18.4. Сушка древесины

Сушка древесины имеет очень важное значение. Так, транспортирование древесины с влажностью 18% высвобождает свыше 10 тыс. вагонов при перевозке 15 – 20 млн м³ пиломатериалов.

Установлено пять категорий качества сушки: 0 – сушка до транспортной влажности без снижения прочности; I, II, III – сушка до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку по I, II, III классам точности по гос. стандарту; IV – сушка до эксплуатационной влажности для изделий и сооружений, детали которых не требуют взаимозаменяемости.

Применяются четыре режима сушки древесины: мягкий – 40…58º (М); нормальный – 67…100º (Н), форсированный – 75…110º (Ф) и высокотемпературный – 100…130º – в среде перегретого пара при t>100º С и атмосферном давлении.

Древесина обладает гигроскопичностью, т. е. свойством поглощать пары воды из воздуха или отдавать их.

Уменьшение размеров и объема древесины при ее высыхании называется усушкой, а увеличение их – разбуханием. Усушка происходит только при удалении связанной влаги, достигает до 12% а разбухание – при поглощении связанной влаги. В результате неодинаковой усушки и разбухания происходит коробление пиломатериалов: в продольном направлении – дугообразное и винтовое коробление, в поперечном- дугообразное коробление.

Возникающая при усушке разность напряжений по слоям способствует образованию трещин. Для предотвращения нежелательных явлений в процессе сушки прогревают внутренние слои, а наружные увлажняют.

Сушка древесины бывает атмосферная – в естественных условиях и конвективно-тепловая – в камерах от газообразной среды (нагретого воздуха, топочного газа или перегретого пара). Второй способ сушки дает возможность получать материал высокого качества, способствует предохранению древесины от гниения и поражения насекомыми, а также в несколько раз сокращает время сушки.

Наружные слои при сушке высыхают быстрее внутренних, так как скорость испарения влаги с поверхности выше скорости перемещения ее из внутренних слоев к наружным. Влажность доски при сушке изменяется по толщине, так как она распределяется перпендикулярно длине доски. Кроме перепада влажности побудителем движения влаги может быть перепад температур по сечению материала. В этом случае влага перемещается от более нагретых мест к более холодным.

Таким образом, в газовоздушной среде влага в древесине направлена изнутри наружу под влиянием перепада влажности по сечению, а под влиянием перепада температур поток влаги направлен от наружных слоев внутрь, так как поверхностные слои более сухие и имеют температуру выше внутренних. Это несколько тормозит процесс сушки, но незначительно.

При большом перепаде влажности в начале сушки могут возникать наружные трещины в случае превышения напряжения растяжения предела прочности поперек волокон. В конце сушки средняя часть доски сокращается и как бы стремится оторваться от высохшей в растянутом состоянии наружной части, в результате при больших напряжениях могут возникнуть внутренние трещины (свищи). Поэтому материал приводят в пластическое состояние путем увлажнения наружных слоев при прогревании внутренних.

Атмосферная сушка позволяет получить древесину с влажностью только 18 – 20%. Газопаровая конвективно-тепловая сушка высушивает древесину практически до любой влажности, сокращает сроки сушки, предохраняет ее от гниения и поражения насекомыми.

По перемещению сушильного агента (нагретого воздуха, перегретого пара или топочного газа) различают камеры с естественной и побудительной циркуляцией. Естественная циркуляция осуществляется за счет разности плотности нагретого калорифером и охлажденного в штабеле воздуха. Побудительная циркуляция осуществляется вентиляторами и более равномерно распределяет нагретый воздух в камере.

Конвективные сушилки бывают периодического и непрерывного действия. Скорость циркуляции воздуха в сушилках периодического действия достигает 3 – 4 м/с. Камеры непрерывного действия выполняют в виде тоннеля длиной 36 м, в который с одного конца загружают материал и в это же время с другого (сухого) конца выгружают штабель сухого материала.

Для сушки пиломатериалов применяют также эжекционные реверсивные камеры периодического действия. В них работают поочередно два внутренних вентилятора. Вверху камер вдоль продольных стен устраивают эжекционные установки (воздухонапорные каналы) с коническими насадками, возле которых создается разрежение из-за большой скорости выходящего воздуха. Но в таких циркуляция невысокая, до 1 м/с.

В камерах ЦНИИМОД непрерывного действия агент сушки перемещается от сухого к сырому контуру, а зигзагообразное устройство продольных стен обеспечивает поперечно-реверсивную циркуляцию сушильного агента.