Лекция №1. Введение Значение процессов гидротермической обработки и консервирования древесины для деревообрабатывающей промышленности. Технологические цели и значение процессов гидротермической обработки древесины.

Дисциплина: «Сушка древесины»Лекция №1. ВведениеЗначение процессов гидротермической обработки и консервирования древесины для деревообрабатывающей промышленности. Технологические цели и значение процессов гидротермической обработки древесины. Подготовила: ассист.проф. Аркабаева З.Р. Сушкой древесины называется процесс удаления влаги из нее путем испарения. Промышленное применение древесины почти всегда требует снижения влажности до определенной величины, зависящей от назначения.Влажностью древесины называется количество влаги в ней, выраженное в процентах к весу самой древесины. Качество высушенной древесины значительно выше, чем сырой; су­хая древесина может сотни лет служить человеку; она не под­вержена загниванию, деформациям, растрескиванию; она легче и прочнее, чем сырая; только сухую древесину можно склеи­вать и красиво отделывать.Цели, задачи и значение сушки древесины для народного хозяйства. Основные технологические цели сушки древесины таковы: повышение прочности, и долговечности сооружений и изделий из древесины; предохранение от порчи и загнивания; уменьшение или уничтожение формоизмёняемости, размероизменяемости, коробления или растрескивания древесины; обеспечение возможности склеивания и отделки; уменьшение веса (в 1,5—2 раза). Удаление влаги из древесины при сушке сопряжено со значительными трудностями, которые объясняются относительно большой толщиной материала и изменением размеров древесины при высыхании. При неправильном ведении процесса сушки может иметь место неравномерное просушивание материала, его растрескивание, коробление и другие дефекты. Поэтому основная задача сушки — равномерное высушивание всей партии древесины и каждой доски в отдельности по ее сечению и длине при отсутствии дефектов и сохранении требуемого ка­чества материала.Деревянные изделия или сооружения, изготовленные из непросушенной древесины, недолговечны; они преждевременно разрушаются или портятся. Мебель, изготовленная из недостаточно просушенной древесины, разваливается в течение нескольких месяцев, в то время как такая же мебель, изготовленная из хорошо высушенной древесины, служит много лет. Строительные детали (оконные переплеты, двери, полы, потолки), изготовленные из непросушенной должным образом древесины, коробятся, перекашиваются ,и рассыхаются. Образуются щели в полах и потолках, осыпается штукатурка. Здание в этом случае требует капитального ремонта сразу же после сооружения.Процесс сушки — наиболее длительный и один из самых дорогих процессов во всей технологии деревообработки, поэтому участок сушки древесины очень ответствен, требует к себе большого внимания и квалифицированных специалистов-сушильщиков.Развитие сушки древесины. Ручная деревообработка человечеству была известна и достаточно развита много столетий тому назад. Древесина подсушивалась «на полатях» в кустарных мастерских, в избах. Только в XIX веке в некоторых железнодорожных мастерских и на машиностроительных заводах стали устраивать сушилки для леса. Однако до начало текущего столетия сушка древесины проводилась в небольших объемах на базе кустарной техники. Над развитием лесосушильной технологии и техники начинает работать ряд научных учреждений, проектных институтов и производственни­ки: инженер –рационализаторы. Общие теоретические разработки в области сушильной техники были сделаны проф. Л. К. Рамзиным Id-диаграмма (1918 г.), проф. Грум-Гржимайло - гидравлическая теория движения газов, академиком А. В. Лыковым — физико-математическая теория сушки (1950 г.). На базе этих разработок огромный вклад в развитие теории, технологии и техники сушки древесины внесли проф. Н. Н. Чулицкий, доктор технических наук Н. С. Селюгин (впервые создал полный обстоятельный учебник по сушке древесины для вузов), проф. Б. А. Поснов, А. Ф. Дашковский, д.т.н. И. В. Кречетов, проф. П. С. Серговский, Н. Н. Пейч, А. Д. Тараненко,д.т.н. Д. М. Стерлин и многие другие. Обзор способов сушки древесины. К настоящему времени известны следующие способы сушки древесины: подсушка на корне; атмосферная сушка; камерная сушка (пиломатериалов/ шпона, измельченной древесины); контактная сушка; сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ); сушка в гидрофобных жидкостях; индукционная сушка; вакуум-сушка; „ ротационная сушка (сушка в центрифугах); радиационная сушка.Подсушка на корню применяется для подготовки лиственницы к сплаву с целью уменьшения процента утопа (особенно при молевом сплаве). Этот способ удаления влаги из древесины основан на испарительной способности зеленой кроны дерева, у которого делают кольцевой подруб на глубину заболони, чтобы тем самым прекратить поступление влаги из корневой системы. За 2-3 летних месяца' древесина теряет 15% влаги. Самостоятельного значения этот способ сушки дре­весины не имеет. Атмосферная сушка происходит на открытых складах или под навесами. Так как при низкой температуре воздух быстро насыщается водяными парами, при атмосферной сушке исключительно важно обеспечить непрерывной движение, смену воздуха у поверхности высушиваемого материала. Это достигается разреженной укладкой досок и заготовок. Интенсивность атмосферной сушки зависит от климатических условий местности и от времени года. Регулировать ее можно лишь в незначительной степени путем изменения плотности укладки штабелей. В последнее время интенсификация атмосферной сушки достигается применением принудительной циркуляции воздуха через штабеля материала. Такой способ получил название атмосферно-ветровая сушка (АВС). Он сокращает продолжительность атмосферной сушки в 2 раза и более и резко уменьшает поражение древесины грибками: синевой, плесенью и др. Способ атмосферно-ветровой сушки перспек­тивен особенно в северных, северо-западных и северо-восточных областях нашей Родины. Атмосферная сушка в сочетании с камерной (до влажности 30-35%-атмосферная сушка, ниже 30-35% - камерная) называется комбинированной а т м о с ф е р н о-к а м е р н о й.Атмосферная сушка, несмотря на ряд недостатков, широко распространена, так как она проста и экономична.Камерная сушка - основной способ искусственной сушки древесины. В понятие «камерная сушка» входят все виды конвекционной воздушно-паро-газовой сушки пиломатериалов и измельченной древесины в самых разнообразных типах и конструкциях сушилок. Камерная сушка производится при повышенных (против атмосферных условий) температурах агента сушки. При камерной сушке регулируются температура, влажность и скорость циркуляции агента сушки в зависимости от вида и состояния высушиваемого материала. Она позволяет получать сухие материалы требуемого качества и любой заданной влажности. Контактная сушка обычно применяется для тонких плоских материалов. В деревообработке она используется для сушки шпона и фанеры, а иногда для сушки гнутых деталей (в горячих шаблонах).При контактной сушке тепло высушиваемому материалу передается непосредственным соприкосновением древесины с нагретыми плитами.Сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ) отличается от всех других тем, что необходимое для испарения благи тепло не подводится извне, а образуется внутри 'высуши­ваемого материала, помещенного в конденсатор генератора токов высокой частоты. При атмосферной и камерной сушке температура древесины по всему сечению почти одинакова При сушке в поле ТВЧ имеет место значительный перепад температуры по толщине материала—изнутри к поверхности. Этот температурный перепад обеспечивает интенсивное продвижение влаги из внутренних слоев к поверхности, благодаря чему значительно сокращается продолжительность сушки.Большой расход электроэнергии и высокая стоимость сушки ограничивают применение этого способа.Сушка в гидрофобных жидкостях (например в петролатуме, сере) при температурах от 120 до 130° С ускоряется в 4—б раз против обычной сушми в камерах. Этот способ сушки может быть рекомендован для древесины, идущей на инженерные сооружения, особенно в комбинации с пропиткой. Индукционная сушка относится к электрическим способам сушки токами промышленной частоты нормального напряжения 220/380 в. Высушиваемый штабель с металлическими решетками вместо прокладок находится внутри электромагнитного контура индукционной катушки, идущей вдоль всей камеры. Металлические решетки (сердечник индукционной катушки) нагреваются, от них происходит контактно-конвекционный нагрев древесины. По исследованиям УкрНИИМОД, индукционный способ дает большую неравномерность конечной влажности высушиваемого материала, трещины и большие внутренние напряжения. Он невыгоден во всех отношениях и не может быть рекомендован к промышленному внедрению. Вакуум-сушка древесины была признана нерациональной 40 лет назад из-за высокой стоимости оборудования, боль-шого расхода металла и малой эффективности в сокращении сроков по сравнению с камерной сушкой. Однако в настоящее время в нашей стране вакуум-оборудование не является ни дефицитным, ни дорогим. Удельный расход металла в современных скоростных металлических камерах немногим меньше, чем для вакуум-камеры. Продолжительность сушки в вакуум-камерах при осциллирующих режимах может быть сокращена на 35% против камерной при поддержании более низкой температуры древесины. Это сохраняет прочность и другие физические свойства древесины. Вакуум-сушка наиболее целесообразна для рассеянно-поровых пород — березы, бука, в которых по всему сечению высушиваемых сортиментов быстро создается вакуум, происходит «откачка» водяных паров из толщи материала. Сейчас рано еще рекомендовать широкое промышенное применение вакуум-сушки древесины, но необходимо всестороннее технологическое и технико-экономическое исследование этого способа как одного из путей интенсификации сушки при сохранении всех природных свойств древесины, не прибегая к повышенным температурам.Ротационная сушка, или сушка в центрифугах (предложена шведским инженером Кастмарк в 1937 г.), — разновидность камерной сушки. Штабель материала помещается на вращающуюся платформу. Для ускорения продвижения влаги изнутри материала к поверхности используется центробежная сила, а также хорошая вентиляция штабеля при вращении. Ротационная сушка рассчитана главным образом для испарения свободной влаги из древесины, т. е. от высокой начальной влажности до 30—40%. Проверочные опыты и сравнительный технико-экономичес-кий анализ показали недостаточную целесообразность этого способа по сравнению с обычной камерной, сушкой, особенно в связи с затруднениями при планировке блока из нескольких центрифуг.деревообработке главным образом для отделанных поверхностей изделий.Технологические цели и значение процессов сушки древесины. Пути дальнейшего развития сушки древесины. Установлено, что для народного хозяйства требуется высушивать от 70 до 85% всех пиломатериалов. В камерах мы высушиваем в настоящее время до 20—25%. Остальные пиломатериалы проходят атмосферную сушку или идут в. дело частично просушенными или сырыми. Такое положение нетерпимо. Надо использовать все возможности для получения в 2,5-3 раза больше сухих пиломатериалов. Пути к этому есть. Во-первых, модернизация старых малопроизводительных камер может дать увеличение производительности в 2 раза; во-вторых, обязательное полное, 100%-ное по времени и объему использование действующих камер может дать увеличение производительности примерно в 1,5 раза; в-третьих, широкое применение интенсифициро-ванной, атмосферной сушки в комбинации с камерной (это потребует создания 2—3 месячных запасов пиломатериалов на предприятиях, но этот метод имеет огромные выгоды, кроме увеличения выпуска сухих пиломатериалов, в отношении лучшего использования древесины и ликвидации «штурмовщины»); в-четвертых, строительство новых дешевых, мощных сушильных камер для массовой сушки пиломатериалов. Кроме того, ближайшими задачами в области сушки древесины в предприятие должны быть:1. Обязательная массовая 'сушка пиломатериалов не в местах потребления, а при лесопильных заводах; это удешевит стоимость сушки, улучшит ее качество, предотвратит возможность порчи материала в пути и уменьшит стоимость транспорта.2. Обязательная широкая механизация трудоемких погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в сушильных хозяйствах.3. Автоматизация процессов управления сушилками и сроч­ное оснащение сушильных установок современной контрольно-измерительной аппаратурой и лабораторным оборудованием.4. Разработка и внедрение в сушильную практику новой передовой технологии сушки древесины. 5. Внедрение экономических мероприятий, стимулирующих развитие сушки пиломатериалов: перевод сушильных цехов на хозрасчет, снижение тарифов на перевозку сухих пиломатериалов и приравнивание рабочих сушильных цехов по производственным условиям к рабочим горячих цехов.6. Обеспечение сушильных цехов квалифицированными кадрами, в частности установление профиля сушильщика-лесотехнолога и автоматчика в колледжах по механической обработке древесины.7. Обеспечение дальнейшего развития сушки древесины централизованным изготовлением вентиляционного и теплового оборудования, элементами ограждения камер: дверьми, щитами для металлических камер, погрузочно-разгрузочиым и транспортным оборудованием, приборами дистанционного контроля и авторегулирования, необходимыми антикоррозийными и паровлагозащитными материалами для металлических, бетонных и оштукатуренных поверхностей ограждений, экранов и каналов внутри камер.