Механизм процесса сушки. Кривые сушки
Преимущественно в д/о пром-ти применяют конвективную сушку. Основными ее признаками, хар-ми особ-ти процесса, явл. уровни нач. влажности мат-ла и темп-ры среды. Процессы сушки м.б. разделены на две группы: 1) по уровню нач. влажности древесины – на процессы сушки с нач. влажностью ниже и выше предела насыщения клеточных стенок; 2) по уровню темп-ры среды – на низко- (t<100 оС) и высокотемпературные (t>100 оС) процессы.
Низкотемпературный процесс. Нач. влажность Wн<Wп.н.. Этот случай является типичным случаем десорбции влаги в воздухе из древесины, стремящейся приобрести устойчивую влажность. Десорбция начинается с поверхностных слоев высушиваемого сортимента. Под д-ием возникшего при этом градиента влажности происходит перемещение влаги изнутри на пов-ть, что вызывает в дальнейшем снижение влажности всего сортимента. Темп-ра пов-ти мат-ла tп вначале быстро, а затем медленно повышается, приближаясь к темп-ре среды. Темп-ра центр. зоны сортимента при нач. прогреве ниже темп-ры пов-ти, а во время сушки постепенно выравнивается с ней. В периоде сушки движ-ие вл-ти опред. влагопров-тью. Интенсивность умен. влаги сначала достигает наибольшей величины, после постепенно падает, а вл-ть древ. стремится к устойчивой вл-ти.
Низкотемпературный процесс. Нач. влажность Wн>Wп.н.. Процесс сушки начинается с испарения своб. влаги, находящейся поверхностном слое древесины. После испарения своб. влаги из этого слоя, м/у внутр. слоями и пов-тью появл. разность капиллярных давлений, обеспечивающая перемещение своб. влаги к пов-ти по мере ее испарения. Вначале перемещение из ближних слоев древесины, при этом вл-ть нах-ся на постоянном уровне близком к Wп.н.. Ск-ть сушки в этом периоде процесса постоянна и определяется интенсивностью испарения с пов-ти. Таким образом, по мере удлинения пути своб. влаги, ск-ть перемещения пониж. и наступает момент, когда она становится меньше возможной ск-ти испарения. Темп-ра пов-ти материала в период подогрева быстро повышается, в период постоянной ск-ти сушки сохраняется постоянной, равной пределу охлаждения, а в период падающей ск-ти сушки возрастает, стремясь, при приближении вл-ти мат-ла к равновесной, к темп-ре среды.
Разновидности высокотемпературных процессов. При темп-ре выше 100 оС жидкая влага в древесине не испаряется, а выкипает. Внутри материала развивается избыт. давление и возникает молярный влагоперенос. Выделяют 3 схемы протекания процесса, хар-щиеся кривыми изменения темп-ры в центре сортимента.
Наиболее типичен процесс А, когда темп-ра быстро возрастает, держится долгое время на уровне выше 100 оС. В конце процесса она повыш., стремясь к темп-ре среды. Стабильность темп-ре на уровне равном 100 оС, показывает то, что внутри древесины образуется устойчивое избыт. давление. Такой процесс называется типично высокотемпературным. Примером такого процесса явл-ся сушка древесины с нач. вл-тью Wн>Wп.н. в среде перегретого пара при атм. давлении. Температура достигает предела охлаждения. Одновременно с пов-ти сортимента начинается испарение влаги, вл-ть пов-го слоя опускается ниже Wп.н., а его темп-ра поднимается выше 100 оС. М/у пов-тью и центр. зоной сортимента образ. перепад темп-р и образуется тепловой поток, энергия к-го затрачивается на кипение своб. влаги внутри мат-ла. Т.о. образуется избыт. давл. и пар выходит ч/з капилляры подсуш. зоны в окр. среду, захватывая с собой и воздух из полостей клеток. Содержание во внутр. зонах сортимента своб. влаги, препятствует поднятию темп-ры выше точки кипения. Кривая Б – темп-ра на среднем этапе процесса стабилизируется на уровне темп-ры смоченного термометра. Кривая В отличается отсутствием уч-ка стабилизации темп-ры, но наблюдается ее непрерывный, постепенно замедляющий подъем от t0 до tc.
Квазивысокотемпературные процессы. Процесс, протекающий при непрерывно повышающейся температуре мат-ла, характерен для случаев, когда нач. вл-ть мат-ла ниже предела насыщения клет. стенок. Т.к. связанная влага не кипит, устойчивого молярного потока влаги не наблюдается и процесс лимитируется влагопроводностью.