Ультразвуковая сушка древесины своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 05.10.2024

Процесс сушки заключается в удалении влаги из материала. Обычно это осуществляется за счет нагревания. Сушка твердых, сыпучих и других материалов распространена в самых разнообразных технологических процессах. В большинстве случаев в качестве теплоносителя используется нагретый воздух. Но при сушке многих химических продуктов, биологических объектов, удобрений, нельзя проводить сушку при повышенных температурах, т. к. вещества либо разлагаются, либо теряют свои бактерицидные свойства.

Когда нельзя допускать повышения температуры при сушке, сушку осуществляют под воздействием ультразвуковых колебаний.

6.4 Процессы акустической сушки

(Хмелёв В.Н., Попова О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: научная монография/ Алт. гос. Техн. Ун-т. им. И.И. Ползунова. — Барнаул: изд. АлтГТУ, 1997. — 160 с.)

В большинстве случаев в качестве теплоносителя используется нагретый воздух. Но при сушке многих химических продуктов, биологических объектов, удобрений, нельзя проводить сушку при повышенных температурах, т. к. вещества либо разлагаются, либо теряют свои бактерицидные свойства.
Когда нельзя допускать повышения температуры при сушке, сушку осуществляют под воздействием УЗ колебаний. Первые результаты были получены еще в 1955 г. П. Грегушем (Венгрия). На частоте 25 кГц он получил ускорение сушки мокрого хлопкового волокна. Позже им же было получено УЗ ускорение сушки древесины.

Процесс сушки состоит из двух основных период. Первый заключается в испарении влаги с поверхности материала и диффузии пара в окружающее пространство. Испарение влаги приводит к тому, что в материале создается градиент влажности, в результате чего влага из внутренних слоев начинает перемещаться на поверхность. Это и есть второй период.

УЗ воздействие высокой интенсивности позволяет интенсифицировать оба периода процесса сушки [27].
В течение первого периода сушки колебания позволяют уменьшить толщину гидродинамического пограничного слоя. В УЗ поле гидродинамический пограничный слой может быть существенно меньше диффузионного. Это значит, что колебания проникают внутрь диффузионного слоя, турбулизируют его, тем самым ускоряют процесс испарения. Наряду с уменьшением толщины пограничного слоя УЗ метод сушки обладает еще одним важным преимуществом — колебания проникают в материал и создают в нем быстро сменяющиеся зоны повышенного и пониженного давления, что интенсифицирует процессы переноса влаги из глубинных слоев к поверхности во втором периоде сушки. Другими действующими факторами УЗ воздействия являются (Рисунок 6.5): уменьшение вязкости жидкости под действием колебаний, что способствует переносу влаги из глубинных слоев к поверхности; выдавливание влаги из материала кавитационными пузырьками, возникающими в жидкости под действием колебаний; радиационное давление, выдавливающее жидкость из материала и др.

Меньшие энергетические затраты УЗ сушки, по сравнению с конвективной, объясняются тем, что жидкость с поверхности удаляется не только за счет испарения (что требует значительных энергетических затрат на осуществление фазового перехода), но и за счет УЗ распыления в виде аэрозоля (без фазового перехода), который возникает в результате высокоинтенсивных упругих колебаний ультразвуковой частоты.

Поэтому УЗ сушка при сопоставимой мощности энергетического воздействия протекает в несколько раз быстрее по сравнению с конвективной сушкой [3]. Известны запатентованные способы сушки капиллярно-пористых материалов в УЗ полях высокой интенсивности [45], подтвердившие следующие преимущества акустической сушки:

— высокая интенсивность процесса при меньших затратах энергии;
— возможность обеспечения качественной и эффективной сушки при низких температурах или, что принципиально, без повышения температуры.

Таким образом, основными действующими факторами являются:

Уменьшение вязкости жидкости под действием УЗ способствующее ускоренному перемещению влаги по капиллярам из глубины тела на поверхность.
Колебания пузырьков газа, находящихся в жидкости, которые, выдавливают влагу из капилляров.
Радиационное давление, направленное в капиллярах из жидкости в газ, которое перемещает столбик жидкости капилляра, перемещая его к поверхности.

Сушка в УЗ поле происходит без нагрева материала. Именно поэтому это единственный способ сушки термочувствительных и легко окисляющихся материалов. Этот способ по скорости отличается от обычных методов. Например, при сушке силикагеля при начальной влажности 25%, интенсивности излучения в 152 дБ, на частоте 8 кГц, t=15 мин — полное высушивание. На рисунке 6.6 представлены зависимости по производительности процесса сушки этилцеллюлозы.

Сравнение с вакуумной сушкой и сушкой нагретым воздухом (92°C): за это же время удалось удалить только содержащейся влаги.
При сушке ферментов (не выдерживающих 40°C) процесс в акустическом поле занял 14 мин и скорость в сравнении с вакуумным методом повысилась в

Особенности акустической сушки (требования к аппаратуре).

Существует нижняя граница интенсивности, при которой начинается заметное ускорение процесса (порядка 130. 145 дБ).
Нет зависимости скорости сушки от частоты в диапазоне от 2 до 25 кГц.
Наиболее эффективна сушка для тонких слоев (порядка

Рассмотрим практические схемы сушилок(Рисунок 6.7)

Рисунок 6.7 — Практические схемы сушилок

Основные — это звукофицированные сушилки с кипящим слоем для сушки порошкообразных веществ, сушилки барабанные и вибрационные.

Рассмотрим конструкцию сушилки с кипящим слоем. В вертикальном цилиндре в боковой и верхней части установлены излучатели.

По мере высыхания частицы становятся легче, поднимаются по верхней перегородке и ссыпаются в бункер. Удаление влажного воздуха производится через верхний патрубок.

Выбираем материал для строительства будущей камеры

Первое с чем нужно будет определиться при изготовлении конвективной сушильной камеры, это материал из которого вы будете изготавливать саму камеру. Из наиболее подручных и доступных средств можно рассмотреть следующие:

Кирпич, его преимущества это доступность, прочность и долговечность. К недостаткам стоит отнести большие затраты на строительный материал и на прогрев камеры. Особенно большие затраты на прогрев холодной камеры в зимнее время года. Но если камера работает постоянно, не успевая остывать, то этот недостаток не столь серьезен;
Сэндвич панели. Этот материал используется во многих сушильных камерах. Его сложнее будет достать, но монтаж помещения будет гораздо проще;
Можно также использовать железнодорожный контейнер, тогда его надо будет утеплить пенопластом и оббить вагонкой или профлистом.

Заливаем пол

Первое с чего нужно начать, это разметить площадку для нашей камеры. После этого углубляемся на 15-20 см в землю и бетонируем площадку. Бетон заливаем с тем условием чтобы наша камера была выше уровня земли на 5 а лучше 10 см. Тогда вода не будет попадать в камеру извне.

При монтаже камеры из кирпича, под стены делается отдельный дополнительный фундамент до 0,5 метра.

При заливки площадки нужно учесть слив под воду от сушки и отверстия под защиты от падения пакетов на ворота или стену камеры. Про это я подробно писал в своей книге. Не забываем делать небольшой уклон для того чтобы не накапливались лужи в камере во время сушки.

Заливается площадь с учетом чтобы после монтажа с каждой стороны бетонная площадка выступала на 40-60 см. Это делается чтобы дождевые воды и вода от сушки не подмывала под стенами камеры.

Многие при изготовлении сушилок планируют загрузку на специальных тележках. С одной стороны это эффективно, так как загрузка осуществляется быстро. С другой саму телегу долго нужно загружать и разгружать. Вывод, перед заливкой пола нужно продумать технологию загрузки, и при необходимости во время заливки уложить рельсы.

Монтируем стены

При монтаже стен учитываем максимальную длину и ширину загружаемых материалов в камеру и делаем припуск на загрузку. К примеру будем грузить 6 метровый пиломатериал, значит с припуском он будет 6,1 м. Делаем припуск на загрузку и у нас получается камера минимум 6,3 метра.

Высоту камеры рассчитываем из высоты загружаемых пакетов пиломатериала, припуска до фальш потолка (20-30 см) и высоты вентиляторов. Если делается небольшая камера для использования в домашних условиях, то высоту нужно подбирать с тем учетом, чтобы весь объем был заполнен доской.

Место под установку вентиляторов предусматриваем при монтаже стен. Если это кирпичная стена, то вкладываем двутавр, если это сэндвич панель, то металлические столбики нужно устанавливать с учетом того что вам нужно будет делать фальш потолок.

Не забываем и про шибера, их нужно предусмотреть в стенах на уровне фальш потолка.

При монтаже стен нужно не забыть и про будущее отопление, поэтому делаем пристроечку для печи и расширительного бака.

Режимы работы сушильной камеры

Камерная сушилка для древесины не подразумевает сильного нагрева при обычном режиме работы. А полный цикл работ, связанных с высушиванием одной партии древесины, можно разделить на несколько этапов.

Первый этап длится от 15-ти до 20-ти часов. В течение этого периода воздух в камере прогревается до 45Со. Вентиляция не включается, а на стенах помещения выпадает конденсат.

Третий этап длится до достижения требуемого конечного уровня влажности во внутренней структуре древесины (8…12%). В это время температура воздуха повышается до 55 Со, вытяжные заслонки полностью открываются, а вентиляторы работают на полную мощность.

После того как влажность достигнет требуемых показателей, следует прекратить подачу тепла. Вентиляторы должны остаться включенными еще на 24 часа. В результате этой тепловой обработки вы получите сухую древесину, полностью готовую для использования во время столярных или строительных работ.

В современных условиях производства сухих пиломатериалов наибольшее распространение получили конвективные сушильные камеры. В конвективной сушилке поток воздуха, создаваемый вентилятором (-ми), передаёт тепло от теплообменников к высушиваемой древесине. Тот же поток воздуха переносит испарившуюся влагу из древесины посредством приточно-вытяжной вентиляции за пределы сушильной камеры.

Имеются несколько вариантов создания конвективной сушильной камеры на основе 40-футового морского контейнера (фото 1). Контейнер представляет собой цельнометаллическую конструкцию, имеющую двухстворчатую герметично закрывающуюся дверь. Дверь расположена на торцовой стороне контейнера, и открывается на всю ширину. Стены и потолок контейнера выполнены из стального профильного листа и стальной рамы. Пол контейнера покрыт листами бакелитовой (влагостойкой) фанерой толщиной 30 мм по стальным поперечным балкам. Внутренние размеры 40-футового стандартного контейнера: длина — 12093 мм, ширина — 2350 мм, высота — 2372 мм. Вес контейнера — 3600 кг. Кроме того, существуют 40-футовые контейнеры большей вместимо-сти за счёт увеличенной высоты (высота внутри — 2693 мм). Это так называемые высокие контейнеры (High Cube). Отличить высокий контейнер от стандартного можно по жёлто-черной полосе, нанесённой на раме над дверью контейнера. В процессе сушки древесины температура среды в камере достигает 70-80 °С. Температура окружающего воздуха может составлять от -20 до -30 °С. Большой перепад температур является предпосылкой истечения тепла сквозь металлические ограждения контейнера. Поэтому необходимо провести теплоизоляцию (утепление) ограждающих конструкций контейнера. Для хорошей теплозащиты контейнера достаточный слой утеплителя — 100-120 мм. Теплоизоляция проводится снаружи ограждений контейнера. В качестве утеплителя можно применить жёсткие минераловатные плиты (типа УРСА, Нобасил, Роквул). Снаружи утеплённый контейнер обшивается профильным металлическим листом. Обшивку можно произвести и другими плоскими материалами, такими, как фанера либо плоские асбоцементные листы. В зависимости от необходимого объема загрузки камеры можно построить следующие сушильные камеры на основе контейнера: КСК-10, КСК-15, КСК-20, КСК-30. Характеристика сушильных камер типа КСК указана в таблице 1.

Читать также: Крепление плазмы на стену

Сушильная камера КСК-10

Рис. 1. Конструкция сушильной камеры КСК-10

Конструкция сушильной камеры КСК-10 представлена на рис. 1. Контейнер разделяется стенкой на сушильную камеру и операторскую. Сушильное пространство камеры, где размещается штабель пиломатериалов, отделено экраном от рециркуляционного канала, в котором размещено оборудование сушильной камеры. Для организации циркуляции воздуха в камере применён осевой вы-сокопроизводительный вентилятор (D=800 мм, N = 3 кВт). В качестве циркуляционного оборудования камеры может быть также применён вентилятор с электродвигателем, который вынесен за пределы сушильной камеры. При этом используется обычный общепромышленный электродвигатель. В камере же с таким вентилятором возможно проведение процесса сушки любыми режимами, в том числе и высокотемпературными. Высокотемпературный режим сушки сегодня особенно актуален при проведении фитосанитарной обработки методом термообработки. Для теплоснабжения в сушильной камере могут быть применены водяные либо паровые теплообменники, электрокалорифер (-ры). Также обогрев может осуществляться горячим воздухом, например, от воздухонагревателя, работающего на отходах деревообработки. Теплообменники собраны по высоте в стенку и расположены напротив вентилятора для интенсивного съёма тепла с их поверхности.

Сушильная камера КСК-15

При использовании всего пространства контейнера под сушильную ка-меру объём загрузки пиломатериалов составит 15 м3. В сушильном пространстве размещаются штабеля длиной 6,1 м и 4,1 м (либо другой длины с общей длиной 10 м). При использовании высокого контейнера объем загрузки камеры может составлять 17-18 м3.

Сушильная камера КСК-20

В тех случаях, если по технологии необходимо просушивать пиломатериалы только длиной 6,1 м, длины контейнера не хватит для размещения в нём двух штабелей пиломатериалов и оборудования. В этом случае приемлемо следующее решение. Технологическое оборудование (вентиляторы, теплообменники, воз-духоводы и др.) размещаются в отдельном пристрое — технологическом модуле. В 40-футовом контейнере удаляется торцовая стенка, и технологический модуль с оборудованием присоединяется к корпусу контейнера. При использовании высокого контейнера объём загрузки камеры увеличивается до 22-24 м3.

Сушильная камера КСК-30

Два корпуса контейнеров можно соединить боковыми сторонами. Боко-вые стенки контейнера (у одного левая, а у другого правая) удаляются. Половинки соединяются в единый корпус под сушильную камеру с объёмом загрузки 30 м3. Построенная из 40-футового контейнера сушильная камера может быть подключена к существующей котельной предприятия (водогрейная или паровая котельная), либо к автономному источнику тепла. Это может быть водогрейный котёл, работающий на различных видах топлива (дрова, газ, уголь, дизельное топливо, электроэнергия). Сушилка из контейнера может быть установлена, в том числе, и вне производственных помещений на ровной площадке (на песчано-щебеночной подготовленной подушке). Сушильная камера из контейнера может быть без особых трудностей перенесена с одного места производственной площадки на другое либо на другую производственную площадку. Простота конструкции, лёгкость в монтаже оборудования, а также в утеплении позволяет рассматривать переделку 40-футового контейнера как экономичный вариант создания сушильной камеры.

Сушка древесины является неотъемлемым этапом при подготовке качественных пиломатериалов для последующего строительства. Но стоимость оборудования для осуществления этого процесса не так уж и мала, поэтому многие пытаются сконструировать самодельные сушильные камеры для пиломатериалов.

Конечно, такая целесообразность может возникать только в том случае, если у этого предпринимателя имеется материал для изготовления сушилки.

Сушильные камеры из контейнера — плюсы и минусы

Например, нередко встречаются сушильные камеры из контейнера для перевозок больших объемов грузов морским или автомобильным транспортом. Он является достаточно надежной основой для изготовления качественной сушильной установки.

Но чтобы пиломатериал получил необходимые характеристики и при этом не изменил своих геометрических параметров, не растрескался, кроме поддержания необходимой температуры, важно выдерживать влажность и одновременно контролировать процесс сушки, чтобы не передержать древесину.

Цены на сушильные камеры из контейнера

Самой дешевой составляющей, в основном, обходится контейнер. Так же нужно приобрести и установить, нагревательные элементы, тепловые узлы, вагонеточную платформу, калориферы и т.д.

Читать также: Можно ли зарядить необслуживаемый автомобильный аккумулятор

Цена на камеры объемом :

33 куб.- 300 -400 тыс. руб.
67 куб. — 500 — 700 тыс. руб.
76 куб. — 800 — 900 тыс. руб.
86 куб — 1 050 000 — 1 150 000 руб.

Окончание строительства камеры

Монтаж дверей

Устанавливаем нужные двери, можно сделать распашонки или как двери подвешенные на двутавре. Для небольших камер лучше не заморачиваться и сделать обычные распашонки.

Делаем фальш потолок

По всей ширине фальш потолка вертикально выставляем наши радиаторы. Весь будущий объем воздуха должен проходить только через радиаторы, поэтому все негерметичные места нужно пройтись монтажной пеной.

Перед радиаторами монтируем вентиляторы. Чем лучше у вас будет вентиляция в камере, тем быстрее и качественнее будет сушка досок. При монтаже электросхем нужно учесть что они должны будут работать в реверсе.

Отделка стен сушильной камеры

Если вы остановили свой выбор на кирпиче, то обязательно нужно кирпич отштукатурить, это позволит не рассыпаться ему преждевременно. Металлический каркас сушильной камеры нужно обязательно утеплить, для уменьшения потерь тепла.

Сушилка для дерева своими руками

Помещение, выбранное для обустройства самодельной сушилки, должно обогреваться печью или специально установленным камином. Хорошо, если в помещении будет заранее смонтирован обогреватель. Если такового нет, то не забудьте оставить для него место.

Вот какой проект изготовления домашней сушилки предлагает участник нашего форума.

Имеется капитальный гараж с водяным отоплением, в качестве котла установлена буржуйка на дровах и отработке. Есть труба диаметром 800 мм и длиной 2,2 метра (бывший вентиляционный короб с промышленного предприятия). Идея заключается в следующем: установить герметичные крышки на обоих концах трубы, оставить штуцера диаметром 150-200 мм для подвода и отвода горячего воздуха. Подогрев воздуха осуществляется радиатором (это может быть автомобильная печка). Подача воздуха – настольным вентилятором. В трубу загружается 0,3-0,5 куба пиломатериалов, растапливается печь (температура теплоносителя достигает 90 градусов, думаю, что подаваемый воздух реально прогреть до 50-60 градусов).

Если вы выбрали помещение слишком больших размеров, то пространство, планируемое задействовать под самодельную сушилку, следует сделать изолированным и герметичным. Для этих целей делаются деревянные перегородки, можно использовать утеплитель, кирпич и другие материалы, позволяющие создать в сушилке свой микроклимат. Не забудьте, что в камере необходимо оставить форточку для вентиляции и входную дверь. Ведь у нас не должна получиться избушка без окон и дверей.

Вентиляторы, установленные в помещении сушильной камеры, помогут создать принудительный поток воздуха и сделать процесс сушки более эффективным.

Вентиляторы желательно ставить на пол сбоку от штабеля, чтобы дуло параллельно прокладкам. Помните, что при сушке древесины нужно с каждого кубометра дерева испарить порядка нескольких сотен литров воды.

Для размещения пиломатериалов в сушилке следует установить специальные полки или настилы. Эти изделия можно сделать металлическими – для того, чтобы конструкция смогла выдерживать сравнительно большие нагрузки. Сушить древесину следует до показателей, соответствующих 8–12% влажности. Его замеры осуществляются с помощью специального влагомера.

Нет ни единого деревообрабатывающего предприятия, которое сможет обойтись без процедуры сушки древесины. Чтобы предотвратить возникновение разных дефектов, принято использовать специальную технологию сушки дерева в сушильной камере. Если вы самостоятельно хотите заниматься производством изделий из дерева, вам тоже понадобится сушильная камера для сушки древесины. Сегодня мы поговорим, как правильно её сделать.

Содержание:

Необходимость сушки древесины

Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот материал, который оставил ему его дед.

Важность правильно высушенной древесины – колоссальна! К примеру, если деревянная мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!

Если дверь в дом сделана из чрезмерно пересушенной древесины, то она набухнет со временем, и не сможет закрываться! Если набрана филёнка двери из заготовок, что неравномерно высушены по объёму, то она может лопнуть или её покоробит! Поэтому все заготовки из дерева рекомендуется сушить. К тому же сушка предохраняет материал от поражения дереворазрушающим грибком, предупреждает размеро- и формоизменяемость дерева, улучшает физические и механические свойства древесины.

Сушка древесины является длительной, сложной и дорогостоящей процедурой. Дерево по традиционным технологиям нагревают перегретым паром или горячим воздухом. Просушенную древесину можно перевозить и хранить дольше. К тому же в процессе эксплуатации она не деформируется. Сушку досок производят в паровых камерах, где исключена возможность внутреннего повреждения.

Понятие влажности древесины

Для полного восприятия сути сушильного процесса стоит немного окунуться в теорию. Процедура удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы. Влага может находиться в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях, называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках – связанной внутриклеточной.

Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда стенки клеток отличаются максимальной влажностью при соприкосновении с жидкой влагой, называют пределом их насыщения. Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.

Зависимо от назначения заготовок из дерева, древесину принято высушивать по-разному. Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или музыкальных инструментов).

Транспортная влажность составляет 18 – 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую пору. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.

Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) должна иметь влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, выдерживают колебания по влажности от 8 до 15 %.

Влажность мебельная, зависимо от уровня изделия и использования цельной или клееной древесины, составляет 8 ± 2%, потому что именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристика для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.

Режимы сушки древесины

Зависимо от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В мини сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.

Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:

Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.

По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что предусмотрен по режиму.

Высокотемпературные режимы предусматривают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяют, зависимо от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, что идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.

Понятие сушильной камеры

Камерная сушка является основным способом сушки древесины. Сушильные камеры требуются для высушивания хвойных и лиственных пород дерева до разных категорий качества. Одной из самых популярных и экономичных методик искусственного обезвоживания пиломатериалов является сушка, когда из дерева выводят связанную и свободную влагу с помощью подвода к влажному дереву тепла горячим воздухом и уноса испаренной лишней влаги увлажнившимся и частично охлажденным воздухом.

Сушильная камера представляет из себя полностью готовую установку, что оснащена всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, что широко используются в промышленности. Камера может быть полностью сделана из монолитного железобетона. Её стенки можно выложить из полнотелого красного кирпича, а перекрытие — из монолитного железобетона.

Если используется несколько сушек, их зачастую объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. Зависимо от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.

Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться такими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, что проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.

Оборудование для сушильной камеры для древесины делится на основное и дополнительное. К основному причисляют вентиляторную систему, систему теплоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции и увлажнения, к дополнительному относят дверной утепленный и психрометрический блок, подштабельные тележки, электромотор привода вентилятора.

Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика способна поддерживать на заданном уровне влажность и температуру среды в сушилке. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность – посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.

В системе управления сушкой древесины могут быть предусмотрены возможности дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модуля и использоваться газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.

Виды сушильных камер

В реальной жизни принято использовать следующие виды сушильных камер. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов – туннельные и камерные.

Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого - опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 - 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилен и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.

Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных и вакуумных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.

Конденсационная сушильная камера отличается от предыдущих тем, что влажность, которая возникает в воздухе, конденсируется на специальных охладителях и выходит из процесса сушки вода. Коэффициент полезного действия подобного процесса большой, но цикл длинный, потому что приборы не работают с большой температурой, а также значительны суммарные потери тепла. Конденсационная камера подходит преимущественно для сушки небольших объёмов древесины, или для сушки плотной породы дерева – дуба, бука или ясеня. Большое преимущество таких камер в том, что не нужна котельная, цена сушильной камеры для древесины и себестоимость сушки получается меньше.

Сушильные камеры также классифицируются по методу циркуляции и характеру используемого сушильного агента, типу ограждения и принципу действия. Сушильные камеры периодического действия характеризуются тем, что они могут загружаться полностью для одновременной просушки всего материала, а режим сушки древесины изменяется во времени, в данный момент оставаясь одинаковым для всей камеры.

По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией - устарелые, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильного агента камеры газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.

Процедура сушки древесины

Предварительно до проведения сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Для начала нужно провести расчет сушильной камеры для древесины. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию. Уровень насыщенности среды должен быть для материала с начальной влажностью больше 25% 0,98 - 1, а для дерева с влажностью меньше 25% - 0,9 - 0,92.

Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.

После предварительного прогрева принято доводить параметры сушильного агента сушки до первой ступени режима. Затем можно приступать к сушке пиломатериалов при соблюдении установленного режима. Влажность и температуру регулируют вентили на паропроводах и шиберы приторно-вытяжных каналов.

В процессе работы инфракрасной сушильной камеры для древесины в дереве возникают остаточные напряжения, которые можно устранить промежуточной и конечной влаготеплообработкой в среде увеличенной температуры и влажности. Обработке принято подвергать пиломатериалы, которые высушиваются до эксплуатационной влажности и подлежат механической обработке в дальнейшем.

Промежуточная влаготеплообработка совершается при переходе со второй ступени на третью или с первой на вторую при высокотемпературном режиме. Влаготеплообработке подвергают хвойные породы толщиной от 60 миллиметров и лиственные толщиной от 30 миллиметров. Температура среды в процессе тепловлагообработки должна быть выше на 8 градусов температуры второй ступени, но не выше 100 градусов, при уровне насыщенности 0,95 - 0,97.

Когда древесина достигнет конечной средней влажности можно проводить конечную влаготеплообработку. В данном процессе поддерживают температуру среды на 8 градусов выше последней ступени, но не выше 100 градусов. По окончании конечной влаготеплообработки дерево, прошедшее сушку, нужно выдержать в камерах на протяжении 2 - 3 часов при параметрах, что предусмотрены последней ступенью режима. Затем сушильную камеру останавливают.

Изготовление сушильной камеры

Если вы решили изготавливать изделия из дерева собственноручно, то сушильная камера для дерева вам просто необходима. Однако при строительстве сушилки соблюдать все требуемые нормы. Вам понадобиться камера, вентилятор, утеплитель и нагревательный прибор.

Выстройте сушилку или выделите отдельное помещение, одна стена и потолок которой будут выполнены из бетона, а прочие стены – из древесины, которые нужно утеплить. Для этого принято создавать несколько слоев: первый из них представляет собой пенопласт, второй – деревянные доски, которые заранее принято обворачивать в фольгу.

После этого следует установить нагревательный элемент, который можно изготовить в виде батарей. В батареи воду необходимо подавать из печки, в которой она будет нагреваться до 60-95 градусов по Цельсию. Желательно непрерывно обеспечивать циркуляцию воды с помощью водяных насосов в нагревательном элементе. Также в самодельной сушильной камере для древесины следует разместить вентилятор, который способствует распределению по всей комнате теплого воздуха.

Подумайте, каким способом будет загружаться древесина в сушильную камеру. Одним из вариантов загрузки может быть рельсовая тележка. Чтобы регулировать влажность и температуру в помещении сушильной камеры, нужно использовать в рабочей зоне соответственные термометры - влажный и сухой. Предусмотрите внутри сушилки полки для увеличения рабочего пространства.

В процессе сушки пиломатериала не допускается резкая смена в рабочем помещении температуры, в противном случае это спровоцирует то, что древесина покоробится или в ней возникнут трещины. При возведении сушильной камеры крайне важно соблюдать противопожарные требования. Поэтому в непосредственной близости от сушилки в обязательном порядке установите огнетушители.

И напоследок запомните, что вместо нагревательного элемента в домашних условиях можно использовать электроплитку на две конфорки. Утеплить стены сушильной камеры своими руками можно при помощи деревянной стружки. Можно использовать вместо фольги в камере пенофолом, который способен обеспечить хорошее отражение от поверхности теплоты. В такой сушилке древесина сушится предварительно за 1-2 недели.

Вакуумная сушка пиломатериалов относится к сложному технологическому процессу, в основе которого лежит термическая обработка конструкций из дерева под воздействием вакуумной среды.

Впервые такую методику разработали в начале 1963 года. Итальянский учёный Эрнест Паньоционне доказал, что воздействие вакуума позволяет улучшить эксплуатационные характеристики древесины.

Содержание

Особенности вакуумной сушки древесины

Подобную методику используют для обрабатывания древесины, полученной из лиственных и хвойных пород. У этих растений наблюдаются большое сечение волокна. Тепловую обработку проводят в больших камерах.

Выделяют несколько достоинств данного воздействия. К ним относят:

Увеличенная скорость обрабатывания деревянной основы. Таким образом удается снизить затраты на производственные процессы;
Пониженное давление препятствует образованию трещин, изгибов и каких-либо дефектов;
Герметичность процессов предотвращает рост и размножение патогенной микрофлоры;
Простая эксплуатация оборудования с сушильными камерами позволяет контролировать технологический процесс дистанционно. Таким образом удается самостоятельно контролировать скорость сушки и время её проведения;
Безопасность. Процесс обработки пиломатериалов в больших сушильных камерах не приносит вреда окружающей обстановке.

Не стоит забывать о минусах подобной процедуры. Они заключаются в следующем:

Большие затраты. Для бесперебойной работы оборудования потребуются большие объема электрической энергии, стоимость которой может приятно удивить;
Высокая стоимость конструкции. В среднем цена на вакуумные сушилки для древесины варьируется в пределах от 370 000 рублей до 1 000 000 рублей;
Минимальный объём камеры. При использовании подобного способа сушки не удаётся обработать большое количество пиломатериала за один раз.

Выделяют несколько режимов работы данного устройства. Они включают в себя:

Мягкий. Его применяют для обрабатывания материалов с целью сохранения прочности и физических свойств древесины;
Нормальный. Термическая обработка позволяет изменить окраску волокон массива, а также изменить его критерии износоустойчивости;
Форсированный. Окраска пиломатериалов приобретает темный окрас, а внутреннее содержимое становится хрупким.

Специалисты рекомендуют учитывать разновидность древесины, размер элементов, уровень влажности и свойства вакуумной сушилки.

Если внутреннее содержимое массива имеет уровень влажности более 25%, то проводить сушку необходимо при соблюдении температурного режима не выше 110 градусов.

Благодаря вакуумной сушке удаётся добиться следующих показателей влажности. К ним относят:

Мокрые волокна. В них уровень влажности составляет более 55%;
Воздушно — сухие. В данном случае процент влаги внутри волокон составляет 10-25 %;
Комнатно – сухие. При измерении уровня влажности наблюдают коэффициент не выше 12%;
Абсолютно сухие. В этих пиломатериалах не наблюдают влаги.

Определить влагу можно по весу пиломатериалов и состоянию их стружки. В ходе расчётов этих показателей рекомендуют учитывать коэффициент остаточного напряжения досок и показателей перепадов влажности.

Как проходит сушка древесины

Вакуумная сушка древесины осуществляется при соблюдении 3 этапов.

Начальный. Здесь осуществляется поверхностная обработка пиломатериалов. Сушка осуществляется при помощи прогревания без применения вакуума. Температура внутри камеры подбирается индивидуально с учетом разновидности древесины, её толщины;
Сушение. Здесь применяется специальная помпа, которая позволяет быстро удалить воздушные массы из закрытого пространства. Благодаря этому удается равномерно распределить влагу внутри древесных волокон. Вакуумная помпа позволяет предотвратить деформацию и растрескивание внутреннего содержимого. Излишки жидкости быстро испаряются или выводятся через специальные каналы;
Кондиционирование. В данном случае доски начинают равномерно охлаждаться. Таким образом им удается передать прочности и выносливости. На этапах кондиционирования сокращается риск деформации. После остывания пиломатериалы аккуратно извлекают из вакуумной емкости.

Контролировать работоспособность устройства можно при помощи специальных датчиков и панели управления на корпусе оборудования. Таким образом удается сохранить эксплуатационные характеристики досок.

Предварительно рекомендуется правильно настроить уровень давления, которое будет влиять на состояние деревянных изделий. Например, для сушки дуба, толщина которого превышает 30 мм подбирают температуру не менее 85 градусов.

Объём давления должен быть не более 520 кг на 1 кв. м. Сушить пиломатериалы из этой древесины будут на протяжении 30 дней.

Для чего предназначена сушильная камера

Современные сушильные камеры для пиломатериалов выполненный в виде сложной установки, задача которой направлена на равномерное прослушивание деревянных материалов после их погружения. Внутри емкости удаётся достичь пониженного давления и нужной температуры.

Такое оборудование помогает сократить уровень теплопотерь в процессе обработки досок и окраску внутреннего содержимого. Современные конструкции сушильной камеры имеют гидравлический пресс.

Эти детали помогают сохранить форму пиломатериала в процессе их термической обработки. Наличие пресса позволяет сократить уровень деформации деревянных заготовок и избавиться от серьезных дефектов.

Устройство сушильной камеры оснащено автоматизированным механизмом. Таким образом работать с подобным оборудованием достаточно просто. В конструкции изделия предусмотрены следующие элементы:

Автоматизированная система контроля. Благодаря этому механизму удается задать необходимый режим для правильной вакуумной сушки;
Автоматизированный дисплей. В меню данной конструкции отображаются показатели температуры, уровня влажности;
Световые точки. Благодаря им удаётся избежать неправильной работы устройства, а также предупредить об окончании работы.

Эксплуатационные характеристики модели зависят от её производителя. Наличие дополнительных опций позволяют расширить функционал конструкции.

Содержание:

Необходимость сушки древесины

Понятие влажности древесины

Режимы сушки древесины

Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.