CC BY
8УДК 674.047
Р.Р.Сафин, Р.Р. Хасаншин, Н.Р. Галяветдинов, Ф.Г. Валиев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
В ГИДРОФИЛЬНЫХ ЖИДКОСТЯХ
(Казанский государственный технологический университет) Е-mail: olambis@rambler.ru
Разработана экспериментальная установка осциллирующей сушки массивной древесины в гидрофильных жидкостях. Проведенные исследования позволили разработать новую технологию качественной сушки крупномерной древесины применительно к деревянному домостроению.
Малоэтажное деревянное домостроение -динамично развивающийся сектор отечественного стройкомплекса. С учетом принятия национального проекта «Доступное и комфортное жилье -гражданам России» значение рынка малоэтажного строительства значительно возросло. Его объемы составляют более 30 процентов ежегодно вводимого нового жилого фонда страны. При этом древесина была и остается традиционно приоритетным материалом для индивидуального жилищного строительства. Сегодня доля деревянных конструкций (стены, перекрытия, элементы крыши и др.), изделий (окна, двери, щиты полов и перегородок), деталей (обшивка, плинтусы, наличники и т.п.) в общей стоимости стройматериалов для частного дома составляет от 50 (при кирпичных стенах) до 90 процентов (в деревянных домах). Поэтому все малоэтажное жилищное строительство часто называют деревянным домостроением, даже если стены здания возведены из кирпича или блоков. К известным преимуществам именно деревянного дома следует добавить лишь один главный факт: его строительство почти на треть дешевле, чем строительство кирпичного дома.
Строительство деревянных домов в основном осуществляют из оцилиндрованного бревна. При использовании в качестве строительного материала клееного бруса строительство обходится в 2 раза дороже, чем при использовании оцилинд-рованных бревен.
Традиционная технология строительства домов из оцилиндрованного бревна имеет недостатки, к числу которых можно отнести использование атмосферной сушки бревен на открытых площадях, продолжительность которой многократно увеличивает сроки строительства. Отказ от использования конвективно-тепловых способов сушки объясняется существенным снижением качества. В то же время традиционное ведение процесса не только не позволяет избежать продольных трещин, но зачастую приводит к образованию
синевы в процессе атмосферной сушки. Также данная технология требует наличия значительных площадей для сушки бревен. Учитывая качество, не надо забывать и о низкой биостойкости и огнестойкости высушенных бревен, что значительно сокращает их срок службы и увеличивает риск возникновения пожаров в домах, построенных данным способом. В то же время известна технология сушки массивной древесины в гидрофильных жидкостях, в качестве которых могут выступать антисептические и антипиренные растворы различных солей, что позволяет проводить одновременную сушку-пропитку. Однако данная технология не нашла широкого использования, вследствие достаточно высокой продолжительности процесса.
С целью устранения перечисленных недостатков в рамках НИЧ по гранту президента РФ для молодых ученых были проведены исследования осциллирующей сушки оцилиндрованных бревен в гидрофильных жидкостях. Для этого была создана сушильная установка для исследования осциллирующей сушки-пропитки крупномерной массивной древесины в гидрофильных жидкостях, схема и внешний вид которой представлены на рис.1.
Данная установка представляет собой герметичную цилиндрическую обечайку 1 с крышкой
2. Для передачи теплоты от теплоносителя к сушильному агенту используется масляная рубашка
3. Нагрев масла происходит в емкости 4, с помощью электронагревателей. Циркуляция горячей органической жидкости между нагревательной емкостью 4 и теплоиспользующим аппаратом 1 (вакуумная сушилка) осуществляется с помощью циркуляционного насоса 5. Внутреннее пространство корпуса 1 сообщено с вакуумным насосом 6 с помощью патрубка 7, с резервуаром для гидрофильной жидкости 8 через вентиль 9, а с атмосферой - через патрубок 11. Гидрофильная жидкость закачивается в камеру 1 при помощи насоса 12.
Рис. 1. Схема и внешний вид экспериментальной установки Fig. 1. The scheme and appearance of experimental set up
U, %
-■, / 1
2/
0
U, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
20
70 t, ч
/
10
20
30
40
U, % 110-t 100908070 60 50 40 30 20 10 0 0
U, %
100 90 80
50 t, ч
10
20
береза
25
30
30
40
50
60
35 t, ч
■,
У Vlfc ■
2 ■V
70 t, ч
Рис.2. Кривые сушки древесины в гидрофильных жидкостях:1 - традиционная сушка в гидрофильных жидкостях;2 - осциллирующая технология сушки
Fig. 2. Curves of wood drying in hydrophilic liquids:1 - conventional drying in hydrophilic liquids; 2 - oscillating technology of drying
5
10
15
20
10
30
40
50
60
0
0
Установка работает следующим образом. После помещения в камеру 1, оцилиндрованного бревна 13, камеру герметизируют с помощью крышки 2. При открытом вентиле 9 с помощью насоса 12 подают агент сушки, в качестве которого при проведении экспериментальных исследо-
ваний выступал раствор поваренной соли. Нагретое масло с помощью насоса 5 циркулирует в масляной рубашке 3 и нагревает гидрофильную жидкость до заданной температуры. Одновременно происходит процесс нагрева древесины в камере. После завершения стадии нагрева, гидрофильная
жидкость из камеры самотеком сливается в резервуар 8. Далее начинается стадия вакуумирования. Цикл «прогрев - вакуумирование» повторяют несколько раз до достижения постоянной влажности древесины.
В качестве модельных материалов для экспериментальных исследований осциллирующей сушки в гидрофильных жидкостях были взяты образцы различных пород древесины (сосна, ель, пихта), диаметром 180-200 мм. Процесс нагрева проводился при температуре 80°С, на стадии вакуумиро-вания остаточное давление составляло 20 кПа.
По результатам экспериментальных исследований были построены кривые сушки (рис. 2).
Представленные зависимости показывают, что при сушке древесины ранее известным способом, продолжительность процесса выше, чем при использовании осциллирующей технологии. Однако, как показывает анализ кривых, сушка легко-пропитываемых пород древесины, в частности березы, исследуемым способом невозможна, поскольку на стадии прогрева в материал проникает большое количество жидкости, которое на стадии вакуумирования полностью не удаляется.
Кроме того, следует отметить, что конечная влажность образцов, высушенных предложенным способом, колеблется в интервале 25-35% в зависимости от породы древесины. Поэтому для
досушки до требуемой влажности после окончания осциллирующей сушки в гидрофильных жидкостях предложена технология вакуумно-кондуктивной сушки. Результаты представлены кривыми сушки на рис. 3.
и, %
35
V ............«. „
■:
343 К
368 К 358 К
10
20
30
40
50
60
70
t, ч
Рис.3. Кривые вакуумно-кондуктивной досушки сосны Fig. 3. Curves of pine vacuum-conductive drying
Полученные результаты позволяют расширить границы эксперимента для дальнейшего изучения процессов осциллирующей сушки в гидрофильных жидкостях и определения рациональных режимных параметров данного процесса.
0
0
Кафедра архитектуры и дизайна изделий из древесины
