Исследование возможности использования сверхвысокочастотных установок малой мощности для сушки оцилиндрованных бревен

Поиски перспективных способов сушки, их актуальности на современном этапе. Подходы к снижению энергозатрат на сушку 1 м3 древесины, сокращению срока сушки и сохранению высокого качества древесины. Используемые в данном процессе методы и инструменты.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.11.2018
Размер файла 45,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование возможности использования сверхвысокочастотных установок малой мощности для сушки оцилиндрованных бревен

В настоящее время на рынке деревянного домостроения представлено множество технологий, одной из которых является строительство деревянного дома из оцилиндрованного бревна или бруса. Для деревянного домостроения, очень актуальна сушка оцилиндрованных бревен и брусьев больших сечений. Поиски перспективных способов сушки приводятся как у нас в стране, так и за рубежом. Цель этих поисков - снижение энергозатрат на сушку 1 м3 древесины, сокращение срока сушки и сохранение высокого качества древесины.

При строительстве домов из оцилиндрованных бревен в настоящее время до 95% бревен сушатся естественным способом на открытом воздухе (атмосферная сушка). Процесс сушки в атмосферных условиях продолжается от 1 до 2 лет, но избежать трещин при этом способе не удается.

Использование наиболее распространенной конвективной сушки бревен и брусьев в сушильных камерах значительно сокращает продолжительность процесса, но при этом так же не удается избежать образования трещин и ухудшения внешнего вида материала.

Обычно передача тепла осуществляется за счет конвекции, теплопроводности и излучения. Отсюда неизбежен температурный градиент (перепад) от поверхности в глубину материала, причем тем больший, чем меньше теплопроводность. Уменьшить или почти устранить большой градиент температур можно за счет увеличения времени обработки. Во многих случаях только за счет медленного нагрева удается избежать перегрева поверхностных слоев обрабатываемого материала. С помощью СВЧ энергии можно не только равномерно нагревать диэлектрик по его объему, но и получать по желанию любое заданное распределение температур. Поэтому при СВЧ нагреве открываются возможности многократного ускорения ряда технологических процессов [1].

Конструктивно СВЧ сушильные камеры комплектуются с одним СВЧ источником или с несколькими СВЧ источниками. Если в первом варианте применяются мощные промышленные магнетроны с рабочей частотой 433 и 915 МГц, с мощностью 25-100 кВт, то во втором варианте в качестве источника СВЧ энергии используются маломощные магнетроны от бытовых СВЧ печей, работающие на частоте 2450 МГц с мощностью 0,6-0,8 кВт.

Пожалуй, самым веским аргументом неэффективности применения СВЧ магнетронов работающих на частоте 2450 МГц является малая глубина проникновения электромагнитных волн в древесину 12,6 см. Для сравнения - при частоте 915 МГц и 433 МГц глубина проникновения равна соответственно 35 см и 70 см. На основании чего делается заключение об их полной непригодности.

Однако при сушке оцилиндрованных бревен, большое влияние на качество высушенного материала оказывает сама древесина. Зачастую исследователи не в полной мере учитывают особенности анизотропного строения древесины, особенности усушки бревен. И в этом аспекте, когда требуется индивидуальный подход к каждому высушиваемому бревну, применение магнетронов малой мощности может иметь определенные преимущества. К другим несомненным достоинствам этих магнетронов является возможность работы от двухфазной сети 220 V, малая стоимость, ремонтоспособность.

Для установления возможности применения СВЧ магнетронов с рабочей частотой 2450 МГц для сушки оцилиндрованных брёвен были проведены экспериментальные исследования. Свежесрубленные деревья сосны с начальной влажностью 116-120% были оцилиндрованы диаметром 12-16 см.

Одной из задач эксперимента было исследование характера распределения влажности полей в материале в зависимости от степени проникновения СВЧ волн в древесину.

На рис. 1 представлены результаты опытной сушки оцилиндрованного бревна диаметром 14 см при поддержании температуры 125 єС в центре бревна, в течение 14 часов, на оси магнетрона и при отклонении на 250 мм (рис. 2).

Рис. 1. Распределение влажности по радиусу бревна при одностороннем нагреве: 1 - по оси магнетрона; 2 - на расстоянии 250 мм от оси магнетрона

древесина сушка сверхвысокочастотный бревно

Полученные результаты подтверждают возможность эффективного проникновения СВЧ энергии в древесину на глубину 11-12 см при использовании магнетронов работающих на частоте 2450 МГц (кривая 2 рис. 1). При смещении от оси магнетрона на 250 мм эффективность распространения СВЧ энергии по радиусу бревна снижается. Это хорошо видно на примере распределения влажности по радиусу бревна (кривая 1 рис. 1).

Общий вид кривой 1 свидетельствует о наличии положительного градиента температуры в материале. Во внутренней части бревна аккумулируется большая часть выделяемого тепла. Причем её распределение по длине бревна имеет относительно равномерный характер. Об этом свидетельствует и примерно одинаковая величина влажности во внутренней части бревна независимо от оси излучения магнетрона на рассматриваемом участке. Тем не менее, при удалении от оси излучения магнетрона происходит заметное снижение интенсивности поглощения тепла поверхностью материала, о чем свидетельствует характер кривой 1 рис. 1.

Таким образом, результаты экспериментов показали принципиальную возможность применения СВЧ магнетронов малой мощности работающих на частоте 2450 МГц даже при одностороннем нагреве оцилиндрованных строительных бревен диаметром до 12-14 см.

Однако, в деревянном домостроении указанный диаметр бревен применяется для межкомнатных перегородок. Наружные стены строений изготавливают из бревен диаметром 22-24 см. Для равномерного нагрева бревен большего диаметра необходимо обеспечить равномерный нагрев по всему сечению. Этого можно достичь периодическим поворачиванием бревен в процессе сушки. Что и было осуществлено во второй серии экспериментов. Для уменьшения перепада влажности по сечению бревна была уменьшена температура нагрева его до 90 єС. Это позволило существенно уменьшить аккумулирование тепла в центральной части бревна. Опыты проводились на бревнах диаметром 16-17 см. Результаты второй серии экспериментов представлены на рис. 3.

Рис. 2. Схема расположения оцилиндрованного бревна и магнетрона: 1 - оцилиндрованное бревно; 2 - ограждение сушильной установки; 3 - магнетрон; 4 - зона измерения влажности на оси магнетрона; 5 - зона измерения влажности при отклонении от оси магнетрона

Анализ кривых распределения влаги по радиусу бревна показывает, что в результате периодического вращения бревна удалось достичь более равномерного распределения тепла в материале. Наибольший положительный эффект от вращения отмечается на некотором удалении от оси магнетрона. Здесь величина перепада влажности уменьшилась почти в два раза.

Рис. 3. Распределение влажности по радиусу бревна при равномерном нагреве (вращении бревна): 1 - по оси магнетрона; 2 - на расстоянии 250 мм от оси магнетрона

Снижение температуры в центральной части бревна позволило исключить пересушивание внутренней части бревна, по сравнению с первой серией экспериментов. Средняя конечная влажность бревен соответствовала 18-20% влажности.

Как отмечает ряд исследователей, из-за конструктивных недоработок возможны локальные перегревы высушиваемого материала и возгорание древесины даже при малых удельных мощностях. Падающая на древесину СВЧ-волна не только поглощается древесиной, но и образует поверхностные волны. Они распространяются как вдоль материала, так и вдоль прокладок, что приводит к концентрации СВЧ-энергии в определенных точках сушильного пространства и перегреву древесины. По этой причине невозможно поднять удельную мощность до расчетного уровня, что приводит к увеличению срока сушки древесины и, соответственно, к увеличению затрат энергии на сушку.

Это явление возможно при статичном положении высушиваемого материала. Периодическое вращение бревна в процессе сушки позволяет существенно уменьшить негативное влияние упрощенной конструкции сушильной установки на распространение СВЧ энергии в сушильной установке. По всей длине высушиваемых бревен не было отмечено участков с резким локальным перегревом материала.

Как показали результаты экспериментов, при сушке оцилиндрованных бревен диаметром до 24 см могут быть применены магнетроны малой мощности, работающие на частоте 2450 МГц при определенной их компоновке в конструкции сушильной установки.

Библиографический список

1. Торговнигов, Г.И. СВЧ-нагрев в технологии древесных материалов [Текст] / Г.И. Торговников. - М.: ВНИПИЭМ-леспром, 1988. - Вып. 10. - 42 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Причины деформаций древесины и методы их предупреждения. Особенности укладки пиломатериалов в штабель для конденсационной и вакуумной сушки. Специфика деформаций, возникающих при распилке древесины, размерные и качественные требования к пиленой продукции.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 15.12.2010

  • Описание сушильной камеры и выбор параметров режима сушки. Расчет продолжительности камерной сушки пиломатериалов. Показатели качества сушки древесины. Определение параметров сушильного агента на входе и выходе из штабеля. Выбор конденсатоотводчика.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 08.01.2016

  • Вопросы рационального проектирования, выбора наиболее целесообразных способов сушки, разработки более совершенных технологических и конструктивных схем камер. Технологические расчеты, включающие пересчёт объёма фактического материала в объём условного.

    курсовая работа [122,5 K], добавлен 27.01.2011

  • Расчёт одноштабельной сушильной камеры СПВ-62М: продолжительность сушки и оборота камеры; годовая производительность на условном материале. Технологический процесс в сушильном цеху; показатели качества сушки древесины; противопожарная безопасность.

    курсовая работа [4,4 M], добавлен 05.12.2012

  • Описание технологии производства пектина. Классификация сушильных установок и способы сушки. Проектирование устройства для сушки и охлаждения сыпучих материалов. Технологическая схема сушки яблочных выжимок. Конструктивный расчет барабанной сушилки.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 19.11.2014

  • Установки для сушки сыпучих материалов. Барабанные сушила, сушила для сушки в пневмопотоке и кипящем слое. Установки для сушки литейных форм, стержней. Действие устройств сушильных установок. Сушила с конвективным режимом работы. Расчет процессов сушки.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 29.10.2008

  • Современные методы сушки материалов, оценка их преимуществ и недостатков, используемое оборудование и инструменты. Определение основных материальных потоков, а также технологических параметров сушки. Расчет типоразмера барабана выбранной сушилки.

    курсовая работа [540,6 K], добавлен 05.02.2014

  • Сущность процесса сушки. Расчет сушильной установки. Аппаратное обеспечение процесса сушки. Технологические основы регулирования сушилок с кипящим слоем. Определение момента окончания сушки по разности температур. Автоматизация сушильных установок.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 25.01.2011

  • Исследование конструкции бункерной зерносушилки СБВС-5. Характеристика газовоздушной смеси и состояния зерна в процессе сушки и охлаждения. Расчет испаренной влаги в сушильной камере, размеров барабанной сушилки. Определение расхода теплоты на сушку.

    курсовая работа [49,7 K], добавлен 23.12.2012

  • Сушильные устройства и режимы сушки керамических изделий. Периоды сушки. Регулирование внутренней диффузии влаги в полуфабрикате. Длительность сушки фарфоровых и фаянсовых тарелок при одностадийной и при двухстадийной сушке. Преимущества новых методов.

    реферат [418,0 K], добавлен 07.12.2010

  • Технологическая схема лесосушильного цеха, выбор способа сушки древесины. Разработка схемы технологического процесса сушки пиломатериалов, описание работы сушильной камеры. Технологические требования к сухим пиломатериалам, их укладка и транспортировка.

    курсовая работа [100,8 K], добавлен 10.03.2012

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры ВК-4 и вспомогательного оборудования. Обоснование режимов сушки и влаготеплообработки древесины. Расчёт количества сушильных камер. Определение параметров агента сушки. Организация технологического процесса.

    курсовая работа [599,7 K], добавлен 24.08.2012

  • Цели, процессы сушки древесины. Существующая технология и оборудование для сушки пиломатериалов. Определение типа конструкции лесосушильной установки. Подбор энергетической установки для лесосушильной камеры М-1. Схема энергетического комплекса Прометей.

    реферат [670,6 K], добавлен 07.11.2009

  • Анализ современных подходов и технологических решений автоматизации сушки зерна. Обоснование предложений по проекту модернизации системы управления сушкой зерна в конвективной камере путем внедрения АСУ. Эксплуатационные затраты на сушку зерновых.

    отчет по практике [803,0 K], добавлен 30.03.2014

  • Выбор способа обработки и описание типа лесосушильной камеры. Режимы и продолжительность сушки. Выбор расчетного материала. Определение параметров агента сушки. Выбор и расчет конденсата отводчиков, калориферов, вытяжных каналов. Контроль качества сушки.

    курсовая работа [46,5 K], добавлен 07.06.2010

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры CM 3000 90. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки древесины. Определение количества сушильных камер и вспомогательного оборудования. Тепловой расчет процесса сушки. План сушильного цеха.

    курсовая работа [540,7 K], добавлен 20.05.2014

  • Устройство и принцип действия основного и дополнительного оборудования. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет продолжительности цикла сушки, количества камер. Определение параметров агента сушки, а также расхода теплоты.

    курсовая работа [139,6 K], добавлен 23.04.2015

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры. Выбор режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет требуемого количества камер. Определение массы испаряемой влаги, параметров агентов сушки, расходов теплоты на сушку. Разработка технологического процесса.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.10.2012

  • Характеристика двухкамерной сушильной камеры. Расчет количества испаряемой влаги, тепла на прогрев древесины и поверхности нагрева калорифера. Аэродинамическая схема циркуляции агента сушки. Описание вентилятора, трубопроводов и конденсатоотводчиков.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 29.09.2013

  • Расчет горения топлива и начальных параметров теплоносителя. Построение теоретического и действительного процессов сушки на I-d диаграмме. Материальный баланс и производительность сушильного барабана для сушки сыпучих материалов топочными газами.

    курсовая работа [106,3 K], добавлен 03.04.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.