ПРОБЛЕМЫ СУШКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Аннотация. Необходимость сушки древесины обусловлена несколькими причинами, характерными для лесных продуктов. В связи с высокой энергоемкостью сушки, важное значение имеют и технология и оборудование для сушки лесоматериалов.

Ключевые слова: сушка древесины, энергия сушки, применяемое оборудование.

Сегодня можно однозначно утверждать, что сушка лесоматериалов будет неизменно развиваться, и это обусловлено рядом причин. Но все они предопределены биологической природой древесины, подверженностью ее к изменению качественных и физико-механических характеристик под воздействием влажности и положительных температур.

Можно говорить о следующих причинах необходимости сушки древесины: повышение качества обработки изделий, отсутствие коробления, сохранение прочности древесины; сохранность физико-механических свойств и качественных характеристик при длительном хранении древесины; транспортные ограничения на перевозку влажной древесины, вследствие снижения полезной нагрузки на рейс на 30 40%.

Сушка древесины заключается в испарении из нее влаги. Для испарения 1 кг. воды требуется 0.66 кВт ч тепловой энергии. Отсюда следует, что повышение эффективности сушильных устройств заключается в приближении затрат энергии на сушку древесины у этих устройств к 0.66 кВт ч тепловой энергии. На наш взгляд наиболее предпочтительны при сушке лесоматериалов камеры с горизонтально-поперечной циркуляцией сушильного агента [1].

На протяжении нескольких лет в ПГТУ велась работа по оптимизации конструкции такой камеры. Полученная конструкция была запатентована, на IV Российском Форуме «Российским инновациям - российский капитал» в 2011

году в г. Оренбург камера заняла второе место и была награждена серебряной медалью в номинации «Энергоэффективность, энергосбережение». Вероятно, на сегодняшний день это лучшая камера из сушильных устройств подобного типа [2] и дальнейшее усовершенствование ее конструкции проблематично.

Нужен поиск новых технических решений в этом направлении. Более 30 лет ведутся работы по исследованию СВЧ - полей применительно к сушке лесоматериалов. Наивысший результат, который получен сегодня - камера «СВЧ - лес».

Установка для сушки древесины СВЧ - лес

Рисунок 1 - Установка для сушки древесины СВЧ - лес

Объем загрузки древесины в установку - 6-9 куб. м.

Размеры штабеля (предельные (ДхШхВ) - 6,2x1x1,8 м.

Время сушки бревен и бруса (порода сосна) от влажности 80% до влажности 18% - 22

часа.

Производительность 160-200 м3 бревен или бруса в месяц.

Затраты электроэнергии на сушку бревен и бруса 180-230 кВтч/мЗ.

СВЧ генератор - 50 кВт, 915 МГц.

Электропитание: 380В, 50 Гц, 45-70* кВт.

Масса установки 9 тонн.

Потребная площадь 3x17 м.

Существенным недостатком установки является высокая (18%) конечная влажность лесоматериалов. Попытки снизить влажность приводили к обугливанию древесины и к желаемым результатам не привели.

В ПГТУ были созданы действующие модельные установки [3,4], эксплуатация которых показала, что статический характер распределения магнитного поля приводит к образованию в древесине зон концентрации СВЧ - поля и обугливанию лесоматериалов.

Распределение магнитного поля в камере

Рисунок 2 - Распределение магнитного поля в камере

Был предложен вариант «перемешивания» СВЧ - поля, т.е. изменения его направления относительно древесины и величины.

Это достигалось путем вращения пачки лесоматериалов в корпусе, или корпуса относительно пачки. Кроме того в волноводах устанавливались вращающиеся экраны, работающие по принципу открыто - закрыто и меняющие величину поля во времени.

Опытные сушки лесоматериалов в этих камерах показали хорошие результаты. Конечная влажность лесоматериалов достигала 4%, изменения цвета не происходило, внутренние и наружные трещины в древесине отсутствовали.

Недостаток камеры, значительная энергоемкость вращения лесоматериалов или корпуса. Этого недостатка лишена камера типа ИНФЕРНО с волноводами кольцевидной формы (9 штук) имеющими вращающиеся экраны для обеспечения пульсации (изменения величины) СВЧ - поля.

схема камеры типа ИНФЕРНО а) вид сбоку б) разрез камеры в плоскости волновода

Рисунок 3 - схема камеры типа ИНФЕРНО а) вид сбоку б) разрез камеры в плоскости волновода;

  • 1 - магнетроны; 2 -волноводы; 3 - корпус; 4 - основание, 5 - загрузочный люк;
  • 6,7 - экраны.

Вращение корпуса камеры или лесоматериалов в процессе сушки не происходит, что снижает энергоемкость процесса сушки.

В настоящее время авторами статьи исследуется возможность использования установки ИНФЕРНО для борьбы с биологическими вредителями древесины. Подана заявка на патент, проводятся

экспериментальные исследования воздействия СВЧ - полей насекомых, производящих биологические повреждения древесины. О результатах этой работы будет сообщено позднее в последующих материалах Международной научно - практической конференции.

Список литературы

  • 1. Чемоданов А.Н., Христофорова Н.С. Сушильная камера периодического действия с горизонтально - поперечной циркуляцией. Патент РФ №93950, 2010.
  • 2. Чемоданов А.Н., Борисова Н.С., Касаткина А.С., Инородцева Н.А. Проблемы сушки лесоматериалов. Science and World - №1(5), 2014 с. 135-137.
  • 3. Чемоданов А.Н., Галимов А.В., Михайлов А.Ю. СВЧ - вакуумная камера для сушки оцилиндрованных бревен. Патент РФ № 2490570, 2013.
  • 4. Чемоданов А.Н., Инородцева Н.А. СВЧ - камера для сушки шпона. Патент РФ № 253179, 2014.

Минина Екатерина Александровна, магистрант 1 курса института леса и природопользования Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола. РФ

Казанцев Сергей Алексеевич, бакалавр 3 курса института леса и природопользования Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола, РФ

Научный руководитель - Чемоданов Александр Николаевич, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой деревообрабатывающих производств Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола, РФ

УДК 630*375

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >