Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обоснование проекта

2. Расчётно-техническая часть

2.1 Выбор способа сушки

2.2 Описание процесса сушки. Проверка готовности камеры

2.3 Подготовка материала к сушке. Определение начальной и текущей влажности. Выбор и укладка контрольных образцов

2.4 Пуск камеры и начальная обработка - прогрев материала

2.5 Режимы влаготеплообработок

2.6 Контроль за влажностью древесины и внутренними напряжениями в процессе сушки

2.7 Качество сушки пиломатериалов. Окончание процесса сушки

2.8 Управление камерой и записи во время сушки

2.9 Хранение материала после сушки

2.10 Требования, предъявляемые к лесосушильным камерам

2.11 Оборудования сушильных камер и правила его обслуживания

2.12 Вентиляционные каналы

2.13 Техническая характеристика электрифицированной траверсной тележки ЭТТ-25

2.14 Выбор типа камер

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт потребного количества камер

3.2 Тепловой расчёт камер непрерывного действия

3.3 Расчётный материал, режим и продолжительность сушки расчётного материала

3.4 Количество испаряемой влаги

3.5 Определение расхода тепла на сушку древесины

Введение

Сушкой древесины называется процесс удаления влаги из неё путём испарения. Промышленное применение древесины почти всегда требует снижение влажности до определённой величины, зависящей от назначения.

Влажностью древесины называется количество влаги в ней, выраженное в процентах к весу самой древесины. Качество высушенной древесины значительно выше, чем сырой; сухая древесина может сотни лет служить человеку; она не подвержена загниванию, деформациям, растрескиванию; она легче и прочнее, чем сырая; только сухую древесину можно склеивать и красиво отделывать.

Основные технологические цели сушки древесины таковы: предохранение от порчи и загнивания, уменьшение или уничтожение формоизменяемости, размероизменяемости, коробления или растрескивания древесины, обеспечение возможности склеивания и отделки, уменьшение веса (в 1,5-2 раза).

Удаление влаги из древесины при сушке сопряжено со значительными трудностями, которые объясняются относительно большой толщиной материала и изменением размеров древесины при высыхании. При неправильном ведении процесса сушки может иметь место неравномерное просушивание материала, его растрескивание, коробление и другие дефекты. Поэтому основная задача сушки - равномерное высушивание всей партии древесины и каждой доски в отдельности по её сечению и длине при отсутствии дефектов и сохранения требуемого качества материала.

Деревянные изделия или сооружения, изготовленные из непросушенной древесины, недолговечны; они преждевременно разрушаются и портятся. Мебель, изготовленная из недостаточно просушенной древесины, разваливается в течении нескольких месяцев, в то время как такая же мебель, изготовленная из хорошо высушенной древесины служит много лет. Строительные детали( оконные переплёты, двери, полы, потолки), изготовленные из непросушенной должным образом древесины, коробятся, перекашиваются и рассыхаются. Образуются щели в полах и потолках, осыпается штукатурка. Здание в этом случае требует капитального ремонта

сразу после сооружения.

Пренебрежение к сушке древесины или недостаточное внимание к правильному проведению процесса, дорого обходится народному хозяйству, так как приводит к очень большому перерасходу древесины и бесполезной затрате труда на строительстве и производстве.

Миллионы кубометров п\м ежегодно перевозятся из северных лесопроизводящих районов страны в центральные и южные районы. Между тем, если бы п\м подвергались сушке на месте их производства, т.е. на лесопильных заводах, это уменьшило бы вес перевозимой древесины на 30-40 %, предохранило её порчу в пути, позволило сэкономить средства, затрачиваемые на погрузочно-разгрузочные работы и уменьшило транспортные расходы.

Из всего этого видно, какое исключительное важное значение имеет для народного хозяйства правильная сушка древесины.

Процесс сушки - наиболее длительный и один из самых дорогих процессов во всей технологии деревообработки, поэтому участок сушки древесины очень ответственен, требует к себе большого внимания и квалифицированных специалистов-сушильщиков.

Развитие сушки древесины

Ручная деревообработка в России была известна и достаточно развита много столетий тому назад. В XV веке русские кустари создали свой художественный стиль; славятся палехские деревянные изделия, хохломская роспись и другие работы русских мастеров.

Древесина подсушивалась “на полатях” в кустарных мастерских, в избах. Только в XIX веке в некоторых железнодорожных мастерских и на машиностроительных заводах стали устраивать сушилки для леса.

Русские инженеры и учёные во второй половине XIX века посвятили сушке древесины ряд работ: Булыгин(1875 г.), А.В. Гадолин(1873 г.), Пресс(1895).

Однако до 30-х годов текущего столетия сушка древесины проводилась у нас в небольших объёмах на базе кустарной техники.

Начиная с 1928 г., в период индустриализации стране потребовалась организация массовой искусственной сушки древесины с широким строительством сушильных камер. С этого момента начинается резкий перелом в развитии лесосушильного дела.

Над развитием лесосушильной технологии и техники в плановом порядке начинает работать ряд научных учреждений, проектных институтов и большой коллектив производственников: инженеров, техников, рабочих-рационализаторов.

Общие теоретические разработки в области сушильной техники были сделаны проф. Л.К. Рамзиным Id-диаграмма (1918 г.), проф. Грум-Гржимайло - гидравлическая теория движения газов, академиком А.В. Лыковым - физико-математическая теория сушки (1950 г.). На базе этих разработок огромный вклад в развитии теории, технологии и техники сушки древесины внесли проф. Н.Н. Чулицкий, доктор технических наук Н.С. Селюгин (впервые создал полный обстоятельный учебник по сушке древесины для вузов), проф. Б.А. Поснов, А.Ф. Дашковский, д-р технических наук И.В. Кречетов, проф. П.С. Серговский, Н.Н. Пейч, А.Д. Тараненко, д-р техн. наук Д.М. Стерлин и многие другие.

В СССР предложены новые методы сушки, разработаны в различных вариантах режимы сушки основных отечественных пород, разработаны и внедряются новейшие, экономичные типы скоростных сушильных устройств, установлены надёжные системы дистанционного контроля и автоматического регулирования процесса сушки, разработаны и испытываются новые агрегаты и машины по механизации трудоёмких работ в лесосушильных цехах.

1. Обоснование проекта

Производительность сушильного цеха при лесозаводе 100 000 м3 условного материала в год. Материал: обрезной, хвойный, категория качества сушки III (для строительства), Wк= 12% , Wн= 80%. Пар насыщенный давлением 6 ати. Электроэнергия: 220 в, без ограничений. Место строительства - Рязанская область.

сушка влажность древесина камера

2. Расчётно-техническая часть

2.1 Выбор способа сушки

При многообразии камер периодического и непериодического действия встаёт вопрос о правильном выборе того или иного типа камеры для конкретного предприятия. Однозначные рекомендации, однако, не могут быть даны по причине большого разнообразия продукции деревообрабатывающих предприятий и различных требований, предъявляемых к ней. В этой связи могут быть даны лишь принципы выбора типа камеры.

Все высушиваемые п\м подразделяются по качественным признакам. Всего установлено четыре категории качества сушки.

I, II, и III категории качества предусматривают сушку п\м до средней эксплутационной влажности (7…12%) готовых изделий, при этом они должны обеспечивать:

I категория - возможность механической обработки и сборки деталей по ГОСТ 6449.1-82 для высокоточных составных частей изделий (соединения механики клавишных инструментов, точное машиностроение и приборостроение, деревянные строительные клеёные несущие конструкции, производство моделей, лыж)

II категория - механическую обработку и сборку деталей по ГОСТ 6449.1 - 82 для ответственных составных частей изделий (мебельное производство, футляры для радио- и телеаппаратуры, корпуса клавишных инструментов, столярно-строительные изделия, деревянные строительные ограждающие конструкции, пассажирское вагоно- и автостроение и т.п.)

III категория - механическую обработку и сборку деталей по ГОСТ 6449.1 - 82 для менее ответственных составных частей изделий (фрезерование, столярно-строительные изделия, товарное вагоностроение, сельхозмашиностроение, рядовая тара и т.п.).

Нулевая категория обеспечивает сушку п\м и заготовок, в том числе экспортных, до транспортной влажности (18…25%).

Все деревообрабатывающие предприятия в соответствии с данной классификацией могут быть условно разбиты на две группы:

предприятия (лесозаводы, лесокомбинаты), у которых готовой продукцией являются товарные пиломатериалы; их сушка ведётся в соответствии с нулевой категорией качества;

предприятия по производству изделий из древесины (в том числе и мебельные), которые потребляют п\м различных пород и разнообразных размеров, высушиваемые по I, II, и III категориям качества.

Материал для строительных целей на лесозаводе будет сушиться, конечно, в досках.

2.2 Описание процесса сушки. Проверка готовности камеры

Один раз в полгода следует проверять состояние ограждений камеры - теплоизоляцию потолка, исправность штукатурки внутри камеры, а так же герметичность и состояние дверей. Одновременно следует проверить состояние рельсовых путей: постоянство ширины колеи, отсутствие прогибов, состояние стыков с рельсами траверсной тележки.

Периодически осматривают вагонетки и треки и, если нужно, смазывают их подшипники. Подвал, пол камеры, и особенно калорифер, очищают от мусора и опилок. Проверяют плотность соединения калориферов и исправность действия кондесатоотводчиков. Производят пробный пуск вентиляторов, смазывают подшипники, проверяют исправность работы и герметичность заслонок.

Проверке подлежат так же все паровыпускные и запорные вентили. Если труба на расстоянии более 1м от закрытого вентиля нагревателя, значит вентиль неисправен и подлежит ремонту. Для проверки работы увлажнительных труб открывают вентиль, подводящий пар на увлажнение камеры, и устанавливают, через все ли отверстия пар поступает в камеру. Если часть отверстий не действует их прочищают проволокой.

При проверке состояния вентиляторной установки выясняют, нет ли биения вала, стуков в подшипниках, вибрации колёс. При обнаружении таких явлений производят балансировку колёс, выверяют вал и устраняют недостатки.

Осматривают и очищают вентиляторы, особенно их лопасти, от налипшей пыли.

Проверяют число оборотов вентилятора, устанавливают, нет ли буксования приводного ремня(что выявляется по нагреванию меньшего шкива).

2.3 Подготовка материала к сушке. Определение начальной и текущей влажности. Выбор и укладка контрольных образцов

Материал, подлежащий сушке, должен быть правильно уложен в штабели, в соответствии с требованиями. В один штабель не следует укладывать сырой и подсушенный материал.

Правильная укладка материала в штабель - это обязательное условие хорошей, бездефектной сушки.

Начальную W материала определяют по пробам(так называемым секциям), отпиливаемых от досок.

Для вырезки образцов выбирают контрольные доски, характерные для данной партии высушиваемого материала по начальной W и по расположению годовых слоёв. Если в партии есть ядровые и заболонные доски, а так же радиальной и тангентальной распиловки, то контрольные образцы берут от всех этих досок.

Рекомендуется в каждый штабель закладывать 4-6 контрольных образцов. При массовой сушке однородного материала допустимо число образцов на штабель уменьшать 2-3. Для определения Wн от каждого контрольного образца отрезают 2 секции(по 1 с каждой стороны). Секции не должны иметь сучков, засмолок, гнили и трещин. Сразу после отпиливания торцы секций очищают от опилок и заусенцев и немедленно взвешивают на технологических весах с точностью 0.01 г. Если секции нельзя взвесить сразу, их следует завернуть в клеёнку и уложить в сосуд плотной крышкой, например в эксикатор.

Начальный вес секций записывают на них самих и заносят в журнал. Секции нумеруют теми же номерами, что и контрольные образцы.

После взвешивания секции помещают в сушильный шкаф и высушивают при t° 100° (±5°) до постоянного веса.

Процесс высушивания производят так: по прошествии 4 часов с момента начала высушивания образцы взвешивают и вновь кладут сушильный шкаф. Последующие взвешивания производятся через каждые 2 часа, пока 2 последующих взвешивания не покажут одинакового результата. Промежуточные веса секций записывают на них, а конечны вес в абсолютно сухом состоянии, заносят в журнал с начальным весом. Далее по формуле определяют начальную W:

W= ((G - G1): G1))х100%

Точность определения W весовым методом составляет ± 0,2-0,5 %. Влажность материала в любой момент процесса сушки определяют не путём выпиливания секций, что было бы не удобно, а по весу контрольных образцов.

После выпиливания контрольных образцов торцы очищают, покрывают густотёртой масляной краской, взвешивают на торговых весах с точностью до 5 г. и укладывают в штабель в заранее оставленные для них места. Образцы укладывают заподлицо с торцом штабеля или, лучше, несколько глубже и при этом так, чтобы их легко можно было вынуть; для этого прокладки в месте укладки образцов разрезают. Образцы должны лежать на нижележащих прокладках, не соприкасаясь с плоскостью досок. Укладывать образцы следует в самых быстросохнущих и наиболее отстающих по сушке местах штабеля.

Контрольные образцы рекомендуется взвешивать:

1. При сушке тонких хвойных п/м в начальной стадии сушки - через 6-8 часов и в конечной стадии - через 12 часов.

2. При сушке тонких п/м твёрдых лиственных пород в начальной стадии - через 12 часов, в конечной стадии - через 24 часа.

3. При сушке толстых п/м хвойных и лиственных пород в начальной стадии - через 12 часов и в конечной стадии - 24 часа.

К недостаткам рассмотренного метода определения W в процессе сушки следует отнести недостаточную его точность и необходимость периодического захода сушильщиков в камеру.

Недостаточная точность является следствием того, что образцы, вынимаемые периодически из камеры, быстрее высыхают, чем находящиеся всё время в камере доски. Разность во W между контрольными образцами и высушиваемым материалом к концу сушки часто достигает 2-3 %. Это следует иметь в виду сушильщикам при определении момента окончания сушки.

Для облегчения труда обслуживающего персонала и сокращения времени, необходимого для взвешивания образцов, рекомендуется закладывать их при помощи специальных приспособления через отверстия в торцовой стене камеры со стороны коридора управления.

Проём в стене размерами 270Ч200 мм герметически закрывают дверкой. На кронштейне укреплены направляющие полозки из углового железа, которые выступают внутрь камеры на 1100-1200 мм. Торец штабеля останавливается при закатке на расстоянии 300 мм от торцовой стены, что устанавливается установкой упорного башмака на рельсах.

В штабеле во время его укладки должен быть оставлен свободный проём для закладки образца; поэтому в любой момент, открыв дверку на 1-2 минуты, можно заложить и вынуть образец. Таких проёмов можно сделать 2 по высоте штабеля.

Наиболее целесообразным было бы определять W древесины в процессе сушки при помощи дистанционных электровлагомеров. Но при наличии дистанционных электровлагомеров рекомендуемое устройство оказалось бы необходимым для закладки силовых образцов и образцов для определения послойной W.

2.4 Пуск камеры и начальная обработка - прогрев материала

Перед загрузкой материала камеру необходимо прогреть во избежание конденсации влаги на ограждениях и оборудовании. Если камера не остыла после разгрузки, пар в калорифер следует пускать за 20-30 минут до закатки материала.

В момент пуска пара в калорифер открывают на 10-15 минут вентиль на обводной трубе конденсационного горшка(продувка калорифера). Пар пускают в калорифер, постепенно открывая вентиль. Если вентиль открыть сразу, произойдёт водяной удар и трубы могут лопнуть. После продувки калорифера вентиль на обводной трубе конденсатоотводчика закрывают, и система начинает работать нормально - через конденсатоотводчик.

В пусковой период и во время прогрева материала все приточно-вытяжные каналы камеры должны быть плотно закрыты. После закатки материала в камеру двери плотно закрывают и открывают вентиль на увлажнительной пропарочной трубе. Пока материал полностью не прогреется, влага не должна испарятся. Преждевременное начало сушки приводит лишь к пересыханию наружных слоёв древесины и увеличению опасности растрескивания, но не к ускорению сушки материала. Поэтому, если влажность материала выше 25 %, его начальный прогрев производиться при 100 % - ой влажности воздуха. В первый час прогрева, когда материал значительно холоднее воздуха в камере, происходит процесс конденсации влаги на холодной поверхности материала. Впуск пара через увлажнительные трубы ускоряет процесс нагрева, однако надо наблюдать за тем, чтобы материал не очень сильно увлажнялся.

При влажности загруженной в камеру древесины ниже 25 % (предварительно подсушенная древесина) прогрев производят воздухом, состояние которого равновесно средней влажности материала плюс 3-4 %. Обработка подсушенного материала насыщенным воздухом (ц= 100 % ) может привести к увеличению внутренних напряжений и появлению внутренних трещин.

Температуру среды при прогреве поддерживают на 8-10° выше температуры первой ступени режима. При высокотемпературных режимах температура среды при прогреве должна быть не выше 100°, иначе начнётся сушка. Вентиляторные установки в камерах с принудительной циркуляцией включаются с самого начала прогрева, сразу после закрытия дверей камеры.

В период прогрева материала камера потребляет обычно в 2,5-3 раза больше пара, чем период сушки, о таком расходе пара следует помнить и не назначать одновременно обработку материала в нескольких камерах.

Продолжительность начального прогрева в основном зависит от разности температур до и после прогрева древесины(например, зимой эта разность доходит до 125° и более), от породы, толщины и влажности древесины(чем плотнее порода, тем дольше прогрев) и от скорости и равномерности циркуляции агента сушки по штабелю.

Для современных камер при скоростях циркуляции через штабель около 2 м\сек и более длительность прогрева материала с момента достижения заданной температуры в камере летом может быть принята равной 1- 1,5 часа, зимой 1,5-2 часа на каждый сантиметр толщины материала.

Для современных камер при скоростях циркуляции через штабель около 2 м\сек и более длительность прогрева материала с момента достижения заданной температуры в камере летом может быть принята равной 1- 1,5 часа, зимой 1,5-2 часа на каждый сантиметр толщины материала.

От начальной обработки материала к I ступени режима сушки следует переходить постепенно, не менее чем в течении 2 ч. Следует помнить, что при резком уменьшении температуры даже в период прогрева материал начнёт испарять влагу даже при 100 % - ной влажности воздуха в камере.

2.5 Режимы влаготеплообработок

Начальную влаготеплообработку проводят путем подачи пара в увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. В этот период температуру в камере поддерживают на 5^оС выше температуры по первой ступени режима, но не более 100^оС. Степень насыщения устанавливают при начальной влажности древесины выше 20% от 0,98 до 1,0, а ниже 25% - от 0,9 до 0,92.

Продолжительность начального прогрева зависит от толщины пиломатериалов, породы и начальной температуры древесины. В соответствии с ГОСТ 19773-74 для пиломатериалов хвойных пород ее принимают равной при положительной температуре наружного воздуха 1 - 1,5 ч, а при отрицательной температуре - 1,5 - 2 ч на каждый сантиметр толщины. Для пиломатериалов мягких лиственных парод (береза, ольха, осина, липа) эта продолжительность увеличения на 25%, а твердых пород (бук, клен, дуб, граб, орех) и лиственницы - на 50%.

В газовых камерах (при отсутствии системы увлажнения) и в камерах непрерывного действия начальная влаготеплообработка как самостоятельная операция не проводится. Нагрев материала проходит одновременно с его собственной сушкой.

Влаготеплообработку для снятия остаточных деформаций и напряжений осуществляют также подачей в камеру пара через увлажнительные трубы.

Конечную влаготеплообработку проводят при достижении материалом заданной конечной влажности. Такой обработке подвергают все пиломатериалы. Подлежащие механической обработке и сборке по 13 - 10-му квалитетам. Температуру в камере поддерживают на 8^оС выше температуры по последней ступени режима (но не более 100^оС), а степень насыщения 0,98 - 1. Продолжительность обработки зависит от породы, толщины пиломатериалов, класса механической обработки и регламентируется табл.

Продолжительность конечной влаготеплообработки пиломатериалов, подлежащих механической обработке и сборке по 13 - 10-му квалітетам

Толщина пиломатериалов, мм	Продолжительность, ч, обработки древесины
	сосны, ели, пихты, осины, тополя, кедра, липы	березы, ольхи	лиственницы	бука, клена	дуба, граба, ясеня, вяза, ильма
До 30	2	3	3	4	4
Свыше 30 до 40	3	6	8	10	10*
» 40 » 50	6	12	15*	16*	20*
» 50 » 60	9	18*	20*	24*	30*
» 60 » 80	14*	30*	36*	40*	50*
» 80	24*	60*	70*	70*	80*

Примечание. Для пиломатериалов, подлежащих механической обработке по 15 - 13-му квалитетам, продолжительность, указанная в таблице, уменьшается вдвое.

Промежуточной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы повышенной толщины, помеченные в табл. значком *. Ее назначают перед переходом на третью ступень режима сушки. Температуру в камере устанавливают на 8^оС выше температуры по второй ступени режима (но не более 100^оС), а степень насыщения 0,95 - 0,97. Продолжительность промежуточной влаготеплообработки вдвое меньше по сравнению с конечной влаготеплообработкой.

При недостаточной герметичности и теплоизоляции камер допускается проводить конечную и промежуточную влаготеплообработки при степени насыщения 0,8 - 0,85. в этом случае продолжительность обработок увеличивается в 1,7 - 2 раза по сравнению с рекомендуемой табл.

Для проведения конечной влаготеплообработки пиломатериалов, высушенных в камерах непрерывного действия, можно использовать имеющиеся на предприятии камеры периодического действия. Если же таких камер нет, а конечную обработку проводить необходимо, то для этой цели рационально строить специальные пропарочные камеры.

2.6 Контроль за влажностью древесины и внутренними напряжениями в процессе сушки

Контроль влажности древесины в процессе сушки в настоящее время проводят способом контрольных образцов.

Контрольный образец длиной 1 - 1,2 м отпиливают от доски, характерной для партии пиломатериалов, загружаемой в сушильную камеру. Одновременно выпиливают две смежные с образцом секции влажности (рис. ___). Сразу же после распиловки секции очищают от опилок и заусенцев и взвешивают на технических весах. Затем определяют их влажность. Среднее значение влажности, вычисленное по двум секциям, принимают за начальную влажность (W_н) контрольного образца.



Рис. ___ Схема выпиловки контрольного образца: 1 - контрольный образец, 2 - секции влажности

Контрольный образец нумеруют, торцы его очищают и покрывают густотертой масляной краской. После этого взвешивают на торговых весах с погрешностью до 5 г. Начальную массу (М_н) записывают на образце и в журнале или карте сушки.

В каждый сушильный штабель закладывают два - три контрольных образца в места интенсивной и замедленной сушки. Образцы укладывают заподлицо с торцом штабеля или несколько глубже, но так, чтобы их легко можно было вынуть. Они должны лежать на прокладках, не соприкасаясь с пластью досок. Над образцами укладывают специальные прокладки с вырезом

Рис. ___ Схема размещения контрольного образца в штабеле

По известным величинам начальной влажности и начальной массы рассчитывают массу абсолютно сухого контрольного образца:

М_сух = М_н ^. 100 / W_н + 100

Таким образом, его масса в абсолютно сухом состоянии известна перед началом сушки.

В процессе сушки через определенные промежутки временами образцы вынимают из штабеля и взвешивают. Текущую влажность (W_т) образцов находят по выражению

W_т = М_т - М_сух / М_сух ^. 100,

где М_т - масса образца в момент определения текущей влажности, г.

при сушке тонких пиломатериалов хвойных пород контроль влажности проводят в начальной стадии процесса через 8 ч, а в конечной стадии - через 12 ч. Для пиломатериалов повышенной толщины или лиственных пород промежутки времени между взвешиваниями увеличивают в 1,5 - 2 раза.

По величине текущей влажности судят о возможности перехода на последующую ступень режима сушки или окончания процесса.

Способ контрольных образцов имеет ряд недостатков. Требуются частые заходы операторов в камеры, что нарушает в них режим сушки, имеются неудобства и даже опасности при применении форсированных режимов. Для контроля влажности высокотемпературной сушки пиломатериалов он непригоден. Кроме того, этот способ не обеспечивает высокой точности измерений.

На некоторых предприятиях в настоящее время работают экспериментальные устройства дистанционного контроля средней текущей влажности штабеля пиломатериалов при их сушке. Наиболее перспективны из них устройства для контроля влажности штабеля по величине его усадки в процессе сушки. Устройство состоит из датчика усадки и электрического измерительного прибора.

Датчик усадки устроен следующим образом. Вал 3 с рамкой 5 установлен в подшипниках6, которые крепятся к боковой стене камеры на кронштейнах 7. На конце вала, выходящего за пределы сушильного пространства, в торцовой стене (о стороны загрузочных дверей) закреплен электрический датчик (сельсин) 1. Рамка 5 прижимается к рычагу съемной прокладки 4 пружиной 2. прокладка устанавливается на боковой поверхности штабеля. В процессе сушки штабель дает усадку, величина которой зависит от его влажности. При этом рычаг через рамку 5 проворачивает вал 3 на определенный угол. Движение вращения вала преобразуется датчиком 1 в электрический сигнал. Этот сигнал регистрируется электрическим измерительным прибором, который имеет шкалу, градуированную в миллиметрах усадку штабеля. Для исключения влияния возможных перекосов штабеля на результат измерения датчики усадки устанавливают с обеих сторон штабеля, а их показания усредняются электрическим измерительным прибором.

Величина усадки штабеля (по показаниям прибора) в проценты влажности переводится по таблицам или графикам, которые составляются для пиломатериалов различных пород и толщин на основании специальных испытаний.

Для примера на рис. ___, б приведен график для определения влажности пиломатериалов из древесины сосны толщиной 35 - 40 мм при установке съемной прокладки на высоте 1700 мм от основания штабеля.



Рис. ___ Общий вид устройства для дистанционного измерения усадки штабеля (а) и график для определения влажности основных пиломатериалов толщиной 35 - 40 мм (б): 1 - датчик-сельсин, 2 - пружина, 3 - вал, 4 - съемная прокладка, 5 - рамка, 6 - подшипники, 7 - кронштейны

Из графика следует, что величина усадки при текущей влажности W_т>20% зависит от начальной влажности пиломатериалов.

Величину средней начальной влажности штабеля определяют перед сушкой весовым способом по нескольким секциям влажности или электровлагомером путем проведения серии замеров.

Погрешность определения средней влажности штабеля по его усадке составляет ± 1,5% при W_т ? 20%, что значительно меньше погрешности способа контрольных образцов.

Контроль за внутренними напряжениями и остаточными деформациями при сушке проводят с помощью силовых секций. По силовым секциям можно установить характер и примерную величину внутренних напряжений в древесине, наличие в ней остаточных деформаций и характер распределения влаги по толщине материала. Эти сведения особенно важно иметь после влаготеплообработки и в конце сушки.

Для контроля за напряжениями и деформациями в процессе сушки в штабель одновременно с контрольными образцами влажности закладывают силовые образцы длиной 1 - 1,2 м. От этих образцов в нужные моменты времени отпиливают поперечным срезом силовые секции. Торцы силовых образцов замазывают густотертой масляной краской. Замазку возобновляют на свежем пропиле после каждой выпиловки новой секции. Секции выпиливают на расстоянии не менее 100 мм от торца.

Силовую секцию раскраивают на ленточнопильном станке в виде двузубой гребенки, выкалывая середину, как это показано на рис. ___, а. Сразу после раскроя зубцы секции могут изогнуться в ту или иную сторону (рис. ___). По положению зубцов можно судить о характере внутренних напряжений. Если зубцы этой секции, которую назовем секция формы А, изгибаются наружу (позиция А - 1), значит в материале имеются растягивающие напряжения на поверхности и сжимающие напряжения во внутренних слоях. Позиция А - 3 характеризует обратные напряжения - сжатия снаружи и растяжение внутри. Отсутствие деформации изгиба в секции А (позиция А - 2) свидетельствует об отсутствии внутренних напряжений.

Рис. ___ Схемы раскроя силовой секции на двузубую гребенку для пиломатериалов толщиной менее 40 мм (а) и более 40 мм (б)

Секция формы А показывает только характер и примерную величину внутренних напряжений в той доске или заготовке, из которой эта секция выпилена, и в данный момент. Чтобы установить наличие в материале остаточных деформаций, необходимо в раскроенной секции добиться

равномерного распределения влаги. Для этого секцию А выдерживают в комнатных условиях в течение 7 - 8 ч или для ускорения процесса выравнивания влажности в сушильном шкафу при t = 100 - 105^оС в течение 2 ч. Древесины секции при такой выдержке не приобретает дополнительных остаточных деформаций, кроме тех, которые уже были в материале перед ее выпиловкой. Поэтому положение зубцов секции, имеющей равномерное распределение влаги, характеризует имеющиеся в материале остаточные деформации. Секцию, полученную после выдержки, назовем секцией формы Б.

Рис. ___ Силовые секции форм А и Б для наиболее характерных моментов сушки

Если зубцы секции формы Б приняли положение, показанное на позиции Б - 1, значит в материале имеются остаточные удлинения на поверхности и укорочения внутри. Такой характер остаточных деформаций всегда наблюдается в процессе сушки без влаготеплообработки. Если зубцы секции Б оказались прямыми (позиция Б - 4), то остаточных деформаций в материале нет. Такой случай может быть при правильно проведенной влаготеплообработке. При форме, показанной на позиции Б - 6, в материале имеются остаточные деформации укорочения на поверхности и удлинения внутри. Такие деформации могут появиться в материале после излишне интенсивной влаготеплообработки. Наличие остаточных деформаций свидетельствует о том, что в материале имеются остаточные напряжения. Они могут быть выявлены в пиломатериалах после выравнивания в них влажности по толщине при выдержке на складе или после кондиционирования. О наличии остаточных напряжений судят по секции формы Б. Например, изгиб зубцов секции внутрь свидетельствует о том, что в материале имеются остаточные напряжения сжатия на поверхности и остаточные напряжения растяжения во внутренних слоях.

По силовым секциям можно установить характер распределения влаги по толщине материала. Для этого необходимо сравнивать положение зубцов секций формы А и Б. Если положение зубцов секции формы Б по сравнению с зубцами секции А не изменилось, значит влага в материале распределена равномерно. Если имеет место дополнительная деформация зубцов секции Б, то влага в материале распределена неравномерно. Так как более влажные слои секции при выдержке получают большую усушку, то изгиб зубцов секции Б по сравнению с положением зубцов секции А всегда происходит в сторону большей влажности.

Например, если зубцы секций А и Б имеют положение, показанное на позициях 1, 2, 3, значит влажность внутри материала больше, чем на поверхности; положение зубцов секций на позициях 4, 5, 6 свидетельствуют об обратном характере распределения влаги - на поверхности материала влажность выше, чем внутри.

В некоторых случаях, особенно для толстых пиломатериалов, двузубые гребенки могут давать искаженное представление о характере внутренних напряжений. «Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов» рекомендуют для пиломатериалов повышенной толщины (более 40 мм) дополнительно выпиливать вторую силовую секцию (рис. ___, б) с зубцами во внутренней зоне сортимента. По двум секциям (рис. ___, а, б) характер напряжений и остаточных деформаций может быть установлен более надежно.

2.7 Качество сушки пиломатериалов. Окончание процесса сушки

Качество сушки пиломатериалов характеризуется рядом показателей, основными из которых являются:

1. видимые дефекты сушки;

2. средняя величина конечной влажности;

3. равномерность конечной влажности;

4. перепад влажности по толщине;

5. остаточные напряжения.

Показатели качества сушки устанавливаются по отношению к определенной партии древесины. За такую партию обычно принимают штабель досок или заготовок.

Первоначально рассмотрим первый показатель - видимые дефекты сушки. В высушенном материале независимо от его назначения видимые дефекты не допускаются.

К видимым дефектам древесины, которые могут появиться при ее сушке, относятся растрескивание и коробление. На практике встречается наружное, внутреннее, торцевое и радиальное растрескивание.

Наружные трещины образуются в материале в начальный период сушки, когда действующие на поверхности растягивающие напряжения превышают предел прочности. Причина образования наружных трещин - слишком жесткий режим сушки, а мера предупреждения - применение рационального режима.

Внутренние трещины могут появиться в конце процесса, если в центре сортимента возникли чрезмерно большие растягивающие напряжения. Чтобы предупредить их образование, необходимо соблюдать режим сушки и проводить промежуточную и конечную влаготеплообработку.

Возникновение торцевых трещин обусловлено более интенсивной сушкой торцов по сравнению со средней частью сортимента. Наиболее эффективное средство предупреждения этого дефекта - замазывание торцов влагонепроницаемым составом. Ввиду большой трудоемкости это мероприятие при массовой сушке не применяется.

Правильная укладка пиломатериалов в штабеле, в частности выравнивание торцов штабеля. Размещение крайних прокладок заподлицо с торцами досок, формирование полногабаритного штабеля, значительно снижает торцовое растрескивание. Торцовые трещины в этом случае бывают неглубокими и при поперечном раскрое пиломатериалов потери будут незначительны.

Радиальные трещины возникают при сушке круглых лесоматериалов и пиломатериалов, содержащих сердцевинную трубку. Причина их образования - различная усушка в радиальном и тангенциальном направлениях. Предупредить их появление при камерной или атмосферной сушке невозможно даже при самом осторожном и медленном проведении процесса. Чтобы избежать этого дефекта, при раскрое пиломатериалов следует вырезать сердцевину или следить, чтобы она находилась на поверхности.

Коробление пиломатериалов в процессе сушки происходит также по причине различной усушки в радиальном и тангенциальном направлениях. У досок тангенциальной распиловки независимо от режима сушки усадка наружной пласти (по отношению к центру бревна) будет при сушке больше, чем усадка внутренней пласти. Это приводит к изгибу (короблению) доски в поперечном направлении (рис. ___). Доски радиальной распиловки не коробятся. Разность усушки древесины вдоль и поперек волокон вызывает продольное коробление.

Для того чтобы предотвратить поперечное и продольное коробление досок, их следует сушить в зажатом состоянии, соблюдать правила формирования штабеля (укладывать в один ряд доски строго одинаковой толщины, применять стандартные толщины, применять стандартные строганые прокладки, каждый ряд которых должен находиться в одной вертикальной плоскости). В этом случае плоская форма досок в штабеле фиксируется массой самой древесины, за исключением верхних двух-трех рядов. В верхнем ряду следует укладывать доски радиальной распиловки или материал неответственного назначения. Таким образом, коробления досок при сушке возникает только при неправильной и небрежной укладке, но не является следствием неправильно выбранного режима сушки. Отклонения от рационального режима могут привести к образованию трещин.

Рис. ___ Поперечное коробление пиломатериалов

Средняя величина конечной влажности контролируемой партии определяется следующим образом. Из штабеля в зонах быстрого и замедленного просыхания материала отбирают не менее девяти досок. Из каждой доски выпиливают две секции влажности и определяют их влажность. Влажность партии W_ср вычисляют как среднее арифметическое из полученных значений влажности секций.

Равномерность конечной влажности. Показателем равномерности считают среднее квадратическое отклонение, которое вычисляется по формуле

где W_i - влажность отдельной секции, %; W_ср - средняя влажность штабеля, %; n - число секций влажности.

Фактическая влажность отдельных досок штабеля с вероятностью 95% (в 95 случаях из 100) будет находиться в пределах W_ср ± 2у.

Перепад влажности по толщине контролирует по секциям послойной влажности, которые выпиливают из отработанных досок рядом с секциями для определения общей влажности. Секции раскалывают по схемам, приведенным на рис. ___: при толщине досок до 50 мм - на рис. ___, а, при толщине 50 мм и выше - на рис. ___, б. Разница во влажности боковых (взвешиваемых вместе) и средних полосок показывает перепад влажности.

Рис. ___ Секции послойной влажности (В - ширина доски)

Остаточные напряжения в высушенном материале устанавливают по силовым секциям, выпиливаемым рядом с секциями послойной влажности из каждой отработанной доски. Можно считать, что древесина практически свободна от остаточных напряжений, если относительное отклонение зубцов секции (в вершине) от нормального положения не превышает 1,5 - 2% длины зубцов, т.е. S₁ - S / 2l ^. 100 < 2 (Обозначения см. на рис. ___, а).

Высушенная древесина должна по качеству сушки соответствовать своему назначению. Назначение древесины различно, поэтому различны и требования, предъявляемые к качеству сушки.

В зависимости от этих требований «Руководящими материалами по камерной сушке пиломатериалов» установлено четыре категории качества.

I категория - сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей по 12 - 10-му квалитетам (ГОСТ 6449-76) (точное машиностроение, приборостроение, производство моделей, лыж).

II категория - сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей по 13 - 11-му квалитетам (производство мебели, автостроение, пассажирское вагоностроение).

III категория - сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей 15 - 13-му квалитетам (грузовое авто- и вагоностроение, сельхозмашиностроение, производство тары).

0 (нулевая) категория - сушка до транспортной влажности товарных пиломатериалов без снижения их прочности и изменения цвета (для экспортных).

Таблица ___ Нормы требований к качеству сушки пиломатериалов и заготовок

Категория качества сушки	Средняя конечная влажность древесины, %	Допустимые отклонения конечной влажности в партии от средней, %	Допустимый перепад влажности, %, при толщине пиломатериалов, мм	Остаточные внутренние напряжения
			13 - 22	25 - 40	45 - 60	70 - 90
0	19	+ 2 - 4	Не контролируется	Не контролируется
I	6 8	± 1,5 ± 2	1,5	2,0	2,5	3,0	Не допускается
II	6 8 10	± 2 ± 2,5 ± 3	2,0	3,0	3,5	4,0	То же
III	8 10 12 15	± 3 ± 4 ± 5 ± 5	2,5	3,5	4,0	5,0	Не контролируется

Требуемая величина средней конечной влажности древесины после сушки колеблется для различных изделий в широких пределах и регламентируется стандартами и техническими условиями. Например, для мебели она составляет 7 - 8%, для столярно-строительских изделий 10 - 12%, для тары 15 - 20%. Нормы требований к остальным показателям качества регламентируются Руководящими материалами (табл. ___).

Окончание процесса сушки. Для обеспечения требуемого качества пиломатериалов окончание процесса сушки необходимо проводить следующим образом.

После достижения материалом заданной конечной влажности (что устанавливают по контрольным образцам) назначают влаготеплообработку. По ее окончании закрывают увлажнительные трубы, в камере создают параметры сушильного агента по последней ступени режима и в течение 2 - 4 ч (в зависимости от толщины пиломатериалов) проводят подсушку поверхностных слоев. Затем из штабеля отбирают пробы для определения показателей качества сушки.

В период выполнения контрольных операций в камере проводят кондиционирование. При выполнении этой операции температуру среды поддерживают на 5^оС выше температуры последней ступени режима сушки (но не более 100^оС), а степень насыщения устанавливают по величине равновесной влажности древесины, которая равна конечной влажности, увеличенной на 1%. Если древесина отвечает предъявляемым требованиям, подачу пара в калориферы прекращают, камеру охлаждают до 30 - 40^оС сначала при открытых приточно-вытяжных каналах, а затем при полуоткрытых дверях, далее штабеля выкатывают и начинают готовить камеру к следующей загрузке. Если же установлено, что материал не отвечает предъявляемым требованиям, то должна быть назначена дополнительная влаготеплообработка (при наличии в материале остаточных напряжений) или продолжено кондиционирование (при недопустимом диапазоне колебания конечной влажности).

При проведении камерной сушки пиломатериалов обязательно записываются все наблюдения и замеры. Записи подлежат:

1. фактическое и рекомендуемое режимом состояния среды в камере (запись проводят ежечасно);

2. характеристика пиломатериалов и их количество;

3. результаты контроля текущей влажности пиломатериалов;

4. результаты анализа внутренних напряжений и остаточных деформаций;

5. режимы и результаты промежуточной и конечной влаготеплообработок;

6. результаты контроля качества сушки;

7. причины простоя камеры и другие сведения, относящиеся к проведению сушки.

Для записей целесообразно использовать специальные журналы и карты сушки, которые рекомендованы «Руководящими материалами по камерной сушке пиломатериалов».

2.8 Управление камерой и записи во время сушки

Управление сушильной камерой состоит в том, чтобы поддерживать в ней заданную температуру и влажность агента сушки.

Наблюдение за температурным режимом tc и tм осуществляется при помощи дистанционного психрометра, или через психрометрическое окно при помощи обычных технических термометров.

Основное правило экономного, технически грамотного регулирования работы заключается в том, чтобы не допускать как увлажнения, так и осушения воздуха в камере по сравнению с заданным режимом.

Категорически запрещается одновременно впускать пар в камеру через увлажнительные трубы и держать открытыми приточно-вытяжные каналы.

Многие камеры страдают недостаточной герметичностью, и поддерживать в них высокую влажность без увлажнения паром трудно. В таких случаях приточно-вытяжная вентиляция должна быть всегда закрытой.

Следует помнить о разнице между циркуляцией воздуха и вентиляцией. Открытием вытяжного канала циркуляция в камере не улучшается, но уменьшается влажность воздуха в камере.

Температура воздуха в камере регулируется или путём полного включения и отключения части поверхности нагрева калорифера, или изменением степени открытия вентиля на паропроводящей трубе к калориферу. Отключение части поверхности нагрева (секции) калорифера обеспечивает более устойчивую работу. Если в калорифере нет секций, подачу пара регулируют вентилем; вентилем же можно регулировать температуру воздуха, если калорифер с секциями.

Увеличение влажности воздуха в камере можно достичь или только закрытием шиберов пуском пара через увлажнительные трубы. К последнему способу прибегают при переходе к промежуточной обработке или при опасности растрескивания материала, когда влажность воздуха при закрытых шиберах нарастает медленно.

Для уменьшения влажности воздуха в камере открывают приточно-вытяжные каналы, и, если в камеру поступал увлажнительный пар, обязательно сначала закрывают его доступ. При регулировании режима не следует забывать о тепловой инерции камеры; переход с одной ступени на другую следует проводить плавно, в течении 1-2 ч. При резком подъёме или снижении температуры сушильщик не сумеет остановить на нужной точке рост или падение её из-за тепловой инерции камеры. Тем более требуется плавное регулирование влажности агента сушки камере, ибо резкое изменение влажности может вызвать опасные напряжения в материале.

Максимально допустимое отклонение фактических параметров воздуха от параметров, заданных режимом, составляет:

1. в температуре сухого термометра при сушке материала I категории ±2°

2. в величине психрометрической разности - не более ±0,5° для материала I и II категории и ±1° для материала III категории

Если подача пара временно прекратилась, рекомендуется сразу же закрыть приточно-вытяжные каналы, так как при уменьшении температуры в камере горячий материал начнёт очень интенсивно отдавать влагу. Для контроля за правильностью процесса целесообразно строить кривые сушки в координатах W - ф (влажность - время). Кроме поддержания режима сушки и контроля за убылью влажности, дежурный сушильщик обязан наблюдать за качеством материала по внешнему виду.

Наблюдение ведут через психрометрическое окно из коридора управления и при заходах в камеру. Раньше всего трещины начинают появляться на торцах и на лицевой пласти досок со стороны входа воздуха в штабель. Рекомендуется перед сушкой часть торца штабеля, который будет находиться под наблюдением, обвести цветным карандашом и отметить все трещины, имевшиеся до сушки, и их ширину. Тогда появление новых трещин и углубления или расширения старых можно будет легко сразу же заметить. При появлении трещин режим корректируют на более мягкий или прибегают к промежуточной обработке воздухом повышенной температуры и влажности. Одновременно при сушке ценного материала ведут контроль за напряжением и послойной влажностью.

В камерах непрерывного действия с принудительной циркуляцией контроль за режимом сушки ведут по сухому и сырому концам камеры. Регулированием количества циркулирующего воздуха добиваются требуемого по режиму состояния воздуха в сыром конце при поддержании заданного состояния в сухом конце.

Записи наблюдений во время сушки. Запись рекомендуется вести не в журнале, а на отдельных картах, форма которых отпечатывается в типографии. Карты на законченные сушки хранят отдельно. Запись режима сушки делают через час. В камерах непрерывного действия и при сушке материала III и IV категории качества разрешается делать записи режима через 2 ч. В режимной карте в графе «заданно» указывается tc и ?t. Задаётся именно психрометрическая разность, чтобы фиксировать внимание сушильщиков на обязательное поддержание её величины. В карте(на обороте) отмечается так же процесс просыхания материала(по массе контрольных образцов), влажность материала перед выгрузкой, перепад влажности и напряжения, а так же брак по сушке.

2.9 Хранение материала после сушки

Во время хранения материала после сушки происходит выравнивание влажности по сечению, но почти не уменьшаются внутренние напряжения. Поэтому длительная выдержка сухого материала перед пуском в производство не может заменить конечной обработки его в камере. Если выгруженный из сушильной камеры материал соответствует требованиям качества сушки, он может быть пущен в дальнейшую обработку немедленно после охлаждения.

Если материал хранится некоторое время на складе сухих материалов, необходимо принять меры к тому, чтобы он не увлажнялся. Особенно важно это требование для коротких деталей, ибо через торцы идет весьма быстрое поглощение влаги из воздуха. Поэтому на складах сухих пиломатериалов и деталей необходимо устройство отопительно-вентиляционной системы с поддержанием влажности воздуха в пределах 35 - 60% при температуре не ниже 5^о. При длительном хранении сухие доски или детали укладывают плотными пачками с зашивкой торцов фанерой. Пачки коротких деталей укладывают торцами вплотную одну к другой. Это не только позволяет экономить место, но и уменьшает возможность увлажнение деталей. При всех обстоятельствах высушенный материал следует хранить в закрытых складах и должны быть приняты меры предохранения его от увлажнения.

При высокой стоимости и длительности сушки древесины пренебрежение к правильному хранению сухих пиломатериалов можно рассматривать как растрату народного достояния.

2.10 Требования, предъявляемые к лесосушильным камерам

Современная технология сушки древесины основывается на применении в камерах воздуха (газа) высокой температуры (до 110 - 115^о) и высокой влажности. Высокая влажность воздуха (газа) при высокой температуре означает необходимость поддерживать в сушильной камере значительное парциальное давление водяного пара р_п (до 0,5 атм) при общем нормальном барометрическим давлении. Следовательно, ограждения и в первую очередь двери современной сушильной камеры должны быть практически воздухонепроницаемыми и допускать лишь минимальные тепловые потери.

Требования к ограждениям будут подробнее рассмотрены ниже.

Основные требования к технологическому оборудованию сушильных камер для пиломатериалов таковы.

1. Тепловое оборудование камер должно быть достаточно мощным, чтобы обеспечить быстрый подъем и поддержание высокой температуры до 110 - 115^о, необходимой для максимальной скорости сушки. При этом должна быть обеспечена гибкость регулирования температуры в камере, в зависимости от требуемого режима сушки, устанавливаемого с учетом породы, размеров и влажности древесины и от ряда других факторов.

...