Основные технологические цели и способы сушки древесины

Сушка древесины – это тепловой метод обезвоживания материала, который заключается в удалении влаги путем ее испарения или выпаривания при подводе теплоты к высушиваемому материалу. Под термином «влага» будем понимать воду, находящуюся в древесине в свободном, связанном и парообразном состоянии.

Изменение влажности древесных сортиментов сопряжено с изменением их размеров и формы. Поэтому влажность древесины, идущей на изделия и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большой стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

а) предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;

б) предохранение от загнивания;

в) уменьшение массы при одновременном повышении прочности;

г) улучшение качества склеивания и отделки.

Сушка как тепловой метод удаления влаги из материала производится с изменением ее агрегатного состояния, т.е. с затратой теплоты на фазовое превращение удаляемой жидкости в пар. Эта теплота сообщается материалу извне следующими способами: конвекцией, кондукцией, тепловым излучением (терморадиацией) или за счет энергии электромагнитного поля промышленной, высокой и сверхвысокой частоты.

По способу передачи теплоты древесине можно выделить четыре вида сушки: конвективную, кондуктивную, терморадиационную, электрическую.

Конвективная сушка

Теплота, необходимая на испарение или выпаривание влаги, передается материалу от движущейся газообразной или жидкой среды путем конвективного теплообмена. Движение газа и жидкости может быть вызвано вентиляторами, насосами и другими внешними побудителями движения, а также за счет разности плотностей объемов газов (жидкостей). Этот вид сушки имеет наибольшее распространение в промышленности. Конвективная сушка делится на два подвида: конвективно-атмосферную и конвективно-тепловую.

Конвективно-атмосферная (атмосферная) сушка осуществляется воздухом без его подогрева. Происходит на открытых складах или под навесами, используется для сушки пилопродукции (пиломатериалов, шпал, обапола), имеет место также в процессах хранения и транспортировки древесных материалов. Интенсивность процесса очень невелика. Продолжительность сушки пиломатериалов разной толщины в различных климатических условиях колеблется от 2…3 месяцев до одного – двух сезонов.

Конвективно-тепловая сушка – сушка в нагретых газах и жидкостях. Подразделяется на способы:

газопаровая – сушка в нагретой газовой среде при атмосферном давлении;

ротационная – газопаровая сушка, при которой влагоперенос интенсифицируется центробежной силой;

вакуумная – газопаровая сушка при давлении среды ниже атмосферного;

для вышеназванных способов сушки в качестве сушильных агентов используются воздух, топочные газы, водяной пар и их смеси;

сушка в жидкостях – сушка с использованием нагретых жидких сушильных агентов (гидрофобных жидкостей, концентрированных водных растворов гигроскопических веществ).

Кондуктивная сушка

Теплота, необходимая для испарения влаги из материала, передается ему от нагретой поверхности (плит, вальцов, роликов и др.), соприкасающейся с материалом, посредством кондукции (теплопроводности). Сушильный агент – воздух.

Терморадиационная сушка

Теплота материалу для испарения влаги передается от генераторов излучения в виде электромагнитных колебаний (инфракрасными лучами). При этом тепловые лучи поглощаются лишь тонким поверхностным слоем материала и рассеиваются в большом количестве в окружающую среду. Поэтому для сушки древесины терморадиационная сушка технологически и экономически нецелесообразна. Она иногда используется в технологии отделки для сушки и полимеризации лакокрасочных покрытий. Сушильный агент – воздух.

Электрическая сушка

Теплота материалу для испарения влаги передается за счет энергии электромагнитного поля разной частоты. Подразделяется на следующие способы.

Диэлектрическая сушка. Осуществляется за счет теплоты, выделяющейся в древесине (диэлектрике) при воздействии на нее электромагнитного поля токов высокой частоты (ТВЧ). Сушильный агент – воздух.

Возможно комбинирование диэлектрической сушки с вакуумной. Такая комбинированная сушка обладает существенными технологическими преимуществами. Однако этот комбинированный способ сушки из-за большого расхода электрической энергии не может пока конкурировать с газопаровой сушкой.

Индукционная сушка – сушка в электромагнитном поле промышленной частоты с передачей теплоты материалу и сушильному агенту от размещаемых внутри штабеля ферромагнитных прокладок, нагреваемых индуктивными токами. Электромагнитное поле образуется в соленоиде, питаемом током промышленной частоты, внутрь которого закатывают штабель. Этот способ сушки имеет серьезные недостатки (большая неравномерность просыхания материала, местные перегревы, большие внутренние напряжения) и распространения не получил. Сушильный агент – воздух.

Кроме названных существуют комбинированные способы сушки, в которых одновременно используются различные виды передачи теплоты или совмещаются другие признаки различных способов (вакуумно-диэлектрическая, конвективно-кондуктивная и др.).

В деревообрабатывающей промышленности сушат главным образом пиломатериалы, заготовки, лущеный и строганый шпон, измельченную древесину (стружку, спичечную соломку и т.п.).

Для всех древесных материалов преимущественное использование имеет газопаровая сушка. Применительно к пиломатериалам, высушиваемым в сушильных камерах, этот способ получил в промышленности наименование камерной сушки. Второй по значению является атмосферная сушка. Перспективными являются конвективно-вакуумная и вакуумно-диэлектрическая сушки особенно для пиломатериалов и заготовок из древесины твердых лиственных пород. В технологии пропитки древесины получила распространение сушка в гидрофобных жидкостях.

Приведенный перечень способов сушки отражает лишь современный уровень технологии деревообработки. В дальнейшем будут происходить изменения в развитии способов сушки древесины.