Режимы сушки и условия их применения в воздушных камерах периодического действия

Режим сушки пиломатериалов определяет величину и последовательность изменения параметров сушильного агента на протяжении сушильного процесса. В камерах периодического действия состояние сушильного агента для режимов сушки задают на входе в штабель тремя параметрами: температурой t, степенью насыщенности и психрометрической разностью Δt = t – t_м, где t_м – температура смоченного термометра психрометра. Это состояние изменяют периодически, по ступеням, в зависимости от влажности древесины. Влажность, при которой переходят со ступени на ступень, называют переходной влажностью. Число ступеней и значения переходной влажности устанавливают по табл. 5.1–5.4.

При сушке пиломатериалов применяют режимы с повышающейся по ходу процесса жесткостью. Жесткость режима характеризует интенсивность испарения влаги из материала в сушильный агент. Более жестким по сравнению с другим считается режим, обеспечивающий большую интенсивность испарения влаги. Жесткость режима определяется состоянием сушильного агента (температурой, степенью насыщенности), влажностью древесины и скоростью движения сушильного агента по материалу. При одинаковом состоянии среды интенсивность испарения увеличивается с увеличением влажности древесины и скорости движения сушильного агента в штабеле и наоборот.

Процесс сушки прекращают при достижении древесиной в камере требуемой средней конечной влажности. Эту влажность устанавливают в зависимости от эксплуатационных и производственно-технических условий (дополнительное увлажнение или высыхание обрабатываемой древесины) и регламентируют стандартами и техническими условиями на изделия.

При назначении конечной влажности нужно помнить, что влажность пиломатериалов или заготовок, выпускаемых сушильным цехом, имеет огромное значение, причем не столько для поставщика, сколько для потребителя – производителя изделий, а особенно для эксплуатационника готовых изделий. Недопустимо выдавать материал повышенной и некондиционной влажности, относя все дефекты, происходящие от усушки, на потребителя.

В воздушных камерах периодического действия применяют режимы низкотемпературного процесса, которые разделены по температурному уровню, т. е. по желаемой интенсивности процесса, на три категории: мягкие, нормальные и форсированные. Они предусматривают применение в качестве сушильного агента влажного воздуха с температурой на начальной стадии ниже 100 ^оС. Температура выше 100 ^оС допускается в отдельных случаях на последней стадии процесса, когда древесина не содержит свободной воды.

При выборе категории режимов учитывают следующий характер их влияния на свойства древесины:

при сушке мягкими режимами (М) полностью сохраняются природные физико-механические свойства древесины, в том числе ее прочность и цвет, а также состояние в ней смолы;

при сушке нормальными режимами (Н) сохраняется прочность древесины, но возможно незначительное изменение ее цвета;

при сушке форсированными режимами (Ф) сохраняется прочность на статический изгиб, растяжение и сжатие, но на 15…20 % снижается прочность на скалывание и раскалывание, а кроме того, возможно потемнение древесины.

Мягкими режимами необходимо высушивать экспортные пиломатериалы до транспортной влажности. При этом соблюдаются требования современного мирового лесного рынка – сохранение природного цвета и прочности древесины. Мягкие режимы следует применять и для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности на внутренний рынок, если требуется сохранение природных свойств древесины.

Нормальные режимы рекомендуются для сушки пиломатериалов на внутренний рынок до любой конечной влажности. Если техническими условиями на изделия или сооружения из древесины допускается снижение ее прочности, то для сокращения продолжительности сушки до эксплуатационной влажности следует применять форсированные режимы.

Построение режимов низкотемпературного процесса сушки в воздушных камерах периодического действия различно для древесины хвойных и лиственных пород.

Режимы сушки пиломатериалов хвойных пород приведены в табл. 5.1 (сосна, ель, пихта, кедр) и табл. 5.2 (лиственница). Таблицы содержат режимы разных категорий и различной (в пределах каждой категории) жесткости. Каждый конкретный режим сокращенно обозначается его порядковым номером, характеризующим толщину материала, и прописной буквой (М, Н или Ф), определяющей его категорию. Например, нормальный режим сушки пиломатериалов толщиной 40 мм обозначается 4-Н (для лиственницы Л4-Н).

Трехступенчатая структура режимов сушки хвойных пород соответствует характеру развития в древесине внутренних напряжений [1]. На первой ступени, когда растягивающие полные напряжения σ_раст возрастают и достигают максимума (рис. 5.29), для безопасности процесса необходимо поддержание высокой степени насыщенности . На второй ступени, при уменьшении напряжений до нуля, допустимо некоторое снижение и повышение температуры t. На третьей ступени, после смены знака напряжений (σ_сж), степень насыщенности может быть существенно понижена и повышена t, что интенсифицирует процесс без ущерба для качества материала.

Таблица 5.1

Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов
из древесины сосны, ели, пихты и кедра (по ГОСТ 19773-84)

Номер
Средняя влажность древесины, %	Парамет-ры режима	Толщина пиломатериалов, мм
до 22	св. 22 до 25	св. 25 до 32	св. 32 до 40	св. 40 до 50	св. 50 до 60	св. 60 до 75	св. 75 до 100
Мягкие режимы (М)
> 35   35…20   < 20	t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС	0,73   0,59   0,27	0,77   0,62   0,29	0,81   0,66   0,31	0,81   0,69   0,30	0,81   0,69   0,30	0,81   0,69   0,30	0,84   0,72   0,33	0,90   0,76   0,35
Нормальные режимы (Н)
> 35   35…25   < 25	t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС	0,68   0,55   0,24	0,73   0,59   0,26	0,77   0,62   0,27	0,80   0,64   0,29	0,80   0,66   0,31	0,83   0,70   0,32	0,86   0,71   0,33	0,90   0,77   0,34
Форсированные режимы (Ф)
> 35   35…25   < 25	t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС t, оС Δt, оС	0,65   0,54   0,21	0,67   0,55   0,22	0,73   0,60   0,24	0,75   0,62   0,25	0,78   0,64   0,25	0,80   0,66   0,29	0,84   0,66   0,30	- - -   - - -   - -

Таблица 5.2