Режимы бездефектной сушки пиломатериа лов, координированные по ее продолжительности Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

РЕЖИМЫ БЕЗДЕФЕКТНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ, КООРДИНИРОВАННЫЕ ПО ЕЕ ПрОдОЛжИТЕЛЬнОСТИ

И.М. МЕРКУШЕВ, проф. каф. технологии мебели и изделий из древесины МГУЛ, канд. техн. наук

1. Продолжительность полного периода бездефектной сушки пиломатериалов

Разработка метода оценки продолжительности сушки пиломатериалов Т, сут., непосредственно по определяющим ее параметрам основана на отношении массы удаляемой из них влаги М, кг

М = 0,01 AWt. Е Рб, (1.1)

к скорости ее перемещения изнутри к поверхности сортимента i, кг/с:

i = F р0 а’ du/dx, (1.2)

В этих формулах AWt. - снижение влажности сортимента в i-й фазе режима за время Т., %:

- в первой фазе влажность снижается от начальной до первой переходной на величину

АЖт0_=Жн-Жс=АЖ?/3; (1.3)

- в конечной фазе простого режима с учетом гистерезиса сорбцииАЖ = 2,5 %

АЖт1к = Жн - AWs/3 - 2,5; (1.4)

- в фазе постоянной скорости сушки форс-режима на величину

AWt12 = Жс1-Жс2 =

= Жн - AWn - AWs; (1.5)

- в конечной фазе форс-режима

AWt2r= 2/3 AWs + AWn - 2,5; (1.6)

Е - емкость (вместимость) партии высушиваемого материала, м3;

F - площадь поверхности испарения, м2 F = 2E/S; (1.7)

S - расчетная толщина сортимента; при фактической его толщине а, м и ширине в, м

S = ав/(а + в); (1.8)

рб и р0 - плотность базисная и сухой древесины, кг/м3

Р0 - 1,2 Рб; (1.9)

du/dx - средняя величина градиента влагосодержания древесины, равна: - в начальной фазе режима отношению

caf-mebel@mgul. ac. ru

2/3 среднего перепада влагосодержания по толщине сортимента AWJ100 к 1/10 его толщины S: du/dx = 2/3- 0,01AWS :(0,1S) =

= 0,0666 AWS /S; (1.10)

- в фазе стационарного режима - отношению 2/3 AWs к S/5:

du/dx = 0,01-2/3AWs :(S/5) =

= 0,0333 AWJS; (1.11)

- в конечной фазе сушильного процесса - 1/3AWs к S/5:

du/dx = 0,01-1/3 AWS (S/5) =

= 0,01666 AWs/S; (1.12)

а’ - коэффициент влагопроводности древесины, см2/с, определяемый по диаграммам П.С. Серговского [1], или по соответствующим им формулам, подобранным автором [2]:

- для заболони а’з=112рб - 4 t2 или в м2/с

а’з = 0,0112 t 2 /Рб4, (1.13)

- для ядра а’Я = 76рб - 4 t2 или в м2/с

а’я = 0,00 76 t 2/Рб 4, (1.14)

- в среднем а’ = 94рб - 4 t2 или в м2/с

а’ = 0,0094 t 2/рб4. (1.15)

преобразованием выражений (1.1)...(1.15) получены уравнения для расчета полной продолжительности сушильного процесса Т ,с:

Т = 0,4433pб4St"(AWт.:du/dx). (1.16)

При Т в сут, S в мм

T = 5,13-10 -12 рб4 S t -2 (AWt.:du/dx). (1.17) Полная длительность сушильного процесса:

- начальной фазы

T0_1 = 0,257-10'10 Рб4 (S/t)2, (1.18)

- конечной 2-й фазы

Т1к =3,078-10-10рб4 (S/t)2 х х W - 2)/AWs - 0,333), (1.19)

- средней фазы

T12=1,54П0_10рб4(5/02 х X ( Wн - AWn - A Ws)/AWS, (1.20)

- конечной 3-й фазы

Т2к =3,078^10-10p64(S/t)2 х х (AWn - 2)/AWs + 0,666). (1.21)

172

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2009

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

W,% At °С 100

Wp 530t45s90 (т)

Wh :=70 AWs:=35 v:=0,6

Wp 530t90s90 (т)

Wp 530t45s22 (т) Wp 530t90s22 (т) Wp 375t45s90 (т)

» Ф Ф Ф

Wp 375t90s90 (т) Wp 375t45s22 (т) Wp 375t90s22 (т) Atp 530t45s90 (т) A tp 530t90s90 (т) A tp 530t45s22 (т) A tp 530t90s22 (т)

A tp 375t45s90 (т) • • • •

A tp 375t90s90 (т)

A tp 375t45s22 (т) A tp 375t90s22 (т)

10

1

100

Продолжительность сушильного процесса т, сут.

Рис. 1. Оптимальные режимы сушки пиломатериалов с базисной плотностью р6 = 530 и 375 кг/м3 при t = 45 и 90 °С, S = 90 и 22,5 мм и v = 0,6 м/с

Суммарная длительность сушильного процесса:

- простого

Тп =Г2ф =(Рб/284)4 (S/t)2 х X [(2Жн-4)/ДЖ?-0,5)]; (1.22)

- форс-режимного

Тф =Гзф=(p6/284)4(S/t)2 х х (Жн+ДЖп-4)/(ДЖ>0,5 (123)

- оптимального

То = (р6 /284) 4 (S/t) 2 х х (100 + 0,5 ДЖп ) / ДЖ. (1.24)

2. Метод расчета режимов безопасной сушки пиломатериалов, координированных по продолжительности процесса

Режимы сушки по текущей влажности пиломатериалов Д^Жс) можно перекоорди-

нировать на режимы по продолжительности процесса Д^т) путем ввода в соответствующие формулы функции Ж(т) - зависимости текущей влажности пиломатериалов от фактора относительного времени - отношения фактической длительности процесса т, сут., к полной его продолжительности Тп , Тф или То, сут. (1.22-1.24).

Характер снижения текущей влажности сортимента в процессе сушки W(t), %, на базе удаляемой за время т влажности Д Wt описывается функцией типа (2.1)

х2.т-2

W (т):= (AWt)2-3 . (2.1)

При снижении влажности от начальной Жн до конечной, равной величине гистерезиса сорбции 2,5 %, для оптимального процесса

Wo(t) :=2,5 + (Wh - 2,5)2"3'2 ^ (2.2)

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2009

173

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

W,% At °С

Wp530t45s90 (т)

Wp530t90s90 (т)

Wp530t45s22 (т)

Wp530t90s22 (т)

Wp375t45s90 (т) • • • •

Wp375t90s90 (т)

Wp375t45s22 (т)

Wp375t90s22 (т)

Atp530t45s90 (т)

Atp530t90s90 (т)

Atp530t45s22 (т)

Atp530t90s22 (т)

Atp375t45s90 (т) • • • •

Atp375t90s90 (т) Atp375t45s22 (т) Atp375t90s22 (т)

т

т

Продолжительность сушильного процесса, т, сут

Рис. 2. Оптимальные режимы сушки пиломатериалов с базисной плотностью р6 = 530 и 375 кг/м3 при t = 45 и 90 оС), S = 90 и 22,5 мм и v = 0,3 и 2,4 м/с (справа)

Равновесная влажность при сушке оптимальными режимами Жро(т) снижается пропорционально текущей влажности сортимента Жо(т) и отношению начальной равновесной к переходной влажности Жрн/Жпер [3, ф.(9-10)] по ф.

Wpo(x):= Жпер'иЖршЖо(т). (2.3)

Подстановкой значения влажности из формул (2.2-2.3) в формулу Д^Жр,£), [3, ф.(22)] получена функциональная зависимость психрометрической разности от продолжительности сушильного процесса т, сут в трансцендентной форме (2.4)

Дго(т) := ^Atyl-(Cy<(mxWpH W”ep~1)E‘ ](s'r‘. (2.4) Продолжительность сушки оптимальными режимами т, сут до заданной влажности Жк, % рекомендуется рассчитывать по

ф. (2.5)

т:=

100+3-у р б4

t2-S~2-AWs 259‘

•log

2-

logQfK-2,5)

log(0fr-2,5)

N0,5

. (2.5)

3. Безопасные режимы сушки пиломатериалов, координированные по продолжительности процесса.

Для практических целей удобно использовать режимы в графической форме. На рис. 3.1—3.2 изображены оптимальные режимы сушки пиломатериалов

Д^т) с р6 = 375 и 530 кг/м3, ДЖ = 35 %, v = 0,3; 0,6 и 2,4 м/с,

S = 22,5 и 90 мм; t = 45 и 90 оС, построенные по формулам (2.2) и (2.4)

Из сравнения кривых Д^Ж) по рис. 1 и 2 видно, что с возрастанием скорости циркуляции в 8 раз начальная психрометрическая разность Дt при 45 °С снижается в 15 раз (от 1,8 до 0,12 °С). Это указывает на то, что начинать естественную сушку свежесрубленных пиломатериалов на открытом воздухе (на ветру) нельзя.

Данные режимы прошли проверку в производственных условиях, в частности в

174

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2009