Принцип работы вакуумной установки для сушки древесины. Сушильная камера для древесины своими руками

Для качества любого типа строения, важно, чтобы используемые материалы также были качественными и долговечными. А когда речь идет о древесине, то она должна быть сухой, прочной и устойчивой к гниению.

Чтобы наделить дерево такими свойствами, его нужно просушить. Но покупка оборудования для осуществления термической обработки древесины весьма дорогостоящее, поэтому многие умельцы пытаются собрать собственную.

Сушильная камера для пиломатериалов своими руками может быть выгодна по деньгам, но она далека от совершенства. Такие показатели как 6% влажности за пару дней при менее 1% брака в ней явно недостижимы, так как сборка обычно выполняется из подручных средств без использования датчиков и различных умных систем контроля различных параметров дерева, а самое главное практически без опыта создания сушильных камер.

Особенности сушильных камер произведенных своими руками

Самодельная сушильная камера представляет собой помещение, в котором установлен обогреватель. А теперь стоит задуматься, если для сушки 1 куб. м будет требоваться как минимум 16 кВт энергии, то сколько потребуется в течение 3-4 недель (это обычно стандартное время сушки в подобных камерах. Затраты могут во много раз превысить цены самих материалов. Плюс ко всему, при несоблюдении температурных режимов, некачественном прогреве по длине и не осуществляя контроль за процентом влажности доски практически в 100% случаев деформируются, из-за чего с ними становится очень сложно работать.

Конструкция подобных камер должна быть реализована с помощью детальных просчетов. При несоблюдении технологий случаются различные аварии. Например корпус камеры под действием вакуума может сжаться как алюминиевая банка и другие моменты часто опасные для жизни рабочих.

Так же необходимо учесть источник получения энергии. Работа от электричества дорогостоящая. Эффективнее реализовать работу сушильной камеры на дровах с помощью твердотопливного котла.

К бесспорным плюсам относится возможность существенной экономии средств. Так как качественная камера, приобретение часто дорогостоящее. Но ожидаемая экономия может на деле обернуться существенными убытками.

Плюсы

Причин тут множество.

Например:

• задача самостоятельного изготовления сушильной камеры весьма сложна. Для её решения потребуется закупка исходных материалов, необходимого оборудования. И, самое главное, наличие в штате специалистов, способных выполнить все необходимые расчёты, и возвести данный объект;
• малейшие неточности в расчётах и технологии возведения объекта могут привести к существенному росту объёма брака. А это прямые убытки, нарушение сроков поставки, падение деловой репутации и имиджа предприятия. Более того, эти ошибки могут привести к разрушению самой камеры (например, вакуумная камера «сложится», как консервная банка);
• существенно больший расход электроэнергии.

Пример.

Для сушки кубометра пиломатериалов в самодельной камере требуется в среднем не менее 16 кВт. Посчитайте месячный расход (даже при 8-часовом рабочем дне и 5 дневной рабочей неделе).

• параметры готовых пиломатериалов, которые обеспечиваются вакуумными камерами, изготовленными специализированным предприятием (например, степень влажности в 6%, достигаемая за двое суток работы, или процент брака, не превышающий 1%), практически недостижимы в самодельных устройствах.

Возможные варианты конструкции

Если объективный анализ показал, что компании по силам решить все предстоящие сложности, связанные с изготовлением, пуско-наладочными работами и последующей эксплуатацией, можно заняться детальной проработкой данного вопроса.

Для этого предстоит ответить на несколько вопросов:

• какой режим сушки будет в ней реализован (от этого зависит требуемая температура в камере): низкотемпературный или высокотемпературный;
• её будущее устройство (сборно-металлическая, либо построенная из существующих стройматериалов (бетон, кирпич, блоки, иное);
• место установки (отдельностоящее здание, участок территории цеха). Так как от подобного решения зависит просчёт последующих работ (фундамент, прокладка инженерных коммуникаций, доставка сырья и т.п.);
• вариант загрузки (вилочный погрузчик, рельсовая тележка);
• вариант подачи тепла (горячий воздух, лучистая энергия, перегретый пар, электроток, иные варианты);
• определиться с потребным оборудованием для будущей печи (основным и вспомогательным).

В первую группу обязательно включают систему увлажнения и вентиляции (приточно-вытяжной), теплоснабжения. Во вторую, психрометрический и утеплённый дверной блоки, электромоторы привода вентиляторов, подштабельные тележки и т.п.

• вариант организации управления процессами (ручной режим, полуавтомат, автоматический режим). В идеале можно предусмотреть дистанционное управление процессами.

Все вышеперечисленные вопросы решаются в контексте выбранного вида сушильной камеры. На сегодня существуют варианты камерные и туннельные (в них реализован конвективный теплообмен).

Первые короче вторых и, чаще всего, для загрузки сырья и выгрузки готовой продукции используется одна дверь. Как правило, выбирают именно этот вариант.

Туннельные предусматривают перемещение материалов в процессе работы по всей длине камеры. Загрузка, с одной стороны. Выгрузка, с противоположной. Данные камеры применяются на крупных предприятиях.

Существуют сушильные камеры конденсационного типа. Они обладают значительными КПД, однако процесс сушки весьма продолжителен по времени (оборудование не способно работать в условиях высоких температур). Это приводит к существенным теплопотерям, и увеличивает потребление электроэнергии.

Существует ещё множество критериев, которые обязательно требуется учитывать при расчётах:

• метод циркуляции агента, применяемого для сушки;
• его характеристики;
• тип выполняемого ограждения;
• принцип действия;
• способ циркуляции.

Каждый из данных вопросов прямо влияет на скорость сушки, возможные объёмы единовременно загружаемых пиломатериалов, характеристики готовой продукции.

Кроме этого требуется обязательно учитывать породу древесины, её исходную влажность, геометрические размеры пиломатериалов.

Внимательный анализ и детальный обсчёт, с высокой степенью вероятности, докажут экономическую целесообразность покупки и установки готовой камеры для сушки. Хотя, в отдельных случаях, изготовление её своими силами тоже может оказаться рентабельным.

Чем можем помочь мы

Компания Фалькон производит вакуумные камеры для сушки древесины почти два десятка лет. Сотрудничество с нами выгодно как для тех, кто собирается самостоятельно изготовить сушильную камеру, так и для желающих приобрести готовое изделие, чтобы иметь гарантированно качественную продукцию в товарных объёмах.

Нашим партнёрам из первой группы мы готовы предложить оборудование и агрегаты, которые необходимы для функционирования камер в ассортименте. Пример, нагревательные панели, теплоносителем в которых является вода.

Они могут устанавливаться в конструкциях любых объёмов, рассчитаны на эксплуатацию в вакуумной среде, способны работать при высоких температурах.

Панели можно подобрать по ряду характеристик:

• по объёму камеры, для которой они приобретаются (мы предлагаем 4 варианта исполнения – для объёмов до 3 кубометров, до 8, до 15, до 21);
• они могут комплектоваться автоматикой в стандартном, максимальном или оптимальном, для заказчика, исполнении;
• по размерам: 2000*3000 или 1500*3000.

Кроме этого мы предлагаем тепловые узлы в полной комплектации, пиролизные котлы, жидкостные НП, полностью готовые к установке вакуумные узлы и автоматику.

Автоматику изготавливаем для камер каждого из типов: Конвективные, аэродинамические, вакуумные и т.д.

Существенными преимуществами приобритения готового решения являются:

• значительная экономия времени (для самостоятельной разработки проекта и его доведения требуется не менее 14 месяцев);
• экономия на внеплановых расходах. Практика показывает, что на доведение рабочих характеристик самодельной камеры до требуемых параметров уходит сумма, сопоставимая (либо превышающая) цену готовой камеры;
• гарантированный выпуск только высококачественной продукции;
• чистая прибыл компания начинает получать сразу после завершения ПНР. Времени на доводку оборудования и характеристик готовой продукции (простой) не требуется.

Если нужно сконструировать вакуумную сушку, то лучше обратиться за помощью профессионалов. Мы занимаемся производством :

• мобильных,
• стационарных,
• высокой эффективности,
• низкого энергопотребления.

Возможно проектирование не только сушки, но также можем поставить новое оборудование за приемлемую стоимость. Работающую как от электричества, так и на отходах производства: горбыль, дрова и т.д.

Для тех, кто умеет считать деньги, экономит собственное время и уделяет первостепенное внимание качеству, доступна широкая линейка вакуумных камер нашего производства, с основными характеристиками которых можно ознакомиться на сайте, в каталоге компании или при личном обращении в ближайший офис.

Так же реализуем более бюджетные варианты из нагревательных пластин. Подробнее можно узнать у менеджера по телефону или email на главной странице.

Статьи по теме:

Содержание Особенности инфракрасной сушки сделанной своими руками Существует множество способов сушки древесины для получения необходимых ее качеств. Одним из известных в народе является инфракрасный метод. Он заключается на действии ИК-излучения на органику, прогревая ее тем самым выпаривая влагу из структуры дерева. По своей сути – это простой ИК-обогреватель, изготовленный их термопластин или термопленки. Инфракрасная сушка […]

Содержание Вакуумные сушки как альтернатива свч камере сделанной своими руками Сегодня известно масса способов сушки пиломатериалов, каждый имеет преимущества и недостатки. Как пример, СВЧ сушка древесины сделанная своими руками. Технология уже не новая и достаточно продуктивная. Свч камеры применяют для сушки твердолиственных пород, пиломатериала с большим сечением, шпона, бруса, бревна. В основном после сушки материал […]

Сушка древесного пиломатериала производится преимущественно с использованием вакуумной сушильной камеры. Технологическая операция заключается в как можно более быстром испарении влажности при максимально сниженном давлении.

Сама сушильная камера внешне выглядит как металлический цилиндр, производится она из котельного железа. Длина устройства составляет до 40 м, а диаметральный размер примерно равен 2 м. Камера закрывается герметично, температура внутри нее может выставляться в диапазоне от 50° до 90°. Нагрев происходит путем подачи водяного пара по трубам, которые располагаются равномерно вдоль внутренних стен цилиндра.

В качестве сырья в прибор загружаются доски толщиной до 25 мм, прогрев при этом происходит в течение 1 часа. Если используются доски толщиной в 50 мм, длительность стадии прогрева увеличивается до 2 часов. После этого подача пара завершается и начинается откачка воздуха из камеры. Благодаря тому, что она закрыта герметично, происходит формирование 90%-ного вакуума. Это состояние длится в 2 раза дольше предыдущей стадии и составляет от 2 до 4 часов. Происходит испарение остатков влаги с сопутствующим снижением температуры. Когда датчики внутри камеры показывают 30°, прекращается работы вакуумного насоса. Далее происходит повтор итераций с нагрева до выкачивания воздуха, проходит от 7 до 12 таких циклов с перерывами между ними.

Общее время, которое занимает сушка сосновой доски толщиной 75 мм до влажности не более 10% составляет 3 суток при изначальном содержании влаги в брусе 70% . Если происходит сушка досок с такими же показателями влажности, но их толщина не превышает 25 мм, то длительность процесса сокращается до 24 часов.

Регулировка режима просушивания в вышеописанной вакуумной камере затруднена, что делает устройство применимым только к работе с однородным сырьем.

При разработке вакуумной компрессионной камеры для сушки применялись новейшие технологические решения. Прибор сочетает лучшие черты классических камер и полезные новшества. Основной отличительной чертой такой камеры является ее универсальность, ведь в ней можно производить сушку досок самого разнообразного уровня качества. Процесс идет быстрее, чем в стандартной конвективной камере. Допустимо высушивание цельного кругляка, при этом исключено появление трещин как снаружи, так и изнутри.

Сушка в компрессионной камере дает возможность произвести изменения в цвете материала по желанию заказчика, перемена может быть настолько радикальной, что исходная порода становится совершенно неузнаваема.

С помощью сушки также можно снизить гигроскопичность пиломатериала, таким образом нивелируя недостаток сырья, который зависит колебаний влажности в атмосфере, происходящих во время роста дерева. Компрессионная камера позволяет работать с досками заданной нелинейной формы. Значения рабочего давления внутри устройства невысоки, поэтому устройство не попадает в зону внимания инспекции Котлонадзора.

Во время сушильного цикла происходит перманентное увеличение температуры воздуха, что служит причиной повышения влагоемкости сушильного агента. Полностью автоматически регулируется снятие влаги с доски. Испарение жидкости из бруса объясняется влиянием перепада уровня влажности и находится в зависимости от коэффициента влагопроводимости. Влагоемкость сушильного агента вырастает вместе с его давлением: это происходит вместе с поднятием температурных значений с той целью, чтобы обеспечить безопасность процесса сушки. Чем выше давление сушильного агента, тем больше температура кипения воды (при заданной температуре). Теплоподача заканчивается в тот момент, когда происходит достижение заданных заранее параметров, среди которых равновесная влажность доски в определенных условиях (в физической среде горячего пара в условиях высокого давления). В основе вычисления необходимых параметров лежит диаграмма равновесной влажности дерева для атмосферного давления.

Вплоть до прекращения подачи тепла принцип работы вакуумной конвекционной сушильной камеры не отличался от стандартной конвекционной сушки за некоторыми исключениями. Применяются более высокие температурные значения, которая позволяет ускорить сам процесс высушивания; исключается возможность обмена влагой с элементами внешней среды, это возможно за счет увеличения влагоемкости внутри самого прибора. Происходит автоматизированный запуск конденсационной установки. Она, в соответствии с заданной ранее программой, осуществляет изменение температуры в меньшую сторону, также происходит программное уменьшение давления и уровня влажности сушильного агента. Уменьшение температурных значений и давления происходит в том темпе, который задают толщина доски и то, какая порода дерева проходит сушку в данный момент. Между давлением внутри самого бруса и наружным давлением появляется существенная разница. Далее происходит выдавливание влаги из бруса за счет разницы давления. Далее благодаря перепаду температуры происходит охлаждение поверхности доски. И после этого устройство начинает функционировать как вакуумная камера стандартной конструкции с небольшой разницей в интенсивности (из-за использования более высоких температурных значений). В процессе появляется конденсат, для которого предусмотрена автоматическая система слива. Сброс влаги происходит по достижении ею определенного объема, происходит снижение давления в сушильной камере сначала до уровня атмосферного, а после этого — еще ниже. В это время не осуществляются энергозатраты на то, чтобы создавать разреженную. среду, технологический процесс с этого момента течет согласно классическим термодинамическим законам. Поддерживается равновесная влажность сушильного агента, которая находится в соответствии с заданным конечным значением процента влажности древесины. Идет кондиционирование: влажность распределяется равномерно как в масштабах одного бруса, так и общем объеме пиломатериала.

Вакуумная сушилка - еще одно современное изобретение, позволяющее быстро и качественно сушить древесину. Но сферы ее применения не столь широки, как у сушилки инфракрасной. Рассмотрим более подробно свойства обоих устройств.

Одно из свойств древесины - это гигроскопичность, умение впитывать влагу. Только что срубленное дерево напитано влагой, а сырая древесина непригодна для изготовления мебели и создания строительных конструкций. Она сильно подвержена биологическим поражениям, короблению и растрескиванию.

Для дальнейшего использования свежезаготовленные пиломатериалы нужно просушить. Естественная сушка - это длительный процесс, поэтому было изобретено оборудование, позволяющие ускорить сушку древесины.

Разные сушилки отличаются друг от друга принципом действия и рабочими характеристиками. Выбрать оптимальное оборудование для конкретных условий эксплуатации можно, сравнив их. В этой статье мы остановимся на инфракрасных и вакуумных сушилках, разберемся с тем, как они работают, какой объем пиломатериалов и за какое время могут просушить, сколько энергии при этом расходуют, и какова их рыночная цена.

Принцип работы

ИК-сушилки вырабатывают инфракрасные лучи, которые прогревая древесину, высушивают ее до требуемого уровня влажности. Эти лучи имеют ту же природу, что и видимый свет. Они беспрепятственно проходят через воздух. Молекулы азота и кислорода не поглащают ИК-излучение, поэтому вся энергия направлена на прогрев древесины, а не воздуха.

Такой способ сушки не предполагает использования теплоносителя, что избавляет от необходимости следить за его показателями и оснащать оборудование сложной автоматикой.

Инфракрасное тепло действует на древесину бережно, не приводя к возникновению сильных внутренних напряжений и короблению.

Вакуумные сушилки рынок предлагает двух основных типов: с циклическим и контактным нагревом материала. Принцип действия первых базируется на конвективном нагреве древесины и вакуумном удалении излишков влаги. Рабочая температура обычно не превышает 65°С, но давление в 0,09 МПа вызывает закипание влаги уже при 45,5°С. Вакуум позволяет сушить пиломатериалы без воздействий высоких температур, благодаря чему дерево не растрескивается. Во время сушки, когда температура достигает 65°С, котел автоматически отключается. Поверхность древесины начинает остывать, а влага изнутри поступать к более сухим участкам. За весь период сушки отключение и повторный запуск происходит множество раз, при этом влага вытягивается равномерно.

В сушилках с контактным нагревом тепло передается материалу посредством термоактивных пластин, которые укладываются в штабель. Пластины греются либо водой, либо электроэнергией.

Внешний вид

Инфракрасная сушилка - это комплект тонких термоактивных кассет, которые укладываются в штабель пиломатериалов в определенной последовательности и подключаются к источнику питания. Штабель, подготовленный для просушки, накрывается материалом с отражающим слоем, чтобы конденсат стекал вне штабеля. Процессом сушки управляет терморегулятор, ответственный за поддержание заданной температуры. Оборудование компактно и удобно в использовании, при необходимости может быть легко перевезено с места на место в багажнике легкового автомобиля


Вакуумная сушилка представляет собой герметичную камеру из нержавеющей стали, выполненную в форме цилиндра или параллелепипеда. Камера первого типа плотно закрывается дверцей, второго - накрывается резиновой мембраной в металлической рамке.

В сушилках с контактным нагревом доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с нагревательными пластинами. При использовании в качестве теплового агента горячей воды, ее циркуляцию в пластинах обеспечивает водяная помпа. Нагрев воды производится бойлером, а вакуум создается жидкостной вакуумной помпой.

В цилиндрические камеры большого объема загрузка материала производится по рельсовому пути, который монтируется внутри и снаружи.

Размер и вес

Удобством инфракрасных сушилок являются их небольшие габариты и вес. Одна термоактивная кассета имеет размер 1230x650x1,5 мм, то есть представляет собой тонкую пластину небольшой площади. Вес кассеты составляет 5,7 кг. А стандартный набор для сушки 1 м³ пиломатериала включает в себя 12 кассет общим весом 69 кг. С обрешеткой, щитом управления и кабельной разводкой вес оборудования не превышает 130 кг. Его транспортировка не требует использования спецтехники.


Вакуумная пресс-сушилка даже с небольшим объемом загрузки имеет значительно больший размер и вес. Так, агрегат в форме параллелепипеда с объемом загрузки 4 м³ имеет размеры 4800x1700x2005 мм и весит без алюминиевых пластин 2300 кг. Размер нагревательной пластины равен 4000×1400 мм. Для перевозки такого оборудования потребуется железнодорожный или автомобильный контейнер.

Автономность работы

ИК-сушилка работает полностью в автономном режиме. Установив и подключив оборудование правильно, не придется производить дополнительный контроль рабочих параметров. Потребуется только задать режим сушки, исходя из качества исходного материала, а в дальнейшем за поддержанием заданной температуры будет следить терморегулятор.

Процесс сушки в вакуумной камере также автоматизируется, но в данном случае используется более сложная автоматика, так как нужно следить за параметрами теплоносителя (при его наличии) и давлением. В некоторых видах сушилок процесс можно вести в ручном режиме. В большинстве моделей предусмотрена индикация аварийного состояния, которая активируется при превышении температуры, снижении степени вакуума, изменении параметров теплоносителя и т.п.

Время сушки

Время сушки зависит от используемой древесины и ее первоначального уровня влажности. Процесс сушки сосновой доски до влажности 8% с использованием инфракрасного оборудования может длиться от 3 до 7 суток. Чем тоньше доски, тем быстрее они сохнут.

В разных типах вакуумных сушилок временные показатели немного отличаются, но в среднем время сушки сосновой доски с начальной влажностью 50% до итоговой влажности 8% длится 16-18 часов.

Объем загрузки

ИК-кассеты можно использовать для сушки любого количества пиломатериалов.

Вакуумные камеры предлагаются с разных объемом загрузки: от 4 до 20 м³.

Источник питания

Инфракрасные кассеты подключаются через щит управления к сети 220 В, так же подходит напряжение 380В.

Вакуумные камеры требуют подключения к электросети с напряжением 380 В.

Мощность и потребление электроэнергии

Максимальная мощность инфракрасной сушилки - 3,3 кВт/м³. За время сушки 1 м³ пиломатериала расходуется от 200 до 400 кВт*ч электроэнергии.

Средняя потребляемая мощность вакуумных камер составляет 15-37 кВт. К сожалению, на рынке нередко встречаются камеры с поистине фантастическими затратами электроэнергии - от 50 кВт/м³.

Цена

Цена - весомый аргумент при покупке оборудования.

Цены на ИК-сушилки ФлексиХИТ весьма доступны:

• набор для сушки 1 м³ трехметровой доски - 59 288 руб.;
• набор для сушки 1 м³ четырехметровой доски - 69 329 руб.;
• набор для сушки 1 м³ шестиметровой доски - 70 007 руб.

Цены на вакуумные камеры отечественного производства колеблются в пределах 500 тыс-1,5 млн рублей, импортное оборудование стоит в 3-4 раза дороже.

Выводы

ИК-сушилки просты в применении, могут быть использованы на производстве и в быту, подходят для сушки любого объема пиломатериала и имеют демократичную цену.

В вакуумных камерах древесина сохнет быстро и равномерно, не деформируется и даже выравнивается, ее цвет остается неизменным. Но ввиду высокой стоимости и больших энергозатрат применять их целесообразно в основном для сушки дорогих пород древесины.

19 февраля 2017

В среде российских специалистов по деревообработке довольно давно обсуждается способ сушки пиломатериалов в вакууме. Интерес к проблеме возник после появления сообщений в СМИ об установках итальянского производства, а затем и продукции фирмы WDE Maspell на нашем рынке. Через некоторое время выпуск аналогичных сушильных камер освоили и ряд отечественных компаний: «Энергия-Ставрополь», «МВ-Импульс» и др.

Повышенное внимание к подобным установкам объясняется тем, что их производители анонсируют сушку пиломатериала в небывало короткие сроки: в течение 1-4 суток в зависимости от породы древесины и толщины пиломатериалов - и при этом гарантируют высокое качество получаемых досок или заготовок. Такие сроки сушки вызвали недоверие у тех, кто не имел возможности на практике проверить качество продукции, высушенной в подобных камерах. Развеять эти сомнения не позволяет крайне скудная информация производителей оборудования для вакуумной сушки о сути процесса. Попытаемся разобраться.

Сушка пиломатериалов при пониженном давлении (обычно р абс = 0,15-0,4 бар абсолютного давления или р разр = 0,85–0,6 бар разрежения, чему соответствует температура насыщения t нас = 54,0–75,9 °С) относится к т. н. высокотемпературному процессу сушки. Такой тип процесса имеет место в случае, когда температура древесины t др превышает температуру насыщения t нас водяного пара при заданном давлении. Протекание высокотемпературного процесса сушки отличается большей интенсивностью по сравнению с низкотемпературным процессом, когда температура древесины ниже температуры насыщения (t нас = t кип, t кип - температура кипения). Скорость бездефектной вакуумной сушки в сравнении с нормативным ГО СТовским режимом конвективной камерной сушки выше в 4–5 раз. Так, например, для группы твердолиственных пород (бука, клёна, ясеня, вяза и др.) нормативное время сушки для низкотемпературного конвективного режима при толщине доски 50 мм составляет 12–14 суток, время же сушки в пресс-вакуумных установках для этих же сортиментов - трёх–четырёх суток. Процесс высокотемпературной сушки описан в отечественной литературе еще в 1957 году. Ниже приведена информация по древесиноведению и из теории высокотемпературного процесса сушки.

«Вода может находиться в двух основных структурных элементах древесины: в полостях клеток и сосудов - свободная влага, а в стенках клеточных оболочек - гигроскопическая, или связанная влага. При сушке влажной древесины в первую очередь в пределах клетки полностью удаляется свободная влага и лишь затем, ниже предела гигроскопичности (w пг), одновременно являющегося пределом усушки, начинает испаряться из её оболочки связанная. При уменьшении содержания в древесине связанной влаги древесина усыхает».

«Рассмотрим случай сушки сырой (w н > w пг) древесины в форме неограниченной пластины в газовой среде с температурой t с > 100 °C. На некотором промежуточном этапе процесса из наружных зон пластины толщиной Х удалена вся свободная влага. Влажность этих зон изменяется от равновесной на поверхности до предела насыщения внутри и имеет некоторое среднее значение wпер. Внутренняя зона толщиной (S – 2x) на этом этапе остаётся сырой, её влажность близка к начальной. Температура внутренней зоны поддерживается на уровне точки кипения воды t кип, а в поверхностных зонах и пограничном слое постепенно повышается до t с. На границе зон происходит выпаривание свободной влаги, за счёт чего эта граница постепенно заглубляется».

Объяснить возможность сохранения безупречного качества сушки при столь значительной интенсивности высокотемпературного (даже необязательно с использованием вакуума) процесса можно, учитывая тот факт, что при достижении температуры насыщения t нас сначала на поверхности, а затем и в толще пиломатериала происходит интенсивное испарение свободной воды (псевдокипение) и продвижение образовавшегося водяного пара наружу. В зоне псевдокипения у паровой среды относительная влажность φ пар = 100%, а влажность древесины w стремится к равновесной влажности w р = 10,6 (φ/100) (3,27-0,015t), %, соответствующей пределу гигроскопичности w р = w пг (w пг = 26,1% при t = 54 °С и w пг = 22,6% при t = 75,9 °С). Влажность w п г, %, является функцией только температуры: w пг = (34,66-0,159t) - и характеризуется тем, что является границей, ниже которой свободной влаги нет ни в полостях, ни в стенках клеток древесины. При условии w

Первое заключается в том, что пиломатериал загружается в камеру послойно с плоскими нагревателями - греющими пластинами, чем обеспечивается равномерная и интенсивная теплопередача.

Второе условие: температура поверхности нагревателей должна превышать температуру насыщения (кипения) при созданном в установке давлении (разрежении) по определению.

Третье условие (не являющееся обязательным для атмосферных установок): в полости камеры создаётся пониженное - относительно атмосферного - давление. Если верхняя крышка камеры выполнена в виде гибкой мембраны (обычно из силиконовой резины), то за счёт разности значений давления создаётся прижимающее усилие между слоями пиломатериала и нагревателями, передаваемое послойно на металлическую конструкцию днища камеры. Это прижимающее усилие обеспечивает идеально плоскую форму досок и плотное прилегание поверхности пиломатериалов к нагревателям, что очень важно в случае, если теплопередача между ними осуществляется кондуктивным способом. При этом варианте необходима точная калибровка по толщине пиломатериала для исключения неплотности прилегания досок к нагревателям.

Чтобы обеспечить равномерность теплопередачи от нагревателей к поверхности досок без их калибровки, разумно организовать нагрев тепловым излучением через небольшой зазор между плоскостью нагревателей и пиломатериалом, специально созданный за счёт специальных выступов греющих пластин (такие выступы есть, например, в установках, которые выпускает компания «Энергия-Ставрополь»). Теплопередача излучением в плоском зазоре не зависит от его величины и от неизбежного разбега пиломатериала по толщине.

Как было сказано выше, вакуумирование для высокотемпературного процесса сушки не является обязательным условием, однако у пресс-вакуумных сушильных камер есть несомненные плюсы, например, возможность понижения давления, а, следовательно, температуры насыщения. Во-первых, снижение температуры процесса способствует уменьшению тепловых потерь в установке и минимизации изменения цвета древесины при сушке. Во-вторых, использование мембранного пресса помогает добиться идеального фиксирования плоскости высушиваемых досок и заготовок. В-третьих, плотный прижим слоёв нагревателей и слоёв пиломатериала обеспечивает равномерность теплопередачи в процессе сушки.

Для сушки толстых сортиментов трудносохнущих пород (например, дуба) применяются специальные режимы на стадиях влажности древесины выше и ниже предела гигроскопичности. Применение этих режимов обеспечивает бездефектную сушку 50-миллиметрового дубового сортимента в течение 6-8 суток.

Процесс пресс-вакуумной сушки древесины реализуется в установках с разовой загрузкой от 0,5 до 10 м 3 , обеспечивая для доски толщиной 50 мм твердолиственных пород (при сушке в течение четырёх суток) семь с половиной оборотов камеры (циклов сушки) в месяц, а в случае сушки пиломатериалов хвойных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов камеры, для доски толщиной 30 мм твердолиственных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов, хвойных пород (при сушке в течение суток) - 30 оборотов камеры в месяц.

Вода, испаряющаяся из древесины (около 250 л на 1 м 3 пиломатериала), конденсируется на металлических стенках камеры, а также в теплообменнике-конденсаторе (если таковой предусмотрен конструкцией). Конденсат сливается в канализацию.

Коротко о некоторых особенностях конструктивного исполнения установок для пресс-вакуумной сушки древесины «Энергия» (производитель - ООО «Энергия-Ставрополь», Россия), а также WDE Maspell (производитель - компания WDE Maspell srl, Италия). В этих установках применяются водяные плоские нагреватели. В камерах других производителей, например, ООО «МВ-Импульс» и ООО «Вояджер-Восток» (обе компании находятся в Уфе), применяются нагреватели с электрическими омическими греющими элементами. Камеры фирмы WDE Maspell комплектуются электрическими водяными котлами, а конструкция камер компаний «Энергия-Ставрополь» позволяет использовать в качестве источников нагрева как электрические, так и газовые водонагревательные котлы.

Соотношение стоимости 1 МДж тепловой энергии, полученной при использовании электроэнергии, пропана и природного газа, составляет сейчас 15:7:1 соответственно, поэтому выгоднее всего для сушки древесины использовать котлы, работающие на природном газе. Понятно, что качество высушенного пиломатериала не зависит от вида используемого энергоносителя, а определяется технологическими режимами сушки и корректной работой автоматики.

Текст: Сергей Бондарь

Свежесрубленную древесину не используют в производстве и строительстве, так как в ней содержится большое количество влаги. Такое дерево называют мокрым. Чтобы улучшить его механические и физические показатели, применяется сушильная камера для пиломатериалов. В процессе повышается биологическая стойкость, увеличивается показатель прочности, улучшаются другие качества древесины.

Понятие влажности дерева

Процентное отношение веса содержащейся жидкости к массе полностью сухой древесины определенного объема называют абсолютной влажностью. Процентное отношение массы удаленной воды (определяется двумя взвешиваниями) к первоначальному весу древесины называют относительной влажностью.

Степень пригодности к использованию определяется с учетом показателя относительной влажности. Значение показывает готовность материала к склеиванию, усушке, при величине свыше 30% появляется опасность развития грибковой инфекции.

В зависимости от показателя древесина подразделяется на категории:

• мокрая - при относительной влажности более 23%;
• полусухая – в пределах показателя от 18 до 23%;
• сухая – при значении влажности от 6 до 18%.

Сушка дерева в естественных условиях

При таком способе удаления влаги сушильная камера для пиломатериалов не применяется, жидкость испаряется под действием атмосферного воздуха. Сушат материал под навесом, расположенным на сквозняке. Солнечные лучи неравномерно нагревают наружный и внутренний слой дерева, что приводит к появлению деформаций и трещин.

Если на участке не обустроена сушильная камера для пиломатериалов, хорошо подходит для сушки чердачное помещение, проветриваемый сарай, оборудованный навес. Материал складируется в штабель, первый слой обязательно укладывают на подставки высотой не менее 50 см из любого прочного материала. Ряды пиломатериалов перекладывают высушенными рейками, все последующие доски и бревна размещают над предыдущими заготовками, чтобы появились вертикальные воздушные колодцы.

Распиленные вдоль бревна и готовые доски кладут внутренней стороной вверх, чтобы уменьшить размер деформации. Для этой же цели штабель древесины сверху прижимается тяжелым грузом. Из-за образования растрескивания на концах заготовки при сушке материала подбирают длину заготовки на 20-25 см длиннее предполагаемой детали.

Торцы пиломатериалов тщательно обрабатывают краской на масляной основе, олифой или горячим битумом для предотвращения трещин. Перед укладкой в штабель очищают стволы бревен от коры, чтобы уменьшить вероятность размножения древесных жучков. Удаление влаги из дерева естественным путем относят к экономным методам.

Солнечная сушилка для древесины

Вторым способом, затраты на который быстро окупаются, являются сушильные камеры для пиломатериалов. Чертежи для изготовления достаточно просты, следует только понять принцип работы такого устройства. Камера представляет собой собранный фанерный или металлический контейнер, крыша которого выполнена из прозрачных материалов.

Расчет размера остекленной поверхности кровли делают в зависимости от общей горизонтальной площади всех уложенных для просушки пиломатериалов. Площадь прозрачного покрытия должна составлять одну десятую от суммарной поверхности досок. Крышу постройки делают скатной, величина наклона зависит от географического положения местности. В северных холодных районах, где солнце не поднимается высоко над горизонтом, уклон кровли делают крутым. Южное солнце хорошо нагревает пологие покрытия.

Как сделать сушильную камеру для пиломатериала?

Каркас постройки делают из металла или бруса, обработанного антисептиком под давлением. Обшивку стен и пола камеры выполняют из влагостойких материалов, ограждения утепляют минеральной ватой или твердыми пенопластовыми плитами. Внутренние поверхности стен обрабатывают водоотталкивающими составами, наносят на них алюминиевый порошок, затем окрашивают в черный цвет.

В составе нагнетателей свежего воздуха не должно быть лопастей из пластичных легкоплавких материалов. Если сушильная камера для пиломатериалов используется не постоянно, то помещение служит для сушки трав, овощей, ягод или сезонного парника. После укладки всех деревянных заготовок для просушки между штабелем и стеной со всех сторон должно оставаться расстояние около 30-40 см.

Сушка древесины в искусственно созданных условиях

При удалении влаги естественным способом получают показатели относительной влажности около 18%. Для улучшения значения применяется сушка пиломатериала в сушильных камерах, где регулируется температура, скорость принудительной подачи воздуха и его влажность.

Основное оборудование для сушилок

Какого бы вида камера принудительной сушки древесины ни использовалась, для всех выделяются стандартные группы оборудования.

Оборудование транспортировки предназначено для загрузки и выгрузки бревен или досок в помещение сушки. Включает в себя машины и механические устройства для складирования заготовок в штабель или пакет, осуществляет поднятие и опускание пиломатериалов.

Тепловое оснащение камеры служит для поднятия температуры внутреннего воздуха в помещении камеры и состоит из множества систем, определяющих взаимосвязанную работу по производству и передаче тепла. К ним относят теплообменные баки, калориферы, трубы для прохождения пара или горячей воды, устройства для удаления конденсата, запорные краны и контрольные приборы.

Топливом служит газ, жидкое горючее. Для небольших объемов работы оборудуется сушильная камера для пиломатериалов на дровах. Теплоносителем служит насыщенный пар, вода, полученный от горения топки газ, органические наполнители системы, имеющие высокую температуру кипения. Широко используют электрические калориферы, где энергия тока превращается в тепловую составляющую.

Оборудование циркуляции предназначено для организованного перемещения воздушных масс в помещении сушильной камеры. Элементами системы служат вентиляторы, инжекторы и совместные установки этих элементов. Для повышения эффективности сушки дерева используется автоматизация сушильной камер для пиломатериалов.

Ограждение камеры сушки

Для изоляции древесины от действия окружающей среды устанавливают ограждение камеры, которое состоит из пола, потолка, стен и промежуточных перегородок. Требования к перегородкам:

• не должны пропускать пар;
• ограждения должны иметь низкую теплопроводность;
• должны иметь долгий срок эксплуатации.

Ограждения изготавливаются отдельно из различных строительных материалов или бывают сборные с комплектом типовых металлических элементов.

Первый вид камер имеет более долгий срок работы, но отличается более длительным временем ввода в эксплуатацию, что не всегда оправдано. Сборные металлические каркасы монтируются быстро, в них предусмотрена комплектация контрольными и тепловыми приборами, но сталь подвергается разрушающему действию влажного и теплового режима.

Принцип работы вакуумной сушки

После укладки древесины в штабель закрывают герметично дверь камеры и начинают процесс сушки. С помощью автоматических устройств из камеры удаляется часть воздуха до создания внутри давления 8-10 бар. Благодаря такому научному подходу влага, выделяемая из древесины, быстрее двигается от центра к наружным ограждениям камеры, тем самым обеспечивая равномерную и качественную просушку. Так работают вакуумные сушильные камеры для пиломатериалов.

Изготовление камеры для сушки самостоятельно

Частные застройщики сушат древесину на подворье, для этого оборудуется сушильная камера для пиломатериалов своими руками. Ее устройство потребует наличия большого помещения, источника тепла и прибора для распределения воздуха между сушащимися пакетами деревянных заготовок.

Можно, конечно, приобрести сушильные камеры для пиломатериала б/у, но степень износа не всегда удается определить правильно, гораздо выгоднее самому заняться обустройством помещения для сушки древесины. Это является возможностью получить отличные результаты при небольших затратах денежных средств.

Этапы строительства

Понадобится материал для каркаса, обычно это металлические стойки из уголка или швеллера, используется деревянный брус после тщательной обработки антисептиком. В качестве стенового покрытия применяют металлические листы, панели влагостойкой фанеры, профилированный прокат. Теплоизоляция выполняется с использованием минеральной влагостойкой ваты, пенопласта.

Перед началом строительства определяют расположение одной сушилки или нескольких, что служит планом для устройства бетонного фундамента. Основание выполняется для устойчивости конструкции и равномерного распределения нагрузки на грунт. Если для камеры берется готовый железнодорожный контейнер, тогда делают четыре столбчатых фундамента под углы вагона.

Производится сборка каркаса из металла с помощью сварки или болтовых соединений. При устройстве проверяют вертикальность и горизонтальность строительным уровнем, стараясь четко соблюдать геометрические размеры. После закрепления каркаса в монтажном положении приступают к обшивке наружных стен, попутно вставляя двери и вентиляционные окна.

Теплоизоляционный слой пола, стен и потолка должен быть не менее 12-15 см, основание изолируют от влаги рулонным материалом. После этого делают проверку камеры на герметичность. Для укладки первого слоя ставят стационарные опоры из металла или дерева. Устанавливают источник тепла, обычно это мощный тепловентилятор, располагают его так, чтобы направление горячего воздуха было параллельно лежащим доскам.

Сушка древесины является необходимым условием для получения качественного сырья. Строительство дома или изготовление заполнений проемов из влажного пиломатериала чревато перекосами и нарушением целостности. Чтобы без проблем выполнить работы с деревом, нужно отнестись серьезно к удалению лишней влаги из материала.