Сущность процесса сушки древесины
Самый экономичный и распространенный метод удаления влаги древесины — это ее сушка, осуществляемая с помощью подвода к влажному материалу тепла нагретым воздухом (или нагретого солнцем наружного воздуха. С помощью подвода к материалу теплоты, получаемой в результате сжигания топлива, применения электроэнергии от тепловых или гидравлических станций и т.п., осуществляют комбинированную сушку.
Так как объем выделяющегося из материала пара при обычной температуре сушки (50—100° С) примерно в 1,2—1,7 тыс. раз больше объема испарившейся воды, пар устремляется из нагретой древесины в окружающий воздух и отводится им. Следовательно, для сушки необходимо с воздухом подводить тепло и уносить парообразную влагу, т. е. осуществлять циркуляцию воздуха по материалу.
Основной вид продукции лесопиления, подвергаемой сушке это пиломатериалы. Продолжительность циклов сушки в специальных камерах имеет большой разброс от 1 до 30 суток, в зависимости от толщины и породы древесины. Такой длительный процесс трудно конвейеризировать. Поэтому пиломатериалы укладывают горизонтальными рядами на прокладках в штабель больших размеров (масса 10—20 т). Через такой штабель по зазорам вдоль шпаций продувают нагретый воздушный аргент, уносящий из древесины влагу. Так как при обдувании сухим воздухом пиломатериалы растрескиваются, процесс сушки проводят во влажной среде. В этих целях используется влага, испарившаяся из древесины: вышедший из штабеля увлажненный воздух повторно подогревается пройходя через калориферы и вторично направляют в тот же штабель материала, т. е. применяют метод рециркуляции воздуха. Во всех современных сушильных установках для пиломатериалов используется рециркуляционный конвективный принцып подвода тепла к пиломатериалу.
Передача к материалу тепла горячими металлическими поверхностями, контактирующими с материалом называется — кондуктивный подвод тепла. В этом случае отпадает потребность в воздухе как сушильном агенте. Возможен подвод тепла к материалу лучеиспусканием (от ламп или горелок), а также диатермический нагрев — электрическим током или токами высокой частоты.
Замечено, что в очень сырых пиломатериалах некоторых древесных пород при вертикальном положении в летнее время часть влаги внутри древесины перетекает вниз и даже вытекает наружу. При нагревании древесины этот эффект возрастает.
Исследованиями установлено, что при пропарке буковых пиломатериалов в среде насыщенного пара с температурой около 100° С значительная часть влаги удаляется из древесины в жидкой фазе при горизонтальном положении досок или заготовок, т. е. при поперечном токе аргента влажность их при температуре около 100° С, атмосферном давлении и продолжительности пропарки не менее 10 ч понижается от начальной 70— 80% до 40%, а у более сухой одновременно пропариваемой буковой древесины повышается почти до этого значения.
В данных условиях удаление влаги (под действием силы тяжести, механических воздействий и электромагнитного воздействия) влага перемещается в древесине и вытекает из нее, если древесина очень влажная. Метод механического удаления влаги из торца бревна неэффективен даже в сочетании с нагнетанием нагретого воздуха в другой торец бревна. Неэффективен и метод вакуумирования влажной древесины.
Здесь и далее имеется в виду, что процесс сушки древесины протекает при атмосферном давлении. Сушка древесины в вакууме или при избыточном давлении не зарекомендовала себя в промышленном объёме (в основном из-за трудностей, связанных с герметизацией и усложнением установок, удорожанием установок и высоким энергопотреблением).
Если парообразование во влажном материале происходит при температуре влаги равной или выше 100° С, процесс сушки называется выпариванием. Если парообразование происходит при температуре влаги ниже 100° С, процесс называется испарением. Так как при температуре ниже 100° С давление пара ниже 0,1 МПа (1 бар), в атмосферных условиях пар интенсивно может отводиться от материала лишь вместе с воздухом. Выпаривание из полусухого материала (когда влага находится в гигроскопическом состоянии) происходит при температуре влаги и материала выше 100° С.
В зимнее время древесина частично подсыхает на открытом воздухе (метод сублимации), когда влага переходит из твердого непосредственно в парообразное состояние.
Таким образом, под термином обезвоживание подразумевают удаление из материала влаги в любой ее форме и любыми возможными способами, в том числе и механическим воздействием.