Промышленные способы тепловой обработки древесины

Основные сведения об агентах сушки. Водяной пар. Атмосферный воздух и его параметры.

Жидкая и газообразная среда, воздействующая на материал при его обработке, называется обрабатывающим агентом (или агентом обработки). Агентами ГТО древесины служат воздух или смесь его с топочными газами, водяной пар, вода и в некоторых случаях водные р-ры или орган. жидкости.

Наиболее важн. значение в процессах сушки древесины играют виды обрабатывающей среды: атм. воздух, перегретый пар, остальные агенты используются крайне редко. Водяной пар может находиться в след. состояниях: сухой насыщенный, перегретый и т.д. Для процессов тепл. обработки большое значение имеют сухой насыщенный (W=100 %), перегретый (W<100 %) - способный испарять влагу, еще его называют ненасыщенный. Мокрый пар получают путем охлаждения сух. насыщенного (W>100 %). В состоянии насыщенности пар может находиться только при строго определенном соотношении темп-ры и давл. Состояние вод. пара хар-ся след. параметрами: темп-рой (К или ^оС), давлением, удел. объемом, энтальпией, энтропией. Состояние мокрого пара допол. хар-ся степенью сухости, а состояние перегретого пара степенью насыщенности.

Атмосф. воздух и его параметры. В технике очень редко исп-ся влаж. воздух. В ГТО атм.воздух рассм. Как 2-хкомпонентный, состоящий из воздуха и находящегося в нем пара. В этом случае атм. давл. этой смеси будет состоять из 2-х давлений: давл. пара и давл. воздуха. Давл. кажд. компонента в этой смеси наз-ся парциальным. Р_а= Р_n+ Р_В= 10⁵ Па

При атм. давл. пар не может нах-ся в состоянии насыщенности. При атм. давл. давл. пара не м.б. выше давл. насыщения.

Атм. воздух хар-ся след. параметрами: - темп-ра; - теплосодержание, кДж/кг I=1,0t+0,001d(1,93t+2490); - абс.влажность воздуха – масса вод. пара в ед.объема влаж.возд., кг/м³ ρ_n=Р_n/R_nT; - влагоемкость – max возможное кол-во пара, к-ый может содержать воздух при дан. темп-ре ρ_н=Р_н/R_nT; - относ. влаж.возд. – отношение абс. влажности к влагоемкости ψ=ρ_n/ ρ_н=Р_n/Р_н; - влагосодержание – кол-во влаги, приход. на 1кг сух. части воздуха d=622Р_b/(Р_а-Р_b),г/кг

Дефекты и качество сушки

К видимым дефектам сушки п/м относятся растрескивание и коробление. Виды и причины растрескивания п/м м.б. различны. Встречаются след. виды трещин: наружные, внутренние, торцовые и радиальные. Наружные трещины образуются в начал. стадии процесса. Причина – слишком жесткий режим сушки и возникновение вследствие этого чрезмерно больших растягивающих напряжений в поверхностной зоне сортимента. Мера предупреждения – применение рациального режима сушки. Внутренние трещины образ. в конце процесса, когда растягивающие напряжения в центре сортимента достигают предела прочности. Для предупреждения их необходимо соблюдение правильного режима сушки. Доп. мера борьбы – промеж. ВТО. Торцевые трещины появляются в рез-те интенсивной сушки торцов сортимента. Мера борьбы с этим дефектом – замазывание торцов влагонепроницаемым составом. Для умен. торц. растрескивания необходимо предохранять торцы штабелей от интенсивного омывания их циркулирующим суш. агентом. Радиальные трещины хар-ны для сортиментов, содержащих сердцевинную трубку (брусья и круг. л/м).Причина – анизотропия древесины. Предотвратить радиальные трещины при обычной конвективной сушке невозможно. Поэтому при раскрое п/м нужно вырезать сердцевину или следить, чтобы сердц. трубка была на ее пов-ти.

Коробление п/м вызывается различ. Усушкой древесины в разных направлениях. Для предупреждения коробления доски должны сушиться в состоянии фиксации их плоской формы. Способ борьбы – прав. укладка п/м.

Древесина, выпускаемая из сушилки, должна соотв. своему назначению. В зав-ти от требований, предъявл. к древесине, установлено 4 категории кач-ва сушки: I категория – сушка п/м до эксплуатационной влажности, обеспечивающая особо точную механическую обработку и сборку деталей и узлов наиболее квалифицированных изделий (муз. инструмент, точные приборы и т.д.); II – сушка до эксплуатационной вл-ти, обеспечивающая точную мех. обработку деталей и узлов квалифицированных изделий (мебель, столярно-строительные изделия и т.п.); III - сушка до эксплуатационной влажности п/м до менее квалифицированных изделий д/о (тара, товарные вагоны и т.п.); нулевая 0 –сушка товарных п/м до транспортной вл-ти. Кач-во сушки хар-ся неск-кими показателями: средняя величина конечной вл-ти, равномерность конеч. вл-ти, определяемая отклонениями вл-ти отдел. досок от сред. вл-ти партии, перепад вл-ти по толщине п/м, остаточные внутр. напряжения.

Промышленные способы тепловой обработки древесины.

Обработка в открытых бассейнах. Применяется преимущественно на лесопильных заводах, где сортировка и хранение промеж. Запаса сырья (бревен) перед распиловкой осуществляются на воде. Потребная площадь отепленного бассейна зависит от пропускной способности лесопильных рам и необходимого срока хранения древесины на воде, т.е. от продолжительности оттаивания (зависит от диаметра бревен, глубины их оттаивания, влажности древесины и темп-ры воды в бассейне). Применительно к пиловочному сырью хв. Пород оптимальная глубина оттаивания равна толщине заболони. Темп-ру воды в зимнее время поддерживают на уровне 10 ^оС, потребная продолжительность оттаивания в зависимости от диаметра бревен составляет 4-10 ч при влажности заболони 90-100% (в практике оттаивание бревен производится в течение одной смены 7-8 ч.).

Проваривание прим. в фанерной промышленности для обработки кряжей или чураков перед лущением. Различают проваривание древесины по мягким и жестким режимам. Мягкие режимы хар-ся темп-рой обраб. среды (воды) 35-45 ^оС и большой длительностью обработки, необходимой для полного оттаивания и последующего прогрева древесины по всему объему до темп-ры близкой к темп-ры среды. Преимущество: равномерная темп-ра древ. при лущении и высокое кач-во шпона. Недостаток – потребность в больших производственных площадях. Жесткие режимы – выс. темп-ра среды (70-80 ^оС) и малые сроки обработки, при к-ых происходит полное оттаивание чураков с доведением темп-ры на окр-ти карандаша до 15-20 ^оС.Чураки после выгрузки из бассейна необх выдержать в помещении. С точки зрения кач-ва лущения жесткие режимы менее предпочтительны, но при их применении существенно умен. производственные площади, необходимые для размещения оборудования. Проваривание производят в варочных бассейнах различных конструкций.

Пропаривание применяют в спичечной пром-ти (оттаивание чураков перед лущением), в производстве строг. шпона (нагревание ванчесов перед строганием) и в произ-ве изделий из древесины (обработка заготовок перед гнутьем или прессованием). В спич. пром-ти осн. сырье – древесина осины. Кач-во ее лущения получается удовлетворительным при любой темп-ре выше нуля. Тепл. обработку проводят т-ко в зимнее время, используя пропаривание. Оборудование – парильные ямы с механизированной цепной загрузкой и выгрузкой. Для пропаривания ванчесов применяют парильные автоклавы. Недостаток автоклавного пропаривания, то, что поверх. Зоны ванчесов подвергаются возд-ию повыш. темп-ры, в рез-те чего наблюдается сниж.прочности и потемнение древесины. Вместо парильных ям м-но исп-ть парильные камеры.