодаря нагреву и вентиляции, так что такой подход все равно эффективнее, пусть и не сравнится с настоящим вакуумным методом.

Самодельная конструкция высушит дерево примерно за три-четыре недели, когда профессиональная справится с задачей не более чем за полмесяца. Это неоспоримое достоинство дорогих средств, однако производство аналогов обходится в несколько раз дешевле.

Читайте также:  Как сделать съемник для хомутов

Строительная индустрия сегодня переживает активный этап технологического развития, что отражается и на применяемых инструментах, и на методологии выполнения ремонтно-монтажных операций, и, конечно, на материалах. При этом за счет доступности и низкой стоимости по-прежнему сохраняют свою востребованность традиционные материалы, среди которых древесина. Другое дело, что использовать ее в чистом виде нельзя, поскольку даже твердотельные породы уже не соответствуют строительным нормативам в защитных свойствах. Преодолеть этот барьер позволяют специальные операции подготовки, в том числе сушка древесины в сушильных камерах – технология, благодаря которой улучшается целый спектр технико-физических показателей материала.

Технология выполнения сушки в камерах

Принцип сушки в вакуумных камерах базируется на законах испарения и циркуляции воды. То есть главные задачи метода сводятся к обеспечению оптимально быстрого вывода влаги из структуры дерева, но без негативных последствий для эксплуатационных качеств. На выполнение этого процесса и ориентирована рассматриваемая технология. На практике она выполняется с помощью специальных установок, обеспечивающих циркуляцию воды по древесной структуре в направлении от сердцевины к наружной части. Далее производится выведение воды и с поверхности посредством испарения. Но важно понимать, что избавление от влаги – не единственная задача, которую реализует сушка древесины в сушильных камерах. Технология также позволяет устранять физические дефекты, но для этого применяется дополнительное оборудование наподобие прессов. Что касается технической реализации процесса, то он обычно выполняется путем ручной загрузки материала в соответствующую камеру. Далее за счет нагревательных пластин агрегат производит автоматический прогрев на фоне интенсивного испарения.

Особенности метода вакуумной сушки

По сравнению с традиционными сушильными камерами, новые технологии цилиндрической вакуумной сушки позволяют добиваться высокой скорости процесса. Связано это не столько с принципом воздействия на материал, сколько с механикой загрузки и расположением заготовок относительно функциональных пластин. Но и тепловое воздействие имеет свои особенности. Поскольку древесный материал сжимается между пластинами под давлением, обеспечивается высокая интенсивность воздействия на структуру – соответственно, выпаривается большее количество влаги. В части энергопотребления тоже имеет свои отличия вакуумная сушка древесины. Особенности технологии по этому параметру обуславливаются повышением температуры пластин и оптимизацией физического перемещения материала внутри камеры. Поэтому для достижения одинаковых с альтернативными способами сушки результатов такие камеры затрачивают меньше энергии.

Этапы сушки

Автоматизированные камеры позволяют без участия пользователя реализовывать стандартный набор технологических этапов, который выглядит следующим образом:

  • Прогрев материала. Первичная термическая обработка, в ходе которой структура древесины подготавливается к последующим этапам.
  • Непосредственно сушка. На этой стадии выполняется комбинированная операция увлажнения-сушки, позволяющая максимально размягчить материал в целях дальнейшего иссушения.
  • Охлаждение. По сути, это этап кристаллизации структуры, благодаря которому ставшая податливой из-за тепловой обработки древесина вновь обретает оптимальные характеристики твердости.

Как отмечалось выше, все стадии процесса сушки контролирует автоматика, а оператор следит за показателями индикаторов безопасности. Но еще до начала мероприятия от пользователя требуется установка оптимального режима сушки. В частности, он устанавливает давление и температуру, ориентируясь на характеристики материала. К примеру, для хвойных заготовок толщиной 2,5 см требуется давление на уровне 500 кг/м2. Что касается температурного режима, то он в данном случае может составлять 80 °C.

Устройство сушильной камеры

Современные камеры выполняются в форме параллелепипеда или цилиндра. Выходная сторона конструкции снабжается крышкой, через которую и производятся операции загрузки/выгрузки материала. Причем структура крышки включает резиновый лист, фиксированный на металлической раме – это решение позволяет создавать почти идеальный вакуум с повышенной герметизацией. Каждый пласт пиломатериала подкладывается нагревательными пластинами, которые обычно выполняются из теплопроводных сплавов алюминия. Для осуществления перемещений пластины снабжаются роликовыми механизмами. Благодаря движению нагревателей обеспечивается сбалансированная сушка древесины в сушильных камерах. Технология изготовления камер также предусматривает подключение контуров с циркулирующей водой. Бойлеры с жидкостью размещаются отдельно и предусматривают собственный подогрев. Для стабильного поддержания вакуума внутри камеры размещается специальная помпа.

Применение гидравлического пресса

Уже говорилось выше, что в процессе прохождения этапов сушки структура древесины размягчается и становится податливой. Данное состояние именно в рамках сушильного процесса является побочным и избыточным. Собственно, для устранения этих последствий и предусматривается финальный этап охлаждения. Однако размягченную структуру материала можно подвергать воздействию гидравлического пресса, который избавит заготовку от физических дефектов – как минимум обеспечит ее выпрямление. Такие прессы вводятся в общий комплекс мощностей, на которых производится сушка древесины в сушильных камерах. Технология прессования, в свою очередь, устраняет и возможные дефекты, которые были приобретены материалом в камере. Конечная же заготовка будет «правильно» деформирована с теми параметрами, которые нужны для рабочего пиломатериала.

Методы сушки

На данный момент развития технологии выделяют три основных метода вакуумной сушки. Первые два способа уже были рассмотрены – это непосредственно сушка и пресс-вакуумная подготовка материала. Но есть также метод паровой обработки в вакуумной камере. Его актуальность обусловлена возможностью исключения из конструкции камеры нагревательных пластин, поскольку горячий пар охватывает все пространство, не требуя специального направления потоков на отдельные участки заготовок. Данный подход дает немало плюсов, которые обеспечивают паронагревательные методы сушки древесины. Сушильные камеры, например, позволяют выполнять загрузку не только трудоемким ручным способом, но и с помощью вилочных грузчиков.

Какой эффект обеспечивает сушка?

Сама по себе сушка как процесс оптимизации гигроскопического свойства наделяет древесину относительно высокими показателями прочности. Этого уже достаточно для того, чтобы материал соответствовал базовым требованиям строительных регламентов. Но крупные деревообрабатывающие комбинаты используют вышеописанные технологии и способы сушки древесины лишь как подготовительный этап для дальнейшей обработки материала. В частности, для пропиток, которые дополнительно придадут заготовкам качества огнеупорности, влагостойкости, морозоустойчивости и т. д.

Организация сушки своими руками

Для изготовления собственной сушилки доступными средствам в первую очередь потребуется отдельное помещение. По размерам оно может соответствовать небольшой подсобке или хозблоку. Сооружение желательно выполнять из кирпича или бетона, а внутренние поверхности изолировать и утеплить слоями пенопласта с фольгированным покрытием. В итоге получится хоть и не вакуумная, но герметизированная сушилка для досок. Как сделать элементы теплового воздействия? Для этого следует предусмотреть несколько конвекторов или радиаторов – их количество будет определяться конструкционными возможностями помещения и требованиями к самой сушке. Отопительное оборудование и будет обеспечивать эффект испарения. Для большей эффективности можно дополнить функцию термического воздействия вентиляторами.

Заключение

В ходе строительных и ремонтных операций часто возникает вопрос выбора между разными материалами. Ограниченные финансовые возможности нередко исключают металлические сплавы и высокопрочные пластики, оставляя безальтернативный вариант древесины. Но и это решение во многих случаях себя оправдывает по техническим характеристикам, если используется сушильная камера для пиломатериалов. Своими руками без затрат на недешевые радиаторы такую камеру тоже выполнить не получится, но в долгосрочной перспективе ее применения вложения себя оправдают. Как показывает практика эксплуатации конструкций на основе правильно высушенной древесины, материал может даже в суровых условиях служить годами, не утрачивая первичных свойств. Другое дело, что многое будет зависеть и от породы дерева, которое планируется использовать для таких целей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector