Статика бездефектной сушки пиломатериалов Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 674.047 И.М. Меркушев

Московский государственный университет леса

Меркушев Иван Михайлович родился в 1932 г., окончил в 1957 г. Московский лесотехнический институт, кандидат технических наук, профессор кафедры технологии мебели и изделий из древесины Московского государственного университета леса. Имеет свыше 100 печатных работ в области деревообработки и развития лесосу-шильной техники и технологии сушки древесных материалов. Тел.: 8(495) 512-75-92

СТАТИКА БЕЗДЕФЕКТНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Выявлены простые, оптимальные и форс-режимы сушки пиломатериалов. Предложены формулы, по которым рассчитаны и построены в графической форме безопасные режимы сушки пиломатериалов, координированные по текущей их влажности и рекомендуемые к использованию в производственных условиях.

Ключевые слова: простые, оптимальные и форс-режимы сушки, перепад влажности по толщине сортимента, безопасные режимы сушки по текущей влажности.

1. Схемы распределения влаги по толщине высушиваемых пиломатериалов

Метод расчета безопасных режимов сушки, координированных по текущей влажности пиломатериалов, основан на анализе схем распределения влаги по толщине пиломатериалов на разных этапах сушильного процесса. Влажность Ж(х) высушиваемого сортимента толщиной Б на расстоянии 0 < х < S/2 от центра складывается из равновесной влажности Жр, перепада поверхностной влажности АЖУ = 6/у и перепада влажности по толщине сортимента АЖ, = 35,5 ± 5,5, распределенной в направлении х от оси к поверхности сортимента параболической функцией _Дх) = X :

Ж(х) = Жр + АЖУ + АЖ, хк . (1) Текущую влажность в начальной стадии процесса можно выразить формулой

Ж(х) = Жн - АЖ, хк. (2) Показатель степени к в начальной фазе нерегулярного режима изменяется в пределах ю > к > 2. После снижения влажности до средней переходной

ЖПер = Жн - £ДЖ, х2ёх (3)

показатель к = 2 при начальной допустимой равновесной влажности

Жр = Жн - АЖ, - АЖУ . (4)

Нн

Далее равновесная влажность снижается либо пропорционально уменьшению средней влажности Жс в так называемом простом режиме при постоянном соотношении Ж /Жпер по

Рн пер

формуле:

ЖРп(Жс) = Жс Жрн/Жпер , (5)

либо параллельно ей в так называемом форс-режиме по формуле

Жрф (Жс) = Жрн - (Жпер- Жс),

(6)

либо по параболическому закону

Жр(Жс) = Жрн (Ж /ЖперП (7) где п = 2,2 - для форс-режима, п = 1,5 - для оптимального режима:

Жр (Жс) = Жр (Жс/Жпер)1,5. (8)

Но Нн

На рис. 1 приведены кривые распределения влаги по толщине сортимента на разных этапах процесса, построенные по формулам (2)-(8) при следующих начальных условиях: Жн = 70 %; А Ж, = 35 %; АЖ„ = 10 %.

В начале процесса перепад влажности по толщине сортимента АЖ, = Жн - Ж65п

Рис. 1. Распределение влажности Ж по толщине х сортимента при сушке (Жн = 70 %; ДЖ = 35 %; АЖГ = 10 %; V = 0,6; х = 1), построенные по формулам (2)-(8)

возрастает до 35 %, и влажность стабилизируется на уровне первой переходной влажности Жс58(х) = 58 %. Затем процесс замедляется пропорционально снижению равновесной влажности в простом режиме или параллельно ей в фазе постоянной скорости сушки форс-режима. (В конечной фазе нерегулярного режима процесс затухает по схеме простого режима.)

На рис. 2 показаны процессы снижения равновесной влажности по среднеинтегральной текущей влажности сортимента Жс (при ее снижении от Жп(Жс) = 60 до 0 %). Равновесная влажность в простом режиме Ж (Жс)

Рп

снижается пропорционально снижению влажности сортимента; в форс-

режиме Ж (Жс) - параллельно сни-

IV, %

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

0

кч V \\

\ \ \ \ \ \ \

л \ \ \ . ч 1 \

\ \ \ \ \ \ \ >

\ \ \ \ \ \ ч \ \

\ * \ \ \ , \ V V %

\\ V \ \ V N \ \ \

• \ < Ч Рп \ N \ Ч -ИИ -ж у \ 4 ■к

' ♦ \ \ ЧЛ Ч V \ \ \

* 1 \ Ч X \ \ \ 1 ч \ ^ ч \ ч к \ \

Ъ у .\ • V. '. \ \ \ V \\ \ \ \ \

\ .V* \ V N Лк \

% 50 40

30

20

10

0

Рис. 2. Снижение текущей и равновесной влажности (IV„ = 70 %; Л Ж = 35 %; АЖу = 10 %; V = 0,6; х = 1) по среднеинтегральной влажности сортимента Ж (Жп (Ж) = Ж; Жр (Ж) =

гп

= Ж Ж Жп;1р при ЖПе

= Жн -

- I,1, АЖ, хгс/х; ЖРн = Жн - ДЖ - ДЖ. и

ДЖ = 6И, Жро (Ж) = Жрн (Ж Жп-е1р )15;

= (^пеР - Ж);ЖРф(Ж) =жРн(ЖЖп;1р)2-; жф (Ж) = жРф (Ж) х

X Жпер Ж-1 ; Жо(Жс) = Жр0 (Ж) Жпер Ж^)

жению Жп(Жс); в среднем между ними оптимальном режиме Ж (Жс), постро-

ро

енном при заданных параметрах, - по формуле (8).

Оптимальный режим, соответствующий ниже приведенной закономерности

ускоряет процесс сушки щадящим образом.

2. Метод расчета и построение

безопасных режимов сушки, координированных по влажности пиломатериалов

При расчете психрометрической разности А1 безопасных режимов сушки используются уравнения ее зависимости от равновесной влажности Жр и температуры представленные по [1, 2] формулой (10):

Рис. 3. Безопасные оптимальные (а) режимы (п = 1,5), форс-режимы (б) (п = 2,2) и простые (в) режимы (п = 1,0) сушки пиломатериалов (Жн = 70 %, А Ж, = 30 и 41 %), координированные по средней текущей влажности Жс: 1, 2, 5, б - АЖ, = 41 %; 3, 4,7,8- 30 %; 1-4 - при V = 0,3 м/с, 5-8 - 2,4 м/с; 1, 3, 5, 7 - при I = 45 °С, 2, 4,6,8- 90 °С

Подстановкой выражений (3), (4) и (8) в формулу (10) получено уравнение (11) для расчета психрометрической разности А1 по текущей Жс и начальной Жн влажности пиломатериалов, температуре перепаду влажности по толщине сортимента АЖ, и скорости циркуляции V:

A t(Wp,t) =

(l,88-0,0025^)1'44~°'011/~Wp

0.66+1 CT6/2'6

0,006+0,0000X120-0

1,46

[,074+1 0_17(146-07'77 J

(10)

1.074

(146-0

7.77

At t Wh AIVs v Wc n :=

1.88

400 J

2.6

0.66+-

1.44---

91

Wn ЛIVs 6 v

' 1 ^ .V tlx

■'O

Wh--

AWs

Wc

0.006 + 0.00001 -(120 - f)

1.46

10

17

(11)

Безопасные режимы сушки пиломатериалов рассчитаны по уравнению (11) при Жн = 70 %; V = 0,3 и 2,4 м/с; г = 45 и 90 оС; АЖ, = 31 и 41 % и представлены на рис. 3 (в логарифмической координатной сетке).

Оптимальные режимы сушки прошли производственную проверку и были рекомендованы к внедрению.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меркушев И.М. К вопросу построения режимов конвективной сушки пиломатериалов // Технология и оборудование для переработки древесины: Сб. науч. тр. Вып. 335. М.: МГУЛ, 2006.

2. Меркушев И.М. Психрометрическая диаграмма равновесной влажности древесины // Лесн. журн. 2010. № 2. С. 83-87. (Изв. высш. учеб. заведений).

Поступила 25.06.09

I.M. Merkushev

Moscow State Forest University

Statics of Defect-free Drying of Sawn Timber

Simple, optimal and force-modes of sawn timber drying are revealed. The formulae are offered based on which the safe modes of sawn timber drying are built in the graphic form coordinated according to their current moisture content and recommended for their use in the production environment.

Keywords: simple, optimal and force-modes of drying, moisture content change according to assortment thickness, safe modes of drying according to current moisture content.

l

6

n