Сушильные камеры и их сравнительные характеристики. Преимущества и недостатки.

В настоящее время на многочисленных производствах деревообработки, перерабатывающих до 10000м³ пиломатериалов в год, для получения высококачественной конечной продукции возникла необходимость использования сушильных камер с объемами разовой загрузки условного пиломатериала от 6 до 100м³. Определяющим фактором при этом является то обстоятельство, что большинство этих предприятий создается на новых строительных площадках и прокладка сетей, обеспечивающих сушильные камеры энергией на начальном этапе деятельности практически невыполнима, так как требует значительных финансовых средств. Эти проблемы снимаются при применении сушильных камер с автономными источниками тепла. Сушка древесины – сложный процесс, закономерности которого определяются явлениями: тепло и влагообмена; теплопроводностью и влагопереносом.

Классификация способов сушки основана на особенностях передачи тепла высушиваемому материалу и по этому признаку можно разделить сушильные камеры на следующие виды: конвективные сушильные камеры и диэлектрические сушильные камеры.

В конвективных сушильных камерах сушки тепло к пиломатериалу подводится нагретым воздухом и с помощью его же уносится испаряющаяся влага из пиломатериала за пределы камеры в атмосферу. В конвективных сушильных камерах агент сушки воздух в смеси с водяным паром нагревается, циркулируя через теплообменник с нагретой внешней поверхностью (пароводяной, индукционный, жаротрубный нагрев) или смешиваясь с продуктами сгорания (топочные газы) газообразного, твердого, жидкого топлива.

В аэродинамических бескалориферных сушильных камерах воздух нагревается за счет аэродинамических потерь в роторе центробежного вентилятора и его кожухе. Разновидностью конвективных сушильных камер являются конденсационные сушильные камеры.

В диэлектрических сушильных камерах тепловая энергия возникает непосредственно в пиломатериалах преобразованием токов высокой частоты (ТВЧ) или сверхвысокой частоты (СВЧ) за счет диэлектрических потерь. Вакуумно-компрессионные и вакуумно-диэлектрические сушильные камеры в качестве источника тепла используют электроэнергию.

Как конвективные, так и диэлектрические сушильные камеры пиломатериалов могут работать при пониженном давлении (ниже атмосферного), т.е. в вакууме (вторые предпочтительнее).

1. Конденсационные сушильные камеры. По принципу действия конденсационный метод относится к замкнутому циклу, т.е. сушильный агент совершает циркуляцию без выброса в атмосферу и, соответственно, без подпитки свежим воздухом. Воздух, насыщенный влагой, отобранной из древесины, омывает холодную поверхность конденсатора и охлаждается до температуры ниже точки росы. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется. Конденсационные сушильные камеры с аэродинамическим принципом нагрева являются наиболее перспективными с точки зрения экономичности процесса сушки и стоимости самой сушильной камеры. При сушке свежеспиленной древесины на испарение 1 литра воды расходуется 0,25кВт/ч, при сушке древесины с низкой влажностью расходуется 0,5кВт/ч на 1 литр воды. Коэффициент полезного действия таких сушильных камер, из-за физических свойств хладагента (фреона), понижается при повышении температуры сушильного агента более 45°C. Отмечается высокое качество высушенного пиломатериала. Следует учитывать также, что сроки сушки в конденсационных сушильных камерах в 2 раза больше, (при использовании фреона), чем при применении традиционных способов.
2. Вакуумно-кондуктивные сушильные камеры для сушки дерева. Отличаются от диэлектрических сушильных камер тем, что рабочие электроды выполнены в виде пластин, которыми переложен каждый ряд штабеля. При этом способе сушки продолжительность процесса по сравнению с обычными сушильными камерами сокращается в 3-5 раз. Кондуктивная или контактная сушка пиломатериалов применяется для тонких древесных материалов – шпона, щепы, фанеры и т.п. Древесина при контактной сушке может темнеть снаружи из-за высокой температуры - порядка +150°C и получать значительные внутренние напряжения, для снятия которых необходимы специальные пропарочные камеры. Неснятые внутренние напряжения материала из-за неравномерности конечной влажности по толщине древесины, обусловленные неравномерностью электромагнитного поля, а так же малая вместимость автоклавов ограничивают распространение камер сушки дерева такого типа.
3. Вакуумно-конвективные сушильные камеры для сушки пиломатериалов производятся различными заводами в разных модификациях с осевыми или с центробежными вентиляторами. Нагрев воздуха осуществляется с помощью горячей воды, циркулирующей в радиаторах. Целесообразность применения вакуумной сушильной камеры обусловлена спецификацией высушиваемого материала. Этот способ рентабелен при сушке до 500м³ в год для твердолиственных пород больших сечений (свыше 60х60мм.), когда продолжительность процесса является существенным фактором. Вакуумно-конвективные сушильные камеры наиболее перспективны, с точки зрения ускорения процесса сушки. Вакуумно-конвективные сушильные камеры наиболее перспективны, с точки зрения ускорения процесса сушки. В настоящее время Термотех освоил выпуск вакуумных сушильных камер работающих в среде переменного давления. Нагрев в данных сушильных камерах аэродинамический. Рабочие температуры в вакуумных сушильных камерах составляют 140°С. Поэтому в период нагрева древесины, чтобы избежать вскипания влаги, давление в сушильных камерах выше атмосферного. После конденсации влаги, давление в сушильной камере падает до 0,5 атмосферы. Сушка древесины происходит за счет перепада давлений до и после конденсации сушильного агента в сушильной камере. Вакуумно-компрессионные сушильные камеры высокоскоростные и потребляют миниум энергии. Подробнее о вакуумных сушильных камерах с аэродинамическим нагревом.

   Вакуумные компрессионные сушильные камеры выпускаются следующих исполнений:

   • нагревом теплоносителя паровым котлом;
   • автоклавы, работающие в зоне повышенных давлений.
4. Вакуумно-диэлектрические камеры для сушки древесины СПВД. Сушильные камеры СПВД представляют собой автоклав диаметром 2,6м., с размещенными внутри рабочими электродами, между которыми на тележке помещается высушиваемый материал. Испарённая из древесины влага удаляется из камеры в виде конденсата. Циркуляция воздуха в сушильных камерах отсутствует, поэтому штабель формируется пакетом без прокладок. Продолжительность сушки в таких сушильных камерах в 10-12 раз ниже, чем конвективным способом. Недостатком таких сушильных камер сушки древесины являются: небольшие объёмы загрузки; высокая стоимость сушильной камеры; неравномерность конечной влажности древесины, энергоемкость процесса. Расход электроэнергии на процесс диэлектрической сушки достигает 900-1000кВт/ч на 1м³ высушенного материала или 3-3,5кВт/ч на 1 литр испарённой влаги.
5. СВЧ - сушильные камеры. Сушка древесины в сушильных камерах происходит за счет электрических потерь токов высоких частот. Несмотря на значительное сокращение продолжительности сушки пиломатериалов в СВЧ – сушильных камерах, например - дуб толщиной 35мм. высыхает за 2,5 суток - перспективы их распространения невелики из-за больших энергетических затрат (600-900кВтч/м³), малого ресурса работы магнетронов (около 600 часов), трудностей контроля процесса, отсутствия отработанной технологии, а так же высокой стоимости сушильной камеры.
6. Аэродинамические сушильные камеры. Получили широкое распространение из-за относительно невысокой стоимости, простоты конструкции, надежности в эксплуатации, не требуют специфических знаний обслуживающего персонала, рентабельны в малых предприятиях при сушке до 2000м³ в год хвойных пород. Недостатками являются: 1) высокая энергоемкость процесса сушки. При сушке свежеспиленной древесины на испарение 1 литра воды потребуется 1,15-1,3кВт/ч. электроэнергии (240-290кВтч/м³). 2) отсутствует регулировка температуры, можно только замедлять скорость ее повышения путем изменения проходного сечения всасывающего отверстия центробежного вентилятора. 3) невозможность организации технологического процесса согласно расписания режимов "Руководящих технических материалов по технологии камерной сушки древесины". Эти недостатки отсутствуют в сушильных камерах "СКА-Э" производства "ТЕРМОТЕХ". Смотри сушильные камеры с энергосберегающими технологиями.
7. Конвективные модульные сушильные камеры на отходах деревообрабатывающего производства. Наиболее распространенный способ сушки в воздушной или газопаровой среде. Этот вид сушки основан на передаче теплоты древесине путем конвекции от газообразной среды. В настоящее время конвективные сушильные камеры остаются самыми востребованными из-за рентабельности, невысокой стоимости, малого потребления электроэнергии, изученности технологического процесса, высокого качества высушенных пиломатериалов, они просты в обслуживании и надежны в работе. "Термотех" предлагает сушильные камеры своего производства, объемы загрузки 6-180м³ и более с возможностью изготовления сушильных комплексов, с фронтальной и трековой погрузкой, с управлением сушильных камер - от ручного полуавтоматического до полностью автоматизированного микропроцессорного контроллера управления с подсоединением персонального компьютера, с системами увлажнения и пропарки, с комплектами приточно-вытяжных заслонок с приводом управления. Более подробно смотри Автоматика сушильных камер "ТЕРМОТЕХ" или Сушильные камеры "ТЕРМОТЕХ".