Технологический процесс в сушильном цехе

В практике сушки  пиломатериалов встречаются пластевые, внутренние, торцовые и радиальные трещины, а сушки шпона —

разрывы листов.

Пластевые трещины образуются в материале в начальный период сушки, когда действующие на поверхности растягивающие напряжения превышают предел прочности. Причина образования пластевых наружных трещин — слишком жесткий режим сушки, а мера предупреждения — применение рационального режима.

Внутренние трещины  могут появиться в конце процесса и даже после сушки, если в центре сортимента возникли чрезмерно большие растягивающие напряжения. Чтобы предупредить их образование, необходимо соблюдать режим сушки и проводить промежуточную и конечную влаготеплообработки.

Возникновение торцовых трещин обусловлено Солее интенсивной  сушкой торцов по сравнению со средней  частью сортимента. Наиболее эффективное  средство предупреждения этого дефекта  — замазывание торцов влагонепроницаемым составом. Ввиду большой трудоемкости это мероприятие при массовой сушке не применяется.

Правильная укладка  пиломатериалов в штабеле, в частности  выравнивание торцов штабеля, размещение крайних прокладок заподлицо  с торцами досок, формирование полногабаритного штабеля, значительно снижает 

 

 

торцовое растрескивание. Торцовые трещины в этом случае бывают неглубокими, и при поперечном раскрое пиломатериалов потери будут незначительными.

Радиальные трещины  возникают при сушке круглых лесоматериалов и пиломатериалов, содержащих сердцевинную трубку. Причина их образования — различная усушка в радиальном и тангенциальном направлениях. Предупредить их появление при камерной или атмосферной сушке невозможно даже при самом осторожном и медленном проведении процесса. Чтобы избежать этого дефекта, при раскрое пиломатериалов следует вырезать сердцевину или следить, чтобы она находилась на поверхности.

Коробление пиломатериалов в процессе сушки происходит также  по причине различной усушки в  радиальном и тангенциальном направлениях. У досок тангенциальной распиловки независимо от режима сушки усадка наружной пласти (по отношению к центру бревна) будет при сушке больше, чем усадка внутренней пласти. Это приводит к изгибу (короблению) доски в поперечном направлении. Доски радиальной распиловки не коробятся. Разность усушки древесины вдоль и поперек волокон вызывает продольное коробление. Для того чтобы предотвратить поперечную и продольную покороблениость досушить в зажатом состоянии, соблюдать правила формирования штабеля (укладывать в один ряд доски строго одинаковой толщины, применять стандартные строганные прокладки, каждый ряд которых должен находиться в одной вертикальной плоскости). В этом случае плоская форма досок в штабеле фиксируется массой самой древесины, за исключением верхних двух-трех рядов. В верхнем ряду следует укладывать доски радиальной распиловки или материал неответственного назначения. Таким образом, коробление досок при сушке происходит при неправильной н небрежной укладке, но ие является единственной его причиной. Применение излишне жестких режимов, особенно при сушке пиломатериалов лиственных пород, также способствует, как показывает практика, короблению пиломатериалов.

Коробление и  гористость шпона вызываются неравномерностью сушки по площади листа вследствие неоднородности структуры древесины и неодинаковой интенсивности удаления влаги из разных зон листа. Появление этих дефектов в процессе сушки шпона в роликовых сушилках свидетельствует о недостаточно жесткой фиксации листов в роликах.

Среднюю величину конечной влажности контролируемой партии пиломатериалов определяют следующим образом. Из штабеля в зонах быстрого и замедленного просыхающие материала отбирают не менее девяти досок. Из каждой доски выпиливают две секции и определяют их влажность сушильно-весовым методом.

Допускается контролировать влажность пиломатериалов или заготовок  электровлагомером при толщине досок штабеля не более 40 мм.

Для установления влажности партии шпона нз нее отбирают пробные листы в количестве не менее 0,2% от объема партии и из каждого листа по диагонали вырезают три образца. Крайние образцы должны быть взяты на расстоянии не менее 100 мм от кромки листа.

Конечную влажность  партии измельченной древесины определяют по 10... 15 пробам, масса каждой при этом должна быть не менее 10 г.

Влажность партий W₀р вычисляют как среднее арифметическое из полученных значений влажности секций, образцов или проб.

Равномерность конечной влажности. Показателем равномерности считают среднее квадратическое отклонение, которое вычисляется по формуле

  )²/(n-1) 

где W_i — влажность отдельной секции или пробы, %; W_cp — средняя влажность партии; л — число секций, проб влажности. Фактическая влажность отдельных досок штабеля, листов шпона стопы или контролируемой партии измельченной древесины с вероятностью 95% (в 95 случаях из 100) будет находиться в пределах W_cp±2.

Перепад влажности  по толщине пиломатериалов (заготовок) контролируют по секциям послойной  влажности, которые выпиливают из отобранных досок рядом с секциями для определения общей влажности.

Остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах устанавливают по силовым секциям, выпиливаемым рядом с секциями послойной влажности из каждой отобранной доски. Можно считать, что древесина практически свободна от остаточных напряжений, если относительное отклонение зубцов секции (в вершине) от нормального положения не превышает 1,5... 2% длины зубца, т. е. (S, — S) 100/(2l) <2.

Высушенная древесина  должна по качеству сушки соответствовать своему назначению. Назначение древесины различно, поэтому различны и требования, предъявляемые к качеству сушки. Нормы показателей качества сушки пиломатериалов регламентируются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3. Расчетная часть

 

Для выполнения теплового  расчёта выбираем расчётный материал. За него принимаем самый быстросохнущие доски из заданной спецификации. На основании результатов расчёта  продолжительности сушки, выполненного выбираем в качестве расчётного материала - пиломатериалы из древесины липа толщиной S₁=55 мм, ольха толщиной 45 мм, осина толщиной 35.

Рассчитываем  массу влаги, испаряемой из 1 м³ расчётного материала:

                 , кг/м³,                                          

где ρ_Б – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³; W_Н,W_К – начальная и конечная влажность древесины, %.

Средние значения базисной плотности древесины

Порода древесины	ρБ1 кг/м3	Порода древесины	ρБ1 кг/м3
Береза Бук	500 530	Лиственница Ольха	520 420
Граб	630	Орех	520
Дуб	560	Осина	400
Ель	360	Пихта	300
Кедр	350	Сосна	400
Клен	550	Тополь	360
Липа	400	Ясень	540

 

Влагосодержание сушильного агента на выходе из штабеля  определяем по формуле:

    

D_липа=1000/35,125+340=2,25

d_осина=1000/26,232+287,1=3,19                                            _{dольха=1000/35,125+409,5=2,25!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Выбор  расчетного материала;

За расчетный  материал применяется быстро сохнущий материал из заданной спецификации. Сушка  быстро сохнувшего материала требует  мощного теплового и циркуляционного  оборудования.

3.2 Определение  параметров сушильного агента  на входе и выходе штабеля;

 

Плотность древесины

      1)Липа 400 кг/м³

2)Ольха 420 кг/м³

3)Осина 400 кг/м³

 

Определяем массу  влаги по формуле:

 

                D₁=ρ_б (W_нW_к)/100

 

ρ_б-плотность породы древесины

W_нW_к- начальная и конечная влажность

 

D₁=400(60-10)/100=200 кг/м³

D₂=420(80-10)/100=294 кг/м³

D₃=400(70-10)/100=240 кг/м³

 

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, определим по формуле:

где Е – вместимость камеры, м³

Вместимость камеры.

Определение вместимости  камеры Е, :

,           

где Г – габаритный объём всех штабелей в камере, ;

      - коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.

1) Для липы

Е = 140,4*0,3561=49,99644 м

β = β_дл х β_ш х β_в х 0,93

2)Для Ольхи

Е =140,4*0,3885 = 54,54м.

β = β_дл х β_ш х β_в х 0,93

3)Для осины

Е = 140*0,4155 =58,17м.

 

D_об=D₁ х Е

D_об1=200х49,99644 =9999,288 кг

D_об2=294 х54,54= 16034,76кг

D_об3=240 х58,17=13960,8кг

 

Массу влаги, испаряемой в камере за 1 с, найдем по формуле:

D_c=D_об/3600х_с

 

Тогда масса влаги, испаряемой в камере за 1 с

=9999,288 / 3600х108= 0,0257кг/с

=16034,76/ 3600х317,5=0,014кг/с

=13960,8/ 3600х 108=0,0359кг/с

 

 

 

Определяем расчётную  массу испаряемой влаги по формуле

                                                              , кг/с

 

где  k_нс – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.       

Принимаем данный коэффициент в зависимости от конечной влажности древесины –  W_к=10 %  k_нс=1,3

  =0,0257х1,3=0,033 кг/с

=0,014х1,3=0,0182кг/с

=0,0359х1,3 =0,046 кг/с

 

Определение параметров агента сушки

Температуру и  относительную влажность сушильного агента на входе в штабель принимаем  по второй ступени режима сушки расчётного материала

 

 

Порода	Размер, мм	Средняя влажность	t,	t,		l,кДж/кг	Vпр м3/кг	, кг/м3	d, г/кг	Рп кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Липа	50х70	35	60	10	0,66		1,88		458	44,4
Ольха	35х75	45	80	10	0,62
Осина	16х40	40	70	10	0,54

 

 

t₁=70⁰C, φ₁=0,82 %.

 

t₂=60⁰C, φ₂=0,71 %.

t₃=65⁰C, φ₃=0,73%.

Парциальное давление водяного пара определим по диаграмме  влажного воздуха. Влагосодержание  определяем по диаграмме влажного воздуха

 

 

p_п=0,82х15=12,3 кПа

p_п=0,71х14=9,94кПа

p_п=0,73х43=31,39кПа

 

где M – масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

                            

М₁=378/0,27х1.52=921,05 г/кг

М₂=378/0,732х1.52=339,73г/кг

М₃=378/0,27х1.52=921,05 г/кг

 

Энтальпия сушильного агента на входе в штабель:

                        I₂=1,01xt₁+0,001xd₁x(1,88t₁+2500)

I₁=1,01x70+0,001x340x(1,88x79+2500)=176898,86

I₂=1,01x60+0,001x345x(1,88x60+2500)=151613,145

I₃=1,01x65+0,001x325x(1,88х65+2500)=164247,525

где Т₁ – температура влажного воздуха на входе в штабель, К.

T₁=t₁ + 273,15 = 70 + 273,15 = 343,15 K.  

T₂=t₂ + 273,15 = 60 + 273,15 = 333,15 K.

T₃=t₃ + 273,15 = 65 + 273,15 = 338,15 K.

Определяем температуру  агента сушки на выходе из штабелей, при этом учитываем, что энтальпия  воздуха во время  сушки не изменяется, т.е. I₁= I₂  

                          

 

t₁=176898,86-2,5x340/1,01+0,00188х340=78°С

t₂=151613,145-2,5x345/1,01+0,00188х345=80°С

t₃=164247,525-2,5x 325/1,01+0,00188х325=83°С

 

Находим давление пара  воздуха, выходящего из штабеля:

                                                                                 кПа,

P_п2=100000х340/622+340=35343,03кПа

P_п2=100000х345/622+345=3567.35кПа

P_п2=100000х325/622+325=34318,9кПа

 

Плотность влажного воздуха находим по формуле:

                                                                         

ρ₁=28,96х100000-10,94х35343,03/8314х343,15 =1,01кг/м³

ρ₁=28,96х100000-10,94х35357,35/8314х333,15 =1,0кг/м³

ρ₁=28,96х100000-10,94х34318,9/8314х338.15=1,3кг/м³