CC BY
12
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 66.047 Проф. П.В. Бглей1, д-р техн. наук; здобувач Б.М. Микичак1;
доц. Д.П. Кшдзера2, канд. техн. наук
МЕТОДИКА ДОСЛ1ДЖЕННЯ ФЫЬТРАЦШНОГО СУШ1ННЯ ПАКЕТА ШПОНУ
Здшснено аналiз роботи сушарок для зневоднення шпону, з'ясовано, що сушар-ки iз сопловим дуттям е найпродуктивнiшими, однак витрати електроенерги на ре-алiзацiю процесу е значними. Запропоновано пакетне сушшня шпону фшьтрацшним методом, представлено методику дослщжень та особливостi формування паке™ iз листiв шпону iз забезпеченням фжсаци !х плоско! форми.
Ключовг слова: шпон, фшьтрацшне сушiння, методика, пакет лис™ шпону, гщродинамжа.
Постановка проблеми. Шпон - матер1ал, який широко застосовують у меблевш промисловосп: струганий як личкувальний матер1ал та лущений як натвфабрикат для виготовлення фанери та деревинношаруватих матер1ал1в.
Технолопя виготовлення шпону е достатньо складною [1, 2]. Внасль док стадш пропарювання та проварювання, як сприяють тдвищенню плас-тичносп матер1алу та полегшенню його оброблення, вологють кряж1в та бру-ив (ванчешв) може зростати. Вологють шпону, отриманого шляхом лущення або стругання, знаходиться в межах 40-120 % 1 залежить вщ породи деревини та технологи виготовлення шпону, однак кшцеву вологють визначають тех-шчними умовами виготовлення продукцп з1 шпону 1 повинна становити 612 % [3, 4]. Висушування шпону е дуже енергоемним 1 для технолопчного процесу виготовлення фанери енергетичш витрати на зневоднення шпону до вологост1 8±2 % становлять близько 60 % вщ загальних [5].
Анал1з роботи сушарок для шпону. У промислових умовах викорис-товують контактний, конвективний, рад1ацшний методи сушшня шпону, а також зневоднюють останнш шляхом витискання вологи тд тиском 2,03,0 МПа за допомогою вальщв, зменшуючи при цьому вологють шпону вщ 80-120 % до 50-60 % [6-9]. Для штенсифжацп процешв сушшня шпону вико-ристовують комбшоваш методи. У роликових сушарках теплова енерпя пе-редаеться до матер1алу одночасно внаслщок його обдування тепловим агентом (конвекщею), випромшюванням вщ нагр1тих поверхонь (величина тепло-во! енергп, передано! до шпону шляхом рад1ацп тд час сушшня низькими температурами 11с=100 -130 °С, становить 20-30 %, а тд час сушшня високи-ми температурами 11с=180-200 °С - 50-60 %, а також контактуванням шпону з нагрггими елементами сушарки - роликами (теплопровщнютю). Роликов! су-шарки е високопродуктивними 1 забезпечують необхщну якють матер1алу,
1 НЛТУ Украши, м. Льв1в;
2 НУ "Льв1вська поттехшка"
однак е великогабаритними (довжини камер i3 врахуванням завантажуваль-них пристро!в сягають 12-20 м та е багатоярусними) [7, 9].
За напрямком руху сушильного агента вщносно матерiалу роликовi сушарки бувають i3 поздовжньою, поперечною циркулящями та сопловим дуттям. У сушарках i3 поздовжнiм перемiщенням матерiалу i теплового агента (СУР-3, СРГ-25) потiк напрямлений паралельно до площини листiв шпону вздовж сушарки. У цьому випадку ролики заважають рiвномiрному розподь лу теплового агента по площиш матерiалу, крiм цього, швидюсть руху його бiля поверхнi шпону е незначною. У сушарках i3 поздовжнiм перемiщенням матерiалу i позонною поперечною циркуляцiею нагрiтого повiтря (сушарки СУР-4, СУР-5) потiк теплового агента рухаеться з бiльшою швидкiстю у нап-рямку вздовж ролиюв, перпендикулярно до напряму руху шпону, тому штен-сивнiсть сушiння зростае на 15-30 %.
У сушильних камерах iз сопловим дуттям (СУР-8, VMS, СГС) тепло-вий агент подаеться з обох бокiв шпону перпендикулярно до площини лиспв через щшини соплових коробiв, якi розмiщенi в промiжках мiж роликами. Висока швидюсть руху повиря (10-16 м/с) сприяе ютотнш штенсифжацп процесу (в 2-3 рази, порiвняно зi сушарками з поперечною циркулящею) зав-дяки збшьшенню коефiцiентiв тепло- та масовiддачi мiж листом шпону i теп-ловим агентом. Сьогодш сушарки iз сопловим дуттям е найбшьш продуктив-ним обладнанням для висушування шпону, однак вони мають таку ваду: великий динамiчний напiр спричиняе велик витрати електроенергп на створен-ня штенсивно! циркуляцп агента сушiння. Таким чином, впровадження у ви-робництво сушарок, як забезпечували б штенсивне сушiння шпону та високу його яюсть за мiнiмальних енергетичних затрат, е актуальним завданням.
Вiдомо, що фiльтрацiйне сушiння е одним iз високоiнтенсивних мето-дiв висушування дисперсних та листових матерiалiв [10-15], яке дае змогу пiдвищити iнтенсивнiсть сушшня, зменшити габарити i металомiсткiсть установок, знизити питомi затрати теплоти й електроенергп, покращити якiснi показники матерiалiв.
Першим етапом дослiдження фшьтрацшного сушiння, як способу зне-воднення шпону, е вивчення пдродинамжи, що дае змогу прогнозувати зат-рати на процес. У роботах [10-15] для прогнозування втрат тиску використо-вують залежшсть ДарсьВейсбаха, яку приводять до модифжованого двоч-ленного рiвняння Ергана. Для кожного матерiалу необхiдно експерименталь-но визначати невiдомi коефiцiенти рiвнянь, тому дослiдження гiдродинамiки е також актуальним завданням.
Мета дослщжень. Метою роботи е розроблення методики пакетного сушшня шпону фшьтрацшним методом i створення лабораторно! установки для зневоднення останнього.
Експериментальна частина роботи. Об'ектами дослщжень е листи шпону рiзних товщин, з яких формували пакети. Дослiдження гiдродинамiки в процеш пакетного сушiння шпону фшьтрацшним методом проводили на установщ, зображенш на рис. 1. Установка складаеться з пакета листiв шпону (1), встановленого на ресиверi (2), який через систему трубопроводiв i рота-
124
Збiрник науково-технiчних праць
метр (3), затрний (4) i регулюючий вентжт (5) з'еднаний iз водокшьцевим вакуум- насосом (6). Над пакетом iз лиспв шпону (1) встановлено дифузор з електрокалорифером (7), який з'еднаний iз вщцентровим вентилятором (8), для вимiрювання температури теплового агента; над пакетом шпону встановлено термопару (9), i на виходi - термопару (10), яю з'еднанi з електронним вимiрювачем ПВ1-028 (11). Розрщження пiд пакетом шпону вимiрюють вакуумметром (12).
11 10 9 1 12
Рис. 1. Схема експериментальноТ установки: 1) пакет i3 листiв шпону; 2) ресивер; 3) ротаметр; 4, 5) затрний iрегулюючий eeHmuni; 6) водоюльцевий вакуум-насос; 7) калорифер; 8) вентилятор; 9, 10) термопари; 11) електронний вимiрювач ПВ1-028; 12) вакуумметр
Габаритш розмiри листа шпону: вздовж волокон - 150 мм, а поперек волокон - 100 мм (у промислових умовах передбачають використовувати листи стандартних розмiрiв тсля обрiзування за форматом 400x900 мм або 550x550 мм та шших типорозмiрiв). Для дослщжень пдродинашки використо-вували листи березового шпону, як мали рiзну товщину (1,5; 2; 3; 3,5; 4; 4,5 мм). Таким чином, площа поверхш випаровування експериментальних лис-тiв шпону перевищувала площу поверхш !х крайок у 30-100 разiв, що дае змогу результати експериментав переносити для пакетiв шпону промислових розмiрiв.
З листiв шпону однаково! товщини формували пакет, схему форму-вання якого представлено на рис. 2. Для формування пакета використовували контейнер (1), елементами якого е чотири стержш (4), розмiщенi на проти-лежних сторонах контейнера. На стержнях (4) вшьно посадженi пластини (2), кшьюсть яких визначаеться товщиною листiв шпону. Для формування пакета, листи шпону (3) однаково! товщини закладали почергово мiж пластинами (2). Перекладеш почергово пластини (2) з листами шпону (3) за допомогою прижимного листа (7) та болпв (6) притискали до бiчноl стiнки контейнера. Забезпечення фжсацп плоско! форми лиспв у пакетi вщбувалося таким чи-
ном: затиснет мiж пластинами (2) листи шпону (3), складен вздовж волокон, розтягували розведенням стержнiв (4) за допомогою шпильок (5).
Рис. 2. Пакет Ь лист1в шпону
Формування лиспв у пакети здiйснювали з метою реалiзацп !хнього сушiння iз забезпеченням вiльного всихання останнiх тд час профшьтрову-вання теплового агента, а фжсування 1х форми - для запоб^ання виникнення напружень, яю спричиняють жолоблення листiв у рiзних напрямках та 1х роз-ривiв унаслiдок рiзнонапрямленостi волокон, завилькуватостi, косошару, пе-рерiзання рiчних шарiв у тангенщальному напрямку, впливу сучкiв. Залежно вiд товщини шпону, кiлькiсть лисив, з яких формувався пакет, була рiзною (для листiв меншо1 товщини пакет формувався з бшьшо! 1х кiлькостi).
Дослiдження гiдродинамiки пiд час профшьтровування теплового агента крiзь пакет сухого шпону проводили зпдно з такою методикою. За допомогою електронного штангенциркуля вимiрювали товщину лисив шпону з точнiстю до 0,01 мм. З лисив, якi мали однакову товщину i висушених до постшно! ваги, формували пакет (1). Пакет (1) встановлювали на ресивер (2). Включали вакуум-насос (6) i за допомогою регулюючого вентиля (5) встановлювали рiзну витрату повггря крiзь пакет шпону. Величину витрати виз-начали за показами ротаметра (3), а втрати тиску - за показами вакуумметра (12). Дослщжували пакети, сформован з листiв (для кожного експерименту брали новий пакет), що мали товщини 1,5; 2; 3; 3,5; 4; 4,5 мм. Коефщент ва-рiацil, отриманий тсля рiзних експериментiв не перевищував 5 %. Тому кож-ний експеримент повторювали не менше нiж 5 разiв.
Висновки. На основi здшсненого аналiзу роботи сушарок для шпону вщзначено, що сушарки iз сопловим дуттям е найбiльш продуктивним облад-нанням, однак витрати електроенергп на створення штенсивно! циркуляцп агента сушшня е значними, тому як енергозбер^аючий та iнтенсивнiший метод висушування запропоновано пакетне сушiння шпону фшьтрацшним методом. Розроблено методику та створено лабораторну експериментальну установку пакетного сушшня шпону фшьтрацшним методом.
Л1тература
1. Бехта П. А. Виробництво 1 оброблення лущеного та струганого шпону / П. А. Бехта. -К. : Вид-во УкрДЛТУ, 1995. - 296 с.
126
Збiрник науково-техшчних праць
2. Бехта П.А. Виробництво шпону : шдручник / П.А. Бехта. - К. : Вид-во "Основа", 2003 р. - 256 с.
3. Бехта П.А. Виробництво фанери / П.А. Бехта. - К. : Вид-во "Основа", 2003. - 320 с.
4. Бехта П.А. Технолопя виробництва фанери / П.А. Бехта. - К. : Вид-во 1ЗМН, 1996 р. -
280 с.
5. Ортинська Г.С. Розроблення режим1в склеювання шпону тдвищено! вологосп : авто-реф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук / Г.С. Ортинська. - Льв1в, 2011. - 20 с.
6. Бшей П.В. Сушшня та захист деревини : шдручник / П.В. Бшей, В.М. Павлюст. -Льв1в : Вид-во "Кольорове небо", 2008. - 312 с.
7. Сафонов А.О. Технологические особенности процесса сушки шпона / А.О. Сафонов, С.В. Сергеев // Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего : матер. Междунар. научно-практ. конф., посвященной 50-летию лесоинженерного факультета. - Воронеж : Вид-во ВГЛТА. - 2004. - С. 112-115.
8. Бшей П.В. Теплов1 процеси дерево оброблення : навч. поабн. / П.В. Бшей, 1.М. Озарив, В.М. Максишв, 1.А. Соколовський та ш. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни, 2008. - 264 с.
9. Бшей П.В. Ефектившсть використання теплово! енергп шд час виготовлення шпону i фанери / П.В. Бшей, 1.В. Петришак, 1.А. Соколовський // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2008. - Вип. 18.9. - С. 118-121.
10. Ханык Я.Н. Фильтрационная сушка плоских проницаемых материалов : дисс. ... д-ра техн. наук / Я.Н.Ханык. - Львов, 1992. - 401 с.
11. Ханык Я.Н. Гидродинамическое сопротивление плоских газопроницаемых материалов / Я.Н. Ханык, В.И. Топчий, М.П. Стрепко // Прикладная химия. - 1991. - № 1. - С. 107-110.
12. Атаманюк В.М. Пдродинамжа i тепломасообмш тд час фшьтрацшного сушшня дисперсних матерiалiв : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра техн. наук / В.М. Атаманюк. - Львiв, 2007. - 36 с.
13. Светлов Ю.В. Интенсификация процесса сушки проницаемых тонколистовых материалов методом сквозного просасывания сушильного агента / Ю.В. Светлов, Т.О. Вишневская // Энергосбережение и водоподготовка. - 2001. - № 2. - С. 41-45.
14. Микичак Б.М. 1нтенсифжащя процесу сушшня листових деревинних матерiалiв / Б.М. Микичак, Я.М. Ханик, В.М. Гербей // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Сер.: Розроблення сучасних технологш деревооброблення. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 2001. - Вип. 11.2. - С. 82-84.
15. Атаманюк В.М. Дисперсш матерiали Мехашзм i кшетика фшьтрацшного сушшня / В.М. Атаманюк // Хiмiчна промисловють Укра!ни : зб. наук. праць. - К., 2007. - № 4. - С. 24-29.
Билей П.В., Микичак Б.М., Киндзера Д.П. Методика исследования фильтрационной сушки пакета шпона
Проведен анализ работы сушилок для обезвоживания шпона, отмечено, что сушилки с сопловым дутьем являются высокопродуктивными, однако затраты электроэнергии на реализацию процесса являются значительными. Предложена пакетная сушка шпона фильтрационным методом, представлены методика исследований и особенности формирования пакетов из листов шпона с обеспечением фиксации их плоской формы.
Ключевые слова: шпон, фильтрационная сушка, методика, пакет листов шпона, гидродинамика.
Biley P.V., Mykychak B.M. Kindzera D.P. Method of study of filtration drying veneer package
This article presents the analysis of dryers for dehydration of noted that the dryers with a nozzle blowing are highly productive, but electricity consumptions for the process of implementation are significant. Propose a packet filtration drying method, the technique of research and features of formation of packets of veneer sheets to ensure fixation of a flat shape.
Keywords: veneer, filtration drying, technique, the packets of veneer sheets, hydrodynamics.
