Камерная сушка пиломатериалов: Камерная сушка древесины, сушка дерева.

Камерная сушка пиломатериалов — особенности и использование

Сушка пиломатериалов является важным этапом подготовки пиломатериала к работе, вследствие которого из лесоматериалов путем испарения выделяется излишняя влажность. Зачем это делать? Сухие пиломатериалы отличаются высокой прочностью. Они гораздо меньше коробятся, легко склеиваются, не подвергаются гниению и растрескиванию. Полученные материалы без труда декорируются и характеризуются высокой надежностью. Получается, что процедура сушки дерева обязательна, если вы хотите получить материалы идеального качества.

Камерная сушка пиломатериалов

Такой вариант сушки представляет собой самый популярный метод сушки пиломатериалов. В качестве источника теплоты для сушки в камерах может использоваться пар, который поступает из парового котла, или же топочные газы, которые получаются от сжигания топлива в особых топках. Пар, который обогревает камеру, попадает в систему металлических труб, так называемые калориферы. По типу среды, которая высушивает сырье, сушильные камеры бывают паровоздушными и газовыми. При помощи нагревательного прибора увеличивается температура воздуха в камере. Для подачи тепла прямо к высушиваемым пиломатериалам применяется естественное или принудительное движение пара (газа), которое называется циркуляция.

Сегодня специалисты используют много различных режимов сушки. Режим подбираются в зависимости от сорта древесины. Они имеют разный уровень температурно-влажностных показателей среды, а также разное количество ступеней сушки.

Однако режимы разработаны и могут использоваться в «идеальной камере». А вот в реальных камерах нужно осуществлять доработку, привязку режимов, учитывая конкретные конструктивные особенности. К примеру, один и тот же режим в различных камерах становится причиной ускоренной сушки, которая приводит к браку, или повышенному расходу теплоносителей. Главная задача технолога заключается в подборе оптимального режима под конкретную камеру.

Во время выбора режима специалист должен рационально сочетать такие факторы:

• необходимое качество высушиваемого материала, которое определяется нормами требований к качеству сушки
• категории сушки, которые гарантируют необходимое качество сушки в условиях заданной длительности процесса
• конструкция камеры для высушивания материала, по определенной категории качества, чтобы не превысить режимную длительность.

Кроме технологических особенностей применения того или иного режима нужно учесть и экономические факторы — рентабельность использования режимов различной интенсивности.

Как происходит сушка пиломатериала? Технология процесса позволяет получить четыре категории качества сушки лесоматериалов:

• I категория. Полученный материал имеет самое высокое качество сушке пиломатериалов до уровня влажности 6-8% при температуре не выше 60-70°С. Температура 60°С применима лишь для толстых пиломатериалов. Такая категория качества сушки дерева обеспечивает возможность механической обработки и сборки составляющих частей для формирования высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные параметры продукции. Из материала такой категории производят лыжи, его применяют в точном машиностроении и приборостроении, для создания силовых конструкций
• II категория. Полученный материал имеет высокое качество и уровень влажности 6-10%. Процесс происходит при температуре не выше 75-85°С. Показатель допустимого снижения прочности пиломатериалов на скалывание и ударный изгиб не должен превышать 5%. Из таких пиломатериалов делают ответственные соединения, от которых зависит качество конечного продукта. Применяют в производстве столярно-строительных изделий, мебельном производстве
• III категория. Отличается средним качеством сушки материала до уровня влажности 8-15%. Эта категория качества сушки обеспечивает механическую обработку и сборку составляющих частей для менее ответственных деталей, например, погонаж, товарное вагоностроение, тара
• 0 категория. Сушка материала осуществляется до уровня транспортной влажности 16-22%. Эти материалы предназначены для экспорта и внутреннего потребления.

Главные показатели качества сушки:

• соответствие среднего уровня влажности прошедших сушку пиломатериалов в штабеле необходимой конечной влажности
• показатель отклонения влажности отдельных досок или заготовок от среднего уровня влажности пиломатериалов в штабеле
• коэффициент перепада уровня влажности по толщине пиломатериалов
• остаточное напряжение в прошедших сушку пиломатериалах.

Камерная сушка предполагает проведение таких действий:

• подготовка сушильной камеры 
• подготовка сырья 
• сушка влажного дерева 
• выгрузка и выдержка в остывочном помещении 
• контроль уровня влажности материала.

Виды камер

На сегодняшний день существует много разных сушильных камер. По типу циркуляции воздуха камеры бывают:

• с естественной циркуляцией. В таких камерах пар движется через штабель за счет разницы удельного веса более и менее нагретых частиц воздуха
• с принудительной циркуляцией. В таких камерах установлены вентиляторы, которые помогают воздуху двигаться. 

Теплый воздух, подгоняемый вентилятором или циркулирующий естественным образом, отдает тепло влажному сырью и в тоже время вытягивает из высушиваемых материалов исходящую в виде пара влажность. Сушка пиломатериала в сушильных камерах – очень капризный процесс. Если воздух в камере очень сухой или относительная влажность занижена, то сушка будет происходить слишком быстро, вследствие чего образуются повреждения древесины, к примеру, трещины. При помощи разбрызгивающих устройств мастера устанавливают необходимую относительную влажность воздуха внутри камеры.

Воздух принимает лишь конкретный объем пара, все зависит от температуры. В процессе сушки температура не изменяется. Для того, чтобы процесс сушки проходил правильно нужен постоянный приток свежего воздуха, то есть сухого воздуха, который попадает в камеру через приточный клапан. Тем временем воздух, принявший достаточное количество водяного пара, то есть влажный воздух, через вытяжной клапан выводится за пределы камеры.

По типу режима работы бывают:

• камеры периодического действия. Сырье загружается в том же месте, где происходит выгрузка высушенных материалов
• камеры непрерывного действия. В таких камерах сырое сырье загружается с одного конца камеры (сырого), а сухие материалы — выгружается в другом конце (сухом). Уровень температуры и влажности сушильного агента в камере меняются от сырого конца к сухому, то есть температура растет, а уровень относительной влажности падает.  

Плюсы и минусы

К основным преимуществам камерной сушки можно отнести:

• высушивание сырых лесоматериалов до уровня влажности более 6%
• реализация постоянного контроля, а также возможность изменения процесса сушки. Для каждого вида древесины можно подобрать самый выгодный режим сушки
• экономия времени на подготовку материалов к обработке и уменьшение производственных площадей
• период сушки намного меньше, чем в случае атмосферной сушки. Полученные материалы занимают меньшую площадь
• пиломатериалы становятся невосприимчивыми к гнили и синеве в процессе сушки.

Самый существенный недостаток – это высокие затраты на оснащение сушилок и значительные затраты тепла на нагрев воздуха.

Наиболее распространенные причины дефектов древесины при сушке.

Примечание. Цифры в таблице:

1. Слишком высокая начальная температура — снова увлажните высохшую поверхность древесины.
2. Бактериальное заражение древесины.
3. Слишком высокая температура при влажности древесины > 30% — увлажните сухую поверхность.
4. Напряжение в древесине, сжатие древесины, молодая древесина.
5. Реакция энзиматического окисления под влиянием температуры, атмосферной влажности и влагосодержания древесины.
6. Влажные прокладочные рейки или слишком широкие прокладочные рейки.
7. Слишком высокая температура.
8. Распил под углом к волокнам.
9. Слишком сухая и поверхностно упрочненная древесина.
10. Пиломатериалы из тонкой древесины.
11. Разница между радиальной и тангенциальной (боковой) усушкой.
12. Изменение влагосодержания древесины после сушки, влагосодержание древесины отличается от РВС воздуха.
13. Смесь разных древесных пород, тонкомерной и крупномерной древесины, комлевых и отрубных кряжей, разные скорости воздуха.
14. Плохие образцы, неправильный замер влагосодержания, неисправное оборудование, ошибки в таблицах или методике замеров.
15. Только мягкие древесные породы: применяйте температуру 52°С и более.
16. Не допускайте превышение температуры 30°С.
17. Сучок в древесине держался на смоле.
18. Разность в плотности весенней и летней древесины и несоответствие настройкам оборудования.
19. Влагосодержание еще слишком высокое или слишком низкое: настройка оборудования.

виды сушки древесины, какую сушку применяют для вагонки и других пиломатериалов.

Если перед вами стоит задача выбрать древесину для строительства или ремонта, то одним из главных критериев такого пиломатериала должна быть его сушка. Дерево необходимо избавить от лишней влаги. А зачем это нужно, какие плюсы от сушки пиломатериалов и как она происходит, разберем в этой статье.

Преимущества сушки пиломатериалов

Древесина имеет высокий уровень влажности. Без сушки древесина будет деформироваться и рассыхаться, что непременно приведет к производственному браку. Поэтому сразу использовать невысушенный лес не рекомендуется, особенно если вы используете каркасные материалы для строительства.

Влажная древесина имеет плохую прочность при клеевых соединениях, низкие механические и физические качества. Помимо прочего, поверхность такого материала обрабатывается хуже. 

Сушка пиломатериалов это технологически сложный процесс, поэтому цена сухой доски за куб будет выше стоимости сырого дерева с естественной влажностью. На высокую стоимость влияют затраты на любой из способов сушки древесины. Не смотря на это, от сушки больше плюсов.

Плюсы сушки пиломатериалов:

• под воздействием температуры многие вредители в материале погибают, и он становится устойчивым к различным заражениям;
• внутреннее напряжение доски снимается;
• масса готового изделия снижается в два раза, что облегчает транспортировку и резку пиломатериала;
• после сушки материал не деформируется и не теряет своих геометрических размеров;
• доски приобретают стойкость к температурным перепадам;
• сухая древесина прочнее дерева с естественной влажностью;
• сухой пиломатериал гораздо легче обрабатывать различными антисептическими средствами;
• коробление и растрескивание у правильно высушенного пиломатериала отсутствует;
• декоративная отделка и строгание сухой доски происходит легче, нежели на сыром материале.

Технология сушки древесины

Сушка пиломатериалов разными способами имеет схожую технологию и проходит следующие этапы:

1. Фаза нагрева древесины. Дерево нагревается до такой температуры, при которой жидкость испаряется. В таком состоянии лес находится некоторое время.
2. Сушка. После того как на предыдущем этапе испарилась из верхних слоев влага, в ядре древесины она еще присутствует и под большим давлением старается ее разорвать. Пропаривание верхнего слоя в процессе сушки делает пиломатериал эластичным, что позволяет компенсировать внутреннее расширение.
3. Охлаждение. На этом этапе нормализуют состояние древесины и доводят уровень влажности до равновесий. Далее цикл повторяется с самого начала. При этом температура может быть либо увеличена, либо снижена. Все зависит от степени увлажненности, которой добились во время пропарки.

Все этапы могут повторяться несколькими циклами в хаотичном порядке.

Виды сушки пиломатериалов

Сушка пиломатериалов может быть:

• Искусственная камерная – быстрый и выгодный вариант сушки пиломатериалов. Таким методом можно снизить уровень влажности в древесине до 10-18%. Перед сушкой древесину укладывают в пакеты или штабеля. Изделия в штабеле должны быть одной толщины и из одной породы дерева. В сушильной камере при помощи высоких температур можно высушить материал примерно за неделю.
• Естественная – этот процесс длительный. Процесс естественной сушки самый щадящий из всех. Он не допускает появление в древесине больших трещин и прочих дефектов. Для сушки пиломатериалов таким образом организовывают место, где древесина будет находиться длительное время. В зону для естественной сушки не должны проникать прямые солнечные лучи и осадки.
• Инфракрасная – современный способ сушки вагонки и других пиломатериалов. Тепло на древесину поступает путем инфракрасного излучения. Таким методом можно высушить древесину за 3-7 дней, все зависит от породы дерева. Инфракрасные камеры хорошо и равномерно удаляют влагу. Они экономичны и просты в использовании.
• Вакуумная сушка пиломатериалов – предполагает высушивание в вакуумных камерах и подходит для любого вида древесины. Этот способ не приводит к растрескиванию древесины, а также удаляет смолу с дерева. Вакуумные камеры пожаробезопасны и их легко использовать. Но из-за высокой стоимости оборудования, такой вид сушки пиломатериалов не пользуются спросом.
• Конденсационная – самый популярный метод сушки вагонки и остальной древесины. Лес высушивается при низких температурах с применением холодильного оборудования и печи. Равномерная и щадящая сушка делает изделия прочными и качественными.

Чаще всего применяют камерную сушку, что позволяет доскам сохранить экологичность. Такие методы обработки в специальном оборудовании не требуют использования химических средств, что является важным преимуществом. Помимо прочего, высушивание леса в камере позволяет в короткий срок обработать большое количество древесины.

Правила хранения уже высушенной древесины

Как мы уже выяснили, сушка пиломатериалов важный технологический процесс, который позволяет получить качественное дерево с прочными эксплуатационными характеристиками. Также важно соблюдать правила хранения обработанного материал, чтобы он не терял свои качества. Хранить сухую древесину нужно под навесом или в помещении. Она не должна быть подвержена прямым солнечным лучам и влаге.

В интернет-магазине «Ваш Зеленый Дом» вы сможете приобрести древесину камерной сушки. Обработка дерева происходит на нашем производстве, которое оборудовано современными станками и сушильными камерами. В каталоге вы найдете все необходимые пиломатериалы для строительства: бруски и брусья, доски, вагонку и т.д. Мы отгрузим даже оптовые большие партии в минимальные сроки, ведь вся продукция у нас в наличии.

Рекомендации по сушке пиломатериалов лиственных пород

Хэнк Стельцер

Специалист государственного лесного хозяйства
Школа природных ресурсов

На протяжении веков свежеспиленные пиломатериалы сушились в зависимости от температуры и влажности окружающего воздуха, также известных как условия окружающей среды. . В результате были высушены на воздухе или выдержаны на воздухе пиломатериалы, которые в штате Миссури обычно имеют влажность (MC) от 12 до 14 процентов.

Содержание влаги определяется как:

MC в процентах = (сырой вес − пересушенный вес)/пересушенный вес × 100

сырой или сырой вес – это вес «как есть». Сухой вес определяется путем сушки при температуре 212 градусов по Фаренгейту до достижения постоянного веса.

Затем произошли два важных изменения, которые в значительной степени исключили использование пиломатериалов воздушной сушки для многих целей. Первым была разработка способов контроля температуры окружающей среды и влажности воздуха, окружающего пиломатериалы. Это развитие привело к сушке в печи, что ускорило процесс сушки. Более быстрая сушка сократила время, в течение которого пиломатериалы простояли, занимая ценную землю.

Вторым изменением стало широкое использование кондиционеров в зданиях. Большинство систем кондиционирования воздуха производят воздух с более низкой влажностью, чем наружный воздух. Содержание влаги в древесине, используемой для внутренних работ, обычно колеблется от 6 до 10 процентов в штате Миссури. Это означает, что высушенные на воздухе пиломатериалы, принесенные в эту среду, продолжают сохнуть, что приводит к большей усадке пиломатериалов. Это сделало больший упор на согласование надлежащих методов сушки с желаемым конечным использованием продукта.

В этой публикации представлены некоторые важные моменты, которые следует помнить при рассмотрении вопроса о сушке пиломатериалов из твердой древесины. Вы можете получить более подробную информацию по этому вопросу из публикаций, перечисленных в разделе «Дополнительная информация».

Как сохнет древесина

Для сушки пиломатериала необходимы три элемента:

• Атмосфера, способная впитывать водяной пар
• Энергия для удаления воды из древесины
• Движение воздуха вокруг пиломатериала

Проще говоря, сушка нужны воздух, тепло и ветер. Летом низкая влажность окружающей среды, преобладающие ветры и солнце обеспечивают три необходимых ингредиента для сушки 1-дюймовых досок из красного дуба до 20% MC за два-три месяца. Помните, однако, что уровень влажности в кондиционируемых жилых или коммерческих зданиях приводит к влажности древесины от 6 до 10 процентов или ниже в зимние месяцы.

Когда сырая или влажная древесина начинает сохнуть, вода, которая удаляется первой, называется свободной водой. Энергия, необходимая для испарения этой воды, такая же, как и для кипячения воды. Когда вся свободная вода удалена, древесина достигает точки насыщения волокна (FSP). FSP варьируется от 25 до 30 процентов MC, в зависимости от породы дерева.

Вода, которая остается в древесине ниже FSP, называется связанной водой и требует значительно более высоких уровней энергии, чтобы разрушить ее связи с древесиной. Фактически, когда содержание влаги падает, энергия, необходимая для сушки древесины, резко возрастает.

Со временем древесина достигает уровня влажности, который находится в равновесии с окружающим воздухом и влажностью. В то время как 1-дюймовая доска из красного дуба может сохнуть на воздухе от двух до трех месяцев, 2-дюймовая доска может сушиться от шести до восьми месяцев, а даже более толстая древесина может занять годы.

Часто пиломатериалы восточных лиственных пород, такие как красный дуб, сушат на воздухе до 25–30% MC, а затем помещают в сушильную печь, где скорость сушки можно увеличить и контролировать. Время и затраты, связанные с этой практикой, должны учитываться потенциальными пользователями, прежде чем инвестировать в сушильные установки. Однако вознаграждение может быть значительным. Для многих целей сухие пиломатериалы предпочтительнее или даже необходимы.

Ускоренная воздушная сушка

Воздушная сушка может быть ускорена путем укладки пиломатериалов в камеру или навес, обеспечивающий защиту от непогоды, и использования вентиляторов для нагнетания воздуха через пиломатериалы.

Установки обычно называют предварительными осушителями. Конструкции варьируются от очень простых зданий столбового типа с временными внешними стенами до промышленных низкотемпературных сушильных камер. Вместимость будет варьироваться от нескольких сотен досковых футов (BF) до более 1 миллиона досковых футов.

Многие из этих установок для сушки воздуха не имеют дополнительного тепла. Когда тепло включено, температура воздуха обычно не превышает 120 градусов по Фаренгейту. Дополнительное тепло может быть обеспечено несколькими способами, включая солнечное тепло.

В более стационарных конструкциях также могут использоваться некоторые средства контроля влажности для обеспечения сухости воздуха. Пиломатериал из красного дуба толщиной 1 дюйм можно высушить до 20 процентов MC менее чем за 30 дней в предварительной сушилке.

Правильная укладка пиломатериалов необходима для достижения оптимальных условий сушки для любых пород в любой ситуации.

Обычная камерная сушка

Более 75 процентов существующих сушильных камер для твердых пород древесины в США имеют паровое отопление, регулируемую влажность и реверсивные вентиляторы внутри печи.

Эти печи обычно вмещают несколько тысяч досок пиломатериалов. Температура внутри печи колеблется от 120 до 190 градусов по Фаренгейту, в зависимости от стадии сушки. Хотя есть печи, в которых температура достигает 240 градусов по Фаренгейту, они обычно ограничиваются хвойными породами, которые очень легко сохнут, и малоценными лиственными породами.

И температура, и влажность контролируются либо полностью автоматизированными, либо полуавтоматическими системами. Эти системы содержат устройства, которые контролируют условия в печи и пиломатериалах и соответствующим образом регулируют внутренние условия.

Скорость сушки пиломатериалов контролируется для сведения к минимуму или устранения дефектов, вызванных сушкой. Дефекты включают обесцвечивание, деформацию, растрескивание, расщепление и дефекты поверхности (небольшие отверстия на лицевых сторонах досок). В крайних случаях высыхание приводит к образованию сот (внутренние трещины, которые не видны на поверхности) или коллапсу.

Другие виды тепла включают горячий воздух с прямым нагревом, электричество, солнечную энергию и горячую воду или масло. Печи с горячим воздухом с прямым нагревом обычно ограничиваются хвойной древесиной и относительно недорогими лиственными породами, потому что в печах трудно, если не невозможно, добиться точного контроля влажности.

Обычно электронагрев ограничивается либо печами для осушения, либо одним из процессов вакуумной сушки. Солнечное тепло может использоваться в качестве дополнительного тепла в некоторых районах. Некоторые успешные конструкции солнечных печей, предназначенных для хобби, доступны с вместимостью от 500 до 1000 досок. Обычно коммерческие солнечные печи устанавливаются только в тропических районах, в районах, где традиционные источники энергии недоступны, или в небольших домашних предприятиях. Ни системы горячей воды, ни системы горячего масла не находят большого применения в коммерческих печах из-за низкой эффективности теплопередачи.

Движение воздуха в печи контролируется реверсивными вентиляторами и перегородками. Движение воздуха необходимо для отвода влажного воздуха от поверхности досок и отвода тепла к доскам. Поток воздуха периодически автоматически реверсируется для обеспечения равномерной сушки по всей ширине печи.

Дефлекторы используются для нагнетания воздуха через пакеты пиломатериалов по поверхности досок. Поместите перегородки вверху, внизу и на концах печи. Отрегулируйте перегородки, чтобы учесть различия в размерах пакетов пиломатериалов в печи и учесть усадку пиломатериалов, происходящую в процессе сушки.

Конкретные сведения о системах контроля влажности и температуры выходят за рамки данной публикации, но большинство систем основано на измерении температуры по сухому и влажному термометру в одном или нескольких местах внутри печи.

Используйте стандартный термометр для измерения температуры по сухому термометру. Измерьте температуру по влажному термометру, поместив влажный хлопковый фитиль над обычным термометром. Вода, испаряющаяся с хлопкового фитиля, охлаждает термометр.

Температура по влажному термометру всегда будет ниже температуры по сухому термометру. Разница между этими показаниями называется депрессией смоченного термометра. Это мера силы сушки, приложенной к пиломатериалу.

Относительная влажность внутри печи — или где угодно — рассчитывается с использованием этих двух измерений и таблицы преобразования. Точный контроль влажности в печи является обязательным для правильной сушки пиломатериалов твердых пород.

Периодическое определение фактического содержания влаги в пиломатериалах в печи гарантирует, что изменения настроек температуры и влажности обеспечивают сушку пиломатериалов с максимальной безопасной скоростью. В отчете Министерства сельского хозяйства США (USDA) «График сушки для коммерческой древесины» содержится несколько типичных графиков для пиломатериалов различных пород и толщины.

Измерение может быть выполнено либо путем взвешивания предварительно определенных образцов, либо с помощью ручного влагомера с батарейным питанием. В любом случае необходимо провести несколько измерений по всей печи, чтобы получить достоверные показания.

Специальные методы сушки

Печи для осушения

Печи для осушения получают энергию, необходимую для сушки древесины, из воды, содержащейся в самой древесине. Теплый сухой воздух циркулирует через пакет пиломатериалов и поглощает воду из пиломатериалов. Теплый влажный воздух проходит через змеевики конденсатора в осушителе. Процесс конденсации водяного пара в жидкость позволяет в первую очередь восстановить энергию, необходимую для испарения воды из древесины. Процесс практически идентичен кондиционеру.

Как правило, эта печь более энергоэффективна. Также затраты на строительство несколько ниже, так как для строения можно использовать обычные хорошо утепленные деревянные каркасные дома.

К недостаткам можно отнести стоимость электроэнергии. Как правило, печь работает от электричества. Кроме того, максимальная температура несколько ниже, а водный конденсат может содержать нежелательные химические вещества. Как правило, этот процесс требует больше времени для сушки пиломатериалов, чем в обычной печи.

Предварительные сушилки

По сути, предварительные сушилки представляют собой большие низкотемпературные (ниже 120 градусов по Фаренгейту) сушильные шкафы, используемые вместо обычной воздушной сушки, чтобы довести начальную МС древесины до 25 процентов или меньше. В здании используется ограниченный контроль температуры, влажности и движения воздуха.

Использование навесов сокращает площадь земли, необходимую для сушки на воздухе. Первоначально предварительные осушители использовались в районах, где нормальный сезон сушки воздуха был довольно коротким, но их использование распространилось и на другие районы страны. Предварительные осушители уменьшают дефекты воздушной сушки, обесцвечивание и складские затраты.

Солнечные печи

Солнечные печи стали популярны в середине 1970-х, когда цены на энергию начали расти. Основным преимуществом солнечной печи является простота ее конструкции и эксплуатации. Солнечная печь может обеспечить достаточно хорошо просушенных пиломатериалов для небольшой операции. Основным недостатком является то, что солнечной печи требуется относительно много времени для сушки пиломатериалов до 6-8 процентов MC.

Virginia Cooperative Extension имеет отличную публикацию о конструкции и эксплуатации сушильной печи с солнечным обогревом. Эта солнечная печь может вместить до 1000 досок пиломатериалов толщиной 1 дюйм за одну загрузку или загрузку и может высушить загрузку примерно за месяц в умеренно солнечную погоду в средних широтах Соединенных Штатов.

Вакуумная сушка

Вакуумная сушка время от времени используется с начала 1900-х годов. Из-за связанных с этим затрат этот метод не привлекал большого коммерческого внимания до 1970-х годов. Создание частичного вакуума в закрытой камере снижает температуру кипения воды ниже 212 градусов по Фаренгейту. Эта более низкая точка кипения снижает количество энергии, необходимой для сушки пиломатериалов.

Вакуумная сушка полезна при сушке толстых ценных деревянных деталей, таких как большие токарные заготовки или размерные детали. Плотную древесину, которую трудно сушить из-за чрезмерной усушки, также можно успешно сушить в вакуумной системе.

Другие методы сушки

Другие нетрадиционные методы сушки нашли применение, обычно в ограниченном масштабе в каждом конкретном случае. К ним относятся сушка под прессом, сольвентная или обменная сушка, высокочастотная или микроволновая сушка и паровая сушка. Сушка паром часто используется для сушки крупных пиломатериалов, таких как шпалы или столбы, перед обработкой пиломатериалов консервантом.

Для получения дополнительной информации

• Министерство сельского хозяйства США (USDA), Общий технический отчет FPL-GTR-57, Графики сушильных камер для деловой древесины: умеренный и тропический климат (PDF) 9

  Брюс Э. Каттер Нажмите

  Рисунок 8.1. Поперечное сечение доски, показывающее три зоны, используемые для описания градиента влажности, т. е. сердцевину, промежуточную зону и оболочку. Это удобно, но на самом деле между каждой зоной нет четких границ.

  Ричард Джонс всю свою жизнь проработал профессиональным столяром и посвятил себя глубокому изучению технических деталей древесины, поскольку этот материал является самым важным ресурсом столяра. Результатом является «Cut & Dryed: A Woodworker’s Guide to Woodworking Technology» (отрывком из которого является приведенная ниже информация). В этой книге Ричард исследует каждый аспект дерева и его древесины, от того, как оно растет, до того, как его затем режут, сушат и доставляют в вашу мастерскую.

  В разделе 6.4 сушка и повторное увлажнение древесины были проиллюстрированы использованием губки или полотенца для представления древесины. Расширение этой аналогии служит предварительным введением в терминологию процесса приправы древесины.
  Допустим, для обсуждения, что вы замачиваете очень большое и толстое банное полотенце в водяной бане. Поднимите влажное полотенце и отожмите его как можно тщательнее. Давайте также предположим, что у вас есть маловероятная физическая способность выжимать каждую каплю незакрепленной (свободной) воды из полотенца, так что остается только та вода, которая связана с его волокнами. Это полотенце теперь обозначает древесину, которая обычно и ошибочно описывается как находящаяся в точке насыщения волокна (FSP), хотя следует иметь в виду комментарии к FSP, сделанные в разделе 6. 5. Сложите полотенце три-четыре раза в длинную большую колбаску и повесьте ее на веревку для стирки. Прохладный, пасмурный, тихий, пасмурный день, возможно, временами очень мелкая морось.

  В описанных погодных условиях полотенце практически не высохнет, пока либо не подует ветер, не выглянет солнце, либо оба изменения не произойдут одновременно. Общеизвестно, что даже если не выглянет солнце, а подует ветерок, свернутое полотенце высохнет. Точно так же, если нет ветра, но выходит солнце, дополнительное тепло заставляет воду испаряться из волокон полотенца. В обоих описанных случаях полотенце в конце концов высохнет. Сложите два фактора вместе, т. е. тепло и движущийся воздух, и полотенце высохнет быстрее, чем просто ветерок или дополнительное тепло. Внутри свернутого полотенца для сушки существует градиент влажности: когда полотенце высыхает, оно остается более влажным в середине связки, чем вблизи поверхности. Предполагая, что сушка продолжается, содержание влаги внутри полотенца постепенно выравнивается, пока оно не будет иметь одинаковое содержание влаги на всем протяжении.

  Даже не зная ни науки, ни терминологии, мы знаем, как быстро высушить одежду. Варианты включают в себя развешивание их на веревке для стирки в теплый, слегка ветреный солнечный день, вывешивание их в пасмурный, но сухой и ветреный день, подвешивание над теплой батареей и так далее. Полностью расстегнутая и привязанная к веревке одежда сохнет гораздо быстрее, чем туго сложенная.

  То, что относится к сушке одежды, имеет сходство с условиями, в которых будет сушиться древесина. Чтобы быстрее высушить древесину, нагрейте воздух и подайте на нее горячий воздух, хотя в случае с древесиной, когда она высохнет примерно до 20% MC, основными факторами дальнейшей сушки являются температура и влажность воздуха, а не скорость, с которой воздух проходит через нее. дерево. Тонкие доски сохнут быстрее, чем толстые, что аналогично раскрытию одежды для сушки, а не оставлению ее свернутой в кучу. Быстрая сушка древесины очень горячим сухим воздухом, безусловно, решает эту задачу, но обычно она имеет неприемлемую цену, т. е. разложение того или иного рода, такое как расщепление, растрескивание поверхности, поверхностное твердение18, разрушение (также известное как разрушение сердцевины), соты и т. д., что делает древесину непригодной для использования и продажи. Крайне важно контролировать скорость, с которой высыхает древесина, чтобы получить приемлемый конечный продукт.

  Относительная влажность воздуха должна быть достаточно низкой, чтобы поглощать больше водяного пара. Воздух при 100-процентной относительной влажности больше не может поглощать водяной пар. Мокрая древесина в таких условиях относительной влажности сравнима с моим более ранним описанием развешивания белья для сушки в прохладный, влажный, временами моросящий день — одежда сохнет очень медленно.

  Теплый воздух передает тепло древесине, в результате чего содержащаяся в ней влага испаряется в воздух. Опять же, относительная влажность воздуха должна быть достаточно низкой, чтобы поглощать водяной пар, выделяемый древесиной. Сушильные камеры подают в сушильную камеру теплый воздух, который передает тепловую энергию как древесине, так и воде внутри нее. Разница температур между вводимым сухим воздухом и влажной древесиной часто, но не всегда, довольно мала в начале процесса обжига. Вода в древесине превращается в пар и испаряется через поверхность древесины в воздух, подаваемый в сушильную камеру. Температура воздуха в печи высокая, например, на стадиях процесса сушки древесины используется температура 65,5°C (150°F) или выше. При этой температуре, если относительная влажность воздуха остается равной 70 %, в конечном итоге древесина высохнет примерно до 10,5 % MC (см. рис. 8.2).

  Если воздух становится слишком влажным для эффективной сушки древесины, для продолжения сушки древесины должно произойти одно из двух. Во-первых, дальнейшее повышение температуры воздуха в печи снижает его относительную влажность. Более горячий воздух способен удерживать дополнительную влагу, выделяющуюся из древесины. Во-вторых, удаление влажного воздуха из сушильной камеры и замена его более сухим воздухом продолжит процесс сушки. Повышение температуры воздуха уже в камере является самым дешевым вариантом, но слишком высокая температура может привести к дефектам древесины, особенно у некоторых пород больше, чем у других, например, проверка поверхности, как описано ранее.

  Когда древесина сохнет, внутри древесины возникает градиент влажности, очень похожий на вышеописанное сложенное полотенце, висящее на веревке для стирки. В сушильной печи для сушки древесины, где температура воздуха искусственно завышена, как правило, чем выше температура воздуха, воздействующего на древесину, тем круче градиент влажности внутри нее, и влага быстрее выходит из древесины. Это также приводит к более быстрому испарению влаги с поверхности древесины. И наоборот, когда древесина сушится на воздухе и, следовательно, находится в нормальных погодных условиях, или если древесина эксплуатируется в типичной среде жилых зданий, относительная влажность является основным регулятором крутизны градиента влажности древесины — температура воздуха в этих условиях только небольшой эффект.

  Чтобы сырая влажная древесина высохла, например, свежеобфрезерованные доски или доски, воздух должен двигаться, чтобы отводить влагу от поверхности древесины; это создает место для миграции воды глубже в древесину, куда она также будет унесена потоком воздуха. Если только небольшой объем застоявшегося сухого воздуха окружает влажную древесину, этот воздух быстро полностью насыщается испарившейся водой. В этот момент дальнейшее высыхание не может происходить до тех пор, пока этот воздушный карман не уйдет и не будет заменен более сухим воздухом.

  Движущийся воздух уносит влагу с внешней стороны древесины, тем самым высушивая древесину. Но молекулы воздуха, прилегающие к поверхности древесины, прилипают к ней. Молекулы воздуха прямо над поверхностью сталкиваются с застрявшими молекулами воздуха, и их движение нарушается и замедляется. В свою очередь, эти молекулы воздуха препятствуют потоку молекул воздуха прямо над ними. По мере увеличения расстояния от поверхности дерева столкновения уменьшаются до тех пор, пока движение воздуха не станет беспрепятственным и свободным. По сути, у поверхности имеется тонкий слой вязкой «жидкости», где скорость изменяется от нуля на поверхности до свободного течения на некотором расстоянии от нее. «Инженеры называют этот слой пограничным, потому что он возникает на границе жидкости». (Бенсон, 2009, стр. 1) В пограничном слое рядом с древесиной воздух более влажный (потому что он впитывает влагу из древесины) и движется медленнее, чем воздух над пограничным слоем — он имеет тенденцию удерживать влагу, взятую из древесины. древесина близко к поверхности древесины. Более быстро движущийся воздушный поток уменьшает влияние пограничного слоя и сметает влажный воздух с его высоким давлением пара. Влажный воздух заменяется новым, более сухим воздухом, то есть воздухом с более низким давлением пара, способным лучше поглощать дополнительную влагу из древесины.

  Независимо от того, сушится древесина на воздухе или в печи, воздух, поступающий в штабель древесины с одного конца, имеет более низкую относительную влажность, чем воздух, выходящий из штабеля на дальнем конце. Движущийся воздух, выходящий из штабеля сохнущей древесины, холоднее воздуха, входящего в него. Воздух охлаждается, передавая тепло древесине, что обеспечивает процесс сушки. Если воздух непрерывно проходит через штабель древесины в одном направлении, древесина на «подветренном» конце штабеля всегда сохнет быстрее, чем древесина на «подветренном» конце. Это приводит к неравномерно высушенным деревянным доскам, где конец штабеля с подветренной стороны может быть на 3 или 4 процента более влажным, чем сторона с наветренной стороны. В более крайних случаях разница во содержании влаги между наветренной и подветренной сторонами штабеля может составлять от 8 до 10 процентов MC, если древесина очень влажная в начале процесса сушки — в этом случае одним из возможных результатов является штабель. древесины может наклоняться в более сухую сторону. Этот эффект более заметен в широких штабелях древесины, например, более 2 метров (~ 6 футов), чем в узких штабелях. Естественные изменения направления и скорости ветра нейтрализуют этот эффект в штабелях воздушно-сухой древесины. Только в том случае, если оператор печи сушит большую стопку дров или какую-то особо трудно высушиваемую древесину, возникает реальная необходимость регулярно менять направление потока воздуха внутри камеры. Для этого лопасти вентилятора меняют направление вращения через равные промежутки времени, например, каждые два часа, четыре часа, 12 часов и т.