Высушивание древесины
При высушивании в камерах необходимое для испарения тепло подводится к древесине при помощи нагретого воздуха, топочных газов или перегретого пара. Среда, окружающая древесину в процессе сушки, называется сушильным агентом.
В производстве деревянных клееных конструкций используют камеры периодического действия, при работе которых периодически чередуются циклы: полная загрузка камеры штабелями — контролирование сушки — полная разгрузка камеры. Это преимущественно воздушные камеры, сборные или стационарные, с принудительной циркуляцией сушильного агента.
Из существующих конструкций наиболее совершенны сборные камеры (рис. 6.9). Это цельнометаллические сооружения с тепловой изоляцией в блочном исполнении. Они оборудованы вентиляторами, паровыми калориферами, впрыскивателями воды, впускными и выпускными клапанами. Процесс сушки в таких камерах полностью автоматизирован.
Значительно реже используются камеры для сушки пиломатериалов электроиндукционным и диэлектрическим (высокочастотным) способами, а также ванны для высокотемпературной сушки в гидрофобных жидкостях, главным образом петролатуме.
В процессе сушки влага в древесине перемещается из внутренних слоев к поверхности и испаряется в окружающую среду. Так как скорость испарения выше скорости перемещения влаги, наружные слои древесины высыхают быстрее и стремятся сократиться в объеме. Этому процессу препятствуют внутренние слои, из которых влага еще не успела удалиться. В результате возникают усилия, растягивающие наружные слои так, что в них могут образоваться трещины. Поэтому при сушке необходимо, чтобы скорость испарения влаги с поверхности (скорость влагоотдачи) не превышала скорость продвижения влаги из внутренних слоев.
Режимы сушки — это расписание температуры и влажности сушильного агента в зависимости от влажности древесины. Различают мягкие, нормальные, форсированные и высокотемпературные режимы сушки. Мягкие режимы обеспечивают полное сохранение физико-механических свойств древесины, нормальные допускают незначительное их изменение после сушки, а форсированные приводят к заметному (до 20%) снижению прочности пиломатериалов. В зависимости от начальной влажности древесины и толщины досок камерную сушку по мягким режимам ведут при температуре не выше 60 °С, по нормальным — не выше 100 °С, по форсированным — не выше 130 °С. Высокотемпературная сушка проводится в среде перегретого пара или в гидрофобных жидкостях, нагретых до 140— 150 °С.
Для пиломатериалов, идущих на несущие конструкции, обычно применяют мягкие режимы сушки, характеризуемые перепадом влажности, составляющим 165—2,5% на 1 мм толщины материала. Для сушки пиломатериалов, идущих на ограждающие конструкции, применяют нормальные режимы, при которых перепад влажности в досках составляет 2—3,5% на 1 мм толщины. Перепад влажности определяют по секциям послойной влажности, отпиливаемых от образцов, помещенных в камеру вместе с высушиваемым материалом.
Кроме температуры, режим сушки характеризуется степенью насыщенности сушильного агента и психрометрической разностью. Степень насыщенности — это отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости при данной температуре, а психрометрическая разность — перепад в показаниях сухого и смоченного (мокрого) термометра. Эти параметры изменяются в процессе сушки по ступеням в зависимости от влажности древесины, размеров и назначения высушиваемых материалов. С увеличением психрометрической разности повышается жесткость режима, возрастает интенсивность испарения влаги из древесины.
Процесс сушки. Перед началом сушки пиломатериалы нагревают, для чего в камеру подают сушильный агент с температурой, на 5°С превышающей температуру первой ступени режима сушки. Нагревание ведут при одинаковых показаниях сухого и мокрого термометров. Длительность начального нагревания составляет 1—2 ч на каждый сантиметр толщины материала. После прогрева в камере поддерживают (вручную или автоматически) заданную температуру и степень насыщенности сушильного агента.
В процессе сушки контролируют текущую влажность древесины и внутренние напряжения в ней. По значению влажности вырезанных из досок контрольных образцов судят о возможности перехода на следующую ступень режима или окончания процесса. При появлении в материале значительных напряжений сушку временно приостанавливают и производят промежуточную термовлагообработку досок воздухом повышенной температуры и влажности.
Характер и величину внутренних напряжений в древесине при ее сушке определяют по силовым секциям, которые выпиливают из торцовых срезов. Если зубцы секции остаются прямыми, то внутренних напряжений в материале нет и перепад влажности отсутствует. Если влажность в наружных слоях выше, чем в середине материала, зубцы изгибаются внутрь. Это свидетельствует, например, о чрезмерной интенсивности термовлагообработки в камере. Изгиб зубцов наружу указывает на растягивающие напряжения в поверхностной зоне материала, возникающие в результате быстрого испарения влаги. Такое состояние характерно для начальных стадий сушки.
После того, как влажность контрольных образцов достигнет заданной величины, проводится окончательная термовлаго-обработка пиломатериалов. Для этого в камеру подается пар с температурой, на 5—8 °С выше температуры последней ступени режима и с влажностью на 3% выше влажности материала (с целью увлажнения поверхности древесины). Конечная термов-лагообработка необходима для снятия внутренних напряжений, возникающих в процессе сушки. По окончании термовлагообработки поверхность пиломатериалов подсушивают в течение 1— 4 ч при параметрах последней ступени режима, затем охлаждают материал до 30—40°С со скоростью примерно 1 ч на каждый сантиметр толщины.
После окончания камерной сушки пиломатериалы выдерживают не менее 3 сут в помещении с относительной влажностью воздуха 65—75% при температуре 16—22 °С. Влажность высушенных пиломатериалов должна находиться в пределах 8— 12% при установленной норме 10%.
Дефекты сушки появляются в виде растрескивания, коробления, выпадения сучков и др. Часто наблюдается изменение формы поперечного сечения досок из-за различной величины усушки в тангенциальном и радиальном направлениях. Трещины могут появляться на различных этапах сушки: наружные — в начале процесса, внутренние — в конце, раньше других появляются торцовые трещины. Для предупреждения наружных и внутренних трещин необходима промежуточная термовлагообработка древесины. Для предупреждения торцовых трещин рекомендуется обмазывать торцы досок влагонепроницаемыми составами.
Коробление, как и изменение формы поперечного сечения, вызывается различием тангенциальной и радиальной усушки; выпадение сучков — большей их усушкой, чем близлежащих участков древесины; выплавление смолы и потемнение — высокой температурой сушки.
Вероятность появления дефектов может быть значительно снижена, если сочетать камерную сушку пиломатериалов с атмосферной. При атмосферной сушке соблюдается примерно такой же порядок укладки, хранения и транспортирования досок, как для камерной сушки. Для защиты от грунтовой скорости штабели укладывают на фундаменты высотой 50—75 см в хорошо проветриваемом месте. Ориентировочная продолжительность сушки сосновых досок до 20%-й влажности составляет 30 сут летом и 40—50 сут осенью и весной.
Деревянные конструкции - Высушивание древесины
Остались вопросы по теме - "Высушивание древесины", задайте их на