Сушка древесины

Сушка древесины

Министерство образования Российской Федерации

Реферат на тему: Сушка древесины

Выполнил: __________

Студент ___ курса ____

Группы №___

Самара – 2010

Содержание

1. Введение

2. Достоинства и недостатки древесины

3. Агент сушки

4. Классификация оборудования сушильных устройств

5. Ограждение сушильных камер

6. Камеры непрерывного действия с противоточной циркуляцией

7. Техника безопасности при выполнении сушки

8. Методы защиты древесины

9. Консервирующие вещества

10. Техника безопасности при антисептировании древесины

11. Литература

1. Введение

Сушка древесины – процесс удаления влаги из древесины путем испарения.

Физическая сущность процесса сушки заключается в том, что нагретый воздух направляется к сырому материалу при соприкосновении с которым он отдает свое тепло а сам охлаждается. Влага в древесине за счет восприятия тепла превращается в парообразное состояние.

Цель сушки: превращение из природного сырья древесины в промышленный материал, с конкретными улучшенными биологическими и физико-механическими свойствами.

Задачи процесса:

1. Придание древесине биологической стойкости.

2. Увеличение прочности древесины (сухая древесина лучше выдерживает механическую нагрузку).

3. Улучшение качества древесины.

Выпаривание или запаривание использовали на Руси еще с древних времен. Заготовки из наростов распиливают на части с учетом размеров будущего изделия, закладывают в обыкновенный чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь "томиться" при температуре 60-70°С. При этом происходит "выщелачивание" - выпаривание древесины, из заготовки выходят естественные соки, дерево окрашивается, приобретая теплый густошоколадный цвет, с ярко выраженной текстурой - природным рисунком. Такая заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.

Парафинирование. Заготовки из наростов опускают в растопленный парафин и ставят в печь при температуре 40°С на несколько часов. Затем древесина еще несколько дней просыхает и приобретает те же свойства, что и после запарки: не трескается, не коробится, поверхность становится тонированной с отчетливым узором текстуры.

Запаривание в льняном масле. Способ запаривания в льняном масле полуобработанных заготовок для изготовления ковшей, ложек и иной посуды известен на Руси с давних пор. Посуда из древесины, пропаренной в льняном масле, очень водостойка и не растрескивается даже при повседневном использовании. Этот способ приемлем и сегодня. В емкость кладется заготовка, заливается льняным маслом и проваривается на медленном огне.

Влажностью (абсолютной)древесины называется отношение массы влаги,

находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки (связанная или гигроскопическая) и заполняет полости клеток и межклеточные пространства (свободная или капиллярная).

При высыхании древесины сначала из нее испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит только при непосредственном контакте древесины с водой (вымачивание, пропаривание). Из этого следует, что однажды высушенная древесина, не находясь в непосредственном контакте с водой, не может иметь влажность выше предела гигроскопичности - состояния древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух.

Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25-35%.

Древесину, полученную после сушки при температуре 105 градусов с полным выделением всей гигроскопической влаги, называют абсолютно сухой древесиной.

На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно-сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).

Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплутационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.

2. Достоинства и недостатки древесины

2.1 Достоинства древесины как материала

Прочностные характеристики древесины приведены в таблице 1.

Таблица 1

·                   Малая плотность при относительно высокой прочности.

·                   Малая теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности (ккал/м * ч * град)

·                   Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности.

·                   Хорошая обрабатываемость режущими инструментами.

·                   Возможность склеивания.

·                   Легкая гвоздимость.

·                   Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10 - 15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон.

·                   Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов).

·                   Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации.

·                   Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий.

·                   Звукоизлучающие свойства (резонанс).

·                   Древесина широко применяется для изготовления инструментов.

·                   Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб.

·                   Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород.

·                   Сравнительно большая износостойкость.

·                   Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

2.2 Недостатки древесины как материала

·                   Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.

·                   Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала.

·                   Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 - 32 кгс/см2.

·                   Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов.

·                   Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.

3. Агент сушки

Среда окружающая древесину в процессе сушки называется Агентом сушки.

В качестве агента сушки используется водяной пар, атмосферный воздух, топочный газ, масла.

3.1 Свойство водяного пара

Пример-опыт: Герметичный сосуд частично заполняется водой Из остального пространства полностью удаляется воздух, в следствии испарения в этом пространстве будет собираться водяной пар. Его давление будет повышаться до определенной величины, после чего испарение влаги и рост давления прекратится. Т.е. водяной пар и жидкость его образующая будут находится в состоянии равновесия. Пар находится в состоянии равновесии с образующей его жидкостью - называется насыщенным. Давление - давление насыщения. Давление зависит от "T" При нагревании насыщенного пара образуется ненасыщенный пар (перегретый).

Сушить древесину можно только ненасыщенным паром (перегретым паром). Основным агентом сушки является атмосферный воздух, который представляет смесь газов, а также содержит в себе некоторые количества водяного пара называется "влажным".

Температура - нагревание агента сушки до данной величины.

Степень насыщения - определяет качество водяного пара содержащегося в воздухе в процентном содержании.

Влагосодержание - это масса влажного воздуха приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.

Теплосодержание - это общее количество теплоты, приходящееся на 1кг смеси воздуха и пара.

Удельный объем - объем влажного воздуха, приходящийся на 1кг сухой части воздуха.

Плотность - это масса смеси воздуха и пара, приходящаяся на 1кг сухой части воздуха.

Давление - одна составляющая давления атмосферного воздуха.

Нагревание - происходит при соприкосновении атмосферного воздуха с горячей и сухой поверхностью. При нагревании: температура - увел.ст.насыщения-умен., теплосодержание-увел. влагосодержание-постоянное.

Охлаждение - происходит в результате его соприкосновении с холодной сухой поверхностью.

Процесс испарения проходит при соприкосновении агента сушки с холодным мокрым материалом (древесина). Процесс испарения сопровождается понижением температуры, увеличением влагосодержанием и степени насыщения, теплосодержание при испарении не изменяется. При испарении агент сушки может достигнуть своего насыщения при котором влага в виде пара. Точка предела охлаждения при испарении находится на линии "фи"=1 Температура соответствующая этой точки наз. T предела охлаждения при испарении.

В процессе сушки часто происходит смешивание холодного и горячего воздуха т.е. отработанный воздух прошел через штабель, остальная часть смешивается с вновь поступившим свежим воздухом. т.о получается смесь параметры которой находятся по id - диаграмме, для этого рассчитывается коэффициент. Зная параметры находим точки 1 и 2, а 3 находится на отрезке 1-2 для нахождения пользуются формулой.

3.2 Принципиальные схемы сушилок

Рис. 1 Принципиальные схемы сушилок

4. Классификация оборудования сушильных устройств

4.1 Основные группы оборудования

В каждой сушилке можно выделить четыре основные группы оборудования: ограждения, транспортные устройства, тепловое и циркуляционное оборудование.

Ограждениями называют устройства, которые отделяют сушильное пространство от окружающей среды. Они сооружаются или из обычных строительных материалов (кирпич, бетон, железобетон), или формируются из готовых деталей и металлических щитов, заполненных теплоизоляционным материалом.

Транспортные устройства — это машины и механизмы, предназначенные для формирования слоя или штабеля высушиваемого материала, загрузки его в сушилку и выгрузки из нее, а также транспортировки.

Тепловое оборудование предназначено обеспечивать теплоснабжение сушилки. К этой группе оборудования относятся калориферы, теплообменники, конденсатоотводчики, паропроводы, топки, запорно-регулировочная и контрольно-измерительная аппаратура.

Циркуляционное оборудование служит для создания организованной циркуляции сушильного агента. Основными элементами этой группы являются вентиляторы, вентиляторные и инжекторные установки.

В сушилках тепловое и циркуляционное оборудование монтируется из стандартных элементов. В учебной литературе по сушке древесины эту группу оборудования принято изучать до рассмотрения конкретных конструкций сушилок. Ограждения и транспортное оборудование специфичны для каждого типа сушилок, поэтому их целесообразно рассматривать при описании конструкций сушилок определенного типа.

4.2 Тепловое оборудование сушильных камер

Предназначено для теплообеспечения сушильной камеры. К тепловому оборудованию относятся: калориферы, конденсатоотводчики, увлажнительные трубы, паропроводы, запорно-регулировочные, контрольно-измерительные аппараты.

4.3 Калориферы

Калориферами называются теплообменные аппараты, которые передают теплоту от теплоносителя к сушильному агенту. Теплоносителем могут быть насыщенный водяной пар, топочные газы, горячая вода и некоторые органические жидкости, имеющие высокую температуру кипения. В промышленных сушилках преимущественно используют паровые калориферы, теплоносителем в которых является насыщенный водяной пар. Иногда применяют водяные (теплоноситель - горячая вода) калориферы и электрические, в которых электрическая энергия эквивалентно преобразуется в тепловую, а теплоносителем служат проводники с высоким омическим сопротивлением.

Паровой калорифер состоит из замкнутой системы сообщающихся металлических паропроводов. Снаружи эту систему омывает циркулирующий сушильный агент, а изнутри – поступающий в нее насыщенный водяной пар под давлением до
0,6 МПа. Основную часть теплоты, содержащейся в паре, составляет скрытая теплота парообразования. Она должна быть использована в калорифере полностью. Поэтому весь пар, подаваемый в калорифер, должен сконденсироваться.

Рис. 2

В сушилках используют сборные паровые калориферы, которые собирают внутри сушилки из стандартных труб, и пластинчатые калориферы заводского изготовления. Часто для монтажа сборных калориферов используют чугунные ребристые трубы с фланцевыми соединениями (рис. 2) длиной 1; 1,5; 2 м и с поверхностью нагрева соответственно 2, 3 и 4 м2 на одну трубу. Иногда калориферы монтируют из гладких паропроводных труб. Схема монтажа калорифера определяется конструктивным оформлением сушильного устройства. Однако во всех случаях трубы собирают в секции, которые имеют самостоятельное питание паром.

Внутри секции трубы соединяют последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Последовательное соединение обеспечивает равномерный нагрев сушильного агента по длине калорифера, а параллельное – более компактный монтаж. Рационально комбинированное соединение – имеющее достоинства последовательного и параллельного соединений. Отдельные трубы соединяют фланцами с помощью болтов на прокладках из паронита. Трубу, отводящую конденсат, присоединяют к ребристой трубе фланцем с эксцентрическим отверстием, что обеспечивает беспрепятственный сток конденсата из линий калорифера. Трубы калорифера и паропроводов прокладывают с уклоном 0,005...0,01, а конденсатные трубы – 0,01 в направлении движения пара или конденсата. Секции труб монтируют в сушилках на специальных подвесках. Недостаток сборных калориферов из чугунных ребристых труб — большое количество фланцевых соединений, герметичность которых нарушается. Это снижает надежность работы калорифера.

Пластинчатый калорифер (рис. 3) состоит из корпуса, нагревательных элементов и крышек. Корпус 1 включает в себя трубные решетки и боковые щитки, изогнутые в виде швеллера и соединенные между собой болтами. Нагревательные элементы 2 представляют собой приваренные к трубным решеткам трубы с насаженными на них пластинами. Крышки 3 привариваются к трубным решеткам.

Рис. 3

Стальной пластинчатый калорифер: 1 - корпус, 2 - нагревательный элемент, 3 – крышка.

Теплоноситель, проходящий по трубам, передает свое тепло пластинам. Воздух, находящийся в зазорах между пластинами, нагревается до заданной температуры.

5. Ограждение сушильных камер

Ограждения предназначены для отделения пиломатериала от окружающей среды Отн: (стены, потолок, заборы, перегородки).

Существует 2 вида ограждений: строительные и сборно-металлические. Все ограждения должны соответствовать определенным требованиям:

1. должны быть паротеплонепроницаемыми

2. долговечны.

Строительные ограждения преимущество: долговечные чем с-металлические и дешевле. Недостатки: трудоемкий процесс ввода в эксплуатацию, требуется отдельно закупать все необходимое техническое оборудование и комплектовать камеру. С-металлические преимущество: быстрота ввода в эксплуатацию при заводском изготовлении гарантируется на 100% комплектация камер всем необходимым тепловым оборудованием а также приборами контроля и регулирования процесса сушки, камеры более герметичны. Недостаток - дорогие, недолговечные.

6. Камеры непрерывного действия с противоточной циркуляцией

Сушильные камеры непрерывного действия отличаются от камер периодического действия, как характером транспортирования штабелей, так и принципом поддержания режима сушки.

В камере периодического действия состояние воздуха изменяется во времени, но для каждого заданного момента процесса сушки оно должно быть одинаковым по длине камеры и штабелей. В отличие от этого в камере непрерывного действия состояние воздуха изменяется по ее длине, оставаясь в каждой точке камеры и штабеля все время постоянным.

Страницы: 1, 2