Осциллирующая сушка-пропитка крупномерной древесины в жидкостях. Монография

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

Е.Ю. Разумов, Н.Р. Галяветдинов, Р.Р. Сафин

Осциллирующая сушка-пропитка крупномерной древесины в жидкостях: монография/ Е.Ю. Разумов, Н.Р. Галяветдинов, Р.Р. Сафин; м-во образ. и науки РФ. – Казань: КГТУ, 2011. – 92 с.

ISBN 978-5-7882-1131-2

Проведены исследования крупномерной древесины как объекта совмещенной сушки-пропитки: рассмотрена кинетика внутренних напряжений в процессе влагопереноса, приведены реологические свойства древесины, представлены основные тепловые характеристики крупномерной древесины и агента сушки

ВКНИИЛП по научной работе, канд. техн. наук, ст.науч. сотр. А.А. Аксянов

ген. директор ЗАО «Ласкрафт» канд. техн. наук. Е.К. Воронин

Одним из решений данной задачи является сушка древесины, определяющая как экономические показатели производства, так и качественные характеристики продукта. При этом сушка древесины была и остается одним из самых энергоемких процессов деревообрабатывающей промышленности. Наряду с сушкой становится актуальной и защита древесины: придание долговечности конструкциям без потери при этом своих первоначальных физико­механических свойств.

от контактного слоя к открытой поверхности непрерывно убывает. Перемещение влаги к поверхности материала обусловлено градиентом температуры. Градиент влагосодержания оказывает тормозящее действие, в то время как именно влагопроводность является одной из основных движущих сил для продвижения влаги изнутри древесины.

При рассмотрении вакуумных методов сушки в жидкостях крупномерных капиллярно-пористых коллоидных материалов выделяют следующие технологии ведения процесса:

- осциллирующие (или «импульсные») технологии, при которых сушильный процесс складывается из последовательно чередующихся стадий прогрева и вакуумирования, при этом на стадии прогрева используются гидрофобные или гидрофильные жидкости;

После прогрева материала до определенной режимом температуры производится слив жидкости из камеры сушки и включением вакуумного насоса и конденсатора начинается стадия вакуумирования, которую можно подразделить на два периода: сушка при понижении давления и сушка материала в условиях вакуума. При этом наряду с переносом влаги внутрь материала наблюдается снижение влагосодержания поверхностных слоев.

законах равновесия между жидкостью и паром. Понижение давления

пара над поверхностью материала смещает динамическое равновесие в сторону испарения влаги, то есть движущей силой процесса выступает разность парциальных давлений паров удаляемой влаги над поверхностью материала и в окружающей среде.

ж

Т

Т

При отсутствии подвода тепла извне температура поверхностных слоев материала падает вследствие испарения. Возникающий температурный градиент совпадает по направлению с градиентом влагосодержания и тем самым интенсифицирует перенос удаляемой влаги.

При сушке в жидкостях, над поверхностью которых создается разрежение, подвод тепла к материалу осуществляется на протяжении всего процесса, поэтому температурный градиент не оказывает положительного действия на процесс удаления влаги, за исключением

периода сушки при понижающемся давлении. Однако возможность ведения процесса при температуре, превышающей точку кипения воды при данной глубине вакуума, позволяет интенсифицировать влагоперенос к поверхности массообмена за счет возникновения молярного переноса.

1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СУШКИ И ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Анализ химических веществ

для сушки и пропитки древесины

Третий класс – это вещества, удовлетворительно распространяющиеся вдоль волокон древесины и ограниченно – поперек волокон: сернокислый анилин, едкий натр, бром-пурпур­креозол, индиго-кармин. Все они пригодны для частичной пропитки на корню и сплошной пропитки заболони в свежесрубленном состоянии через торец.

Наконец, к четвертому классу отнесены вещества, хорошо распространяющиеся вдоль волокон и удовлетворительно – поперек их. Основную массу химикатов этого класса составляют соли металлов: медь хлорная, медь серно-кислая, медь азотно-кислая, железо хлорное, железо серно-кислое, железо щавелево-кислое, цинк серно-кислый, цинк уксусно-кислый, калий железосинеродистый, калий железистосинеродистый, калий бромистый, калий марганцевокислый, калий йодистый, калий углекислый, натрий углекислый, натрий уксусно-кислый, натрий нитропрусидный, натрий хлористый, натрий фтористый, никель хлористый, никель азотно-кислый, никель серно-кислый, кобальт уксусно-кислый, кобальт серно-кислый, кобальт хлористый, кобальт углекислый, барий хлористый, аммоний роданистый, аммоний серно-кислый, аммоний щавелевокислый, аммоний хлористый, свинец уксуснокислый, хром азотнокислый, хром уксуснокислый, квасцы хромовые, квасцы хромовокалиевые, кислота уксусная, кислота щавелевая, кислота борная, кислота ортофосфорная, фенол, мочевина. Хорошая проницаемость солей металлов объясняется их простым строением, небольшой величиной молекул, высокой степенью диссоциации и коагулирующим действием на плазму живых клеток. Этих свойств не имеют вещества первых трех групп.

В процессе сушки древесины с одновременной пропиткой в горячем масле постоянно диффундирует жидкая влага, которая способствует образованию пены, существенно замедляющей процесс, поэтому решение проблемы должно идти по пути разработки эффективных конструкций технологического оборудования и самой

технологии, обеспечивающих обезвоживание пропиточных масел при сушке-пропитке сырой древесины.

Пригодность жидкости для сушки-пропитки древесины также определяется температурой кипения, которая должна быть не ниже 200 °С.

В случае необходимости только пропитки древесины основное значение имеет глубина проникновения масла (при пропитке шпал, мостовых деталей, мачт, столбов и т.д.) При сушке древесины без пропитки, большая глубина отрицательно влияет на процесс сушки древесины. Кроме того, большая глубина пропитки при сушке, например, некоторых строительных деталей оказывает вредное воздействие как на сохранение естественной текстуры, так и на клеящую способность древесины.

Глубина проникновения жидкости в древесину зависит не только от анатомического строения последней, но и от вязкости жидкости в нагретой ванне. Эспериментальные исследования показали, что жидкости, приобретающие меньшую вязкость при нагреве, проникают в древесину на большую глубину, и наоборот

Модель поровой структуры древесины представляют как совокупность прямых, параллельных друг другу одинаковых по размеру элементарных капилляров, вытянутых в аксиальном направлении [143]. Формы пор моделируют в зависимости от анатомического строения полости клеток в древесине в поперечном сечении: у лиственных пород – в виде круга, у хвойных – в виде прямоугольника. В связи с тем, что длина пор на два порядка больше размеров ее поперечного сечения, длину во внимание не принимают.

С целью учета годичного кольца модель усложняют, приближая к реальной структуре древесины; при этом годичный слой представляют состоящим из ранней и поздней древесины (рис. 1.1). Одним из условий моделирования пористой структуры является равенство пористости модели и натуры. В связи с тем, что пористость рассмотренных моделей зависит как от формы поры, так и от