Керування та вимірювання в конвективних сушарках

РЕФЕРАТ.

на тему:

Керування та вимірювання.

в конвективних сушарках.

Основна проблема сучасних режимів сушіння пиломатеріалів полягає не у вилученні вологи з поверхні, а в інтенсифікації її переміщення з центру до поверхні по товщі сортаменту. Це досягається прогрівом матеріалу, й тому всі режими, окрім низькотемпературних, характеризуються високою вологістю повітря (малою рТ) та значною температурою за мокрим термометром (Тм).

Особливості сучасних режимів сушіння, за твердженням того ж І. Кречетова, є такими: за Л1:

Постійна температура за мокрим термометром протягом усього процесу сушіння (з незначними відхиленнями).

Чим більші товщина та твердість деревини, тим менші Тм та рТ; одночасно зростають вимоги до точності вимірювання та регулювання. Особливо прискіпливого контролю вимагають товсті сортаменти з граба, дуба, ясена, клена, модрини та бука.

При сушінні тонких, низькоякісних пиломатеріалів, особливо м’яких порід, менш схильних до розтріскування, застосовуються підвищені Тм та рТ і послаблюються вимоги до точності вимірювання й регулювання.

Для важкосохнучих сортаментів (понад 7−10 діб) застосовують камерний процес, а для масового сушіння швидкосохнучих — тунельний.

У сушарках із слабкою циркуляцією повітря на початку процесу підтримується підвищена (приблизно в 1,5 раза) психрометрична різниця порівняно з її величиною, прийнятою для камер з швидкісною (понад 2 м/с) циркуляцією повітря по пиломатеріалу.

Для масового сушіння пиломатеріалів хвойних порід найбільш підходить тунельний протитечійний і комбінований процеси, для дуже тонких матеріалів, фанерного шпону та подрібненого матеріалу — прямотечійний процес.

При тривалому сушінні товстих сортаментів і особливо твердих порід в умовах підвищених температур механічні показники деревини погіршуються, тому подібні умови допустимі лише для сушіння тонких пиломатеріалів м’яких порід, коли вплив високої температури досить короткочасний. Сушіння пиломатеріалу перегрітою парою (Тм= «96−100°С) «не рекомендується для промислового використання через значне зниження механічних властивостей деревини. З тієї ж причини не варто сушити товсті пиломатеріали паро-повітряною сумішшю (Тм= «85−96°С) «та бажано не застосовувати форсовані режими сушіння (Тм= «70−85°С).

Низькотемпературні режими (Тм — до 45 °C і рТ — до 15°С) застосовують для підвищено-якісного сушіння матеріалу, коли недопустимі виплавляння смоли, випадіння сучків, зміна природного кольору. Ці режими підходять і для деревини, в якій, при підвищених температурах та високій початковій вологості, відбувається «зморщування», тобто «колапс» (осика, бук та ін.).

Нереверсивна циркуляція повітря допустима лише для повільносохнучих матеріалів у вузьких (менше 1 м) штабелях, при значній швидкості циркуляції повітря в них.

Розглянемо вимірювання та регулювання, умовно віднесені до «бажаних».

Перепад вологості по товщині матеріалу («Керівні технічні матеріали з технології камерного сушіння пилопропродукції (проект)» під керівництвом проф. П.В. Білея. Газета «Деревообробник» № 11−13 за 2002 р.):

Нерівномірність розподілу вологості по товщині матеріалу викликає нерівномірне всихання внутрішніх і поверхневих шарів, що в свою чергу формує в деревині відповідні внутрішні напруження…

Контроль та регулювання з врахуванням градієнту вологості (Wц/Wп — відношення вологості в центрі до вологості поверхні) матеріалу та перепаду вологості по товщині - [пWs ], дозволять гарантовано вирівнювати та зменшувати значення внутрішніх напружень.

Для цього, в більшості випадків, потрібно робити кондиціонуючу обробку матеріалу після сушіння. У згаданій публікації в табл. 2.1 наведені рекомендації з розташування датчиків кондуктивного вологоміра по штабелю та по товщині матеріалу, обрахунки та нормативні показники).

Перепад температури по товщині матеріалу. Досить точну інформацію про температуру вологої поверхні пиломатеріалу дають покази мокрого термометра Тм. Прогнозування моменту закінчення стадії нагрівання матеріалу та фіксацію моменту переходу від нагрівання до власне сушіння доцільно вести по різниці температур центру та поверхні пиломатеріалу рТд x2248 [Тм-Тц], де Тц — покази вимірювача температури, датчик котрого вмонтовано в центр (по довжині і товщині) контрольного відрізка.

Для з’ясування важливості такого контролю корисно прислухатися до рекомендації автора книги «Сушка древесины», «Технологія нагрівання матеріалу перед сушінням»:

Матеріал не повинен міняти вологість під час початкового нагрівання. Вихід вологи повинен починатись лише після повного прогрівання матеріалу по всій товщині, тому в камері повинні бути створені умови, при котрих волога не могла б випаровуватись з матеріалу та не конденсувалась на ньому в значній кількості.

Щоб не відбувалась конденсація на холодному обладнанні та огородженні камери, її необхідно попередньо (без матеріалу) прогріти …

Температуру повітря Тс= «Тм+рТ «підіймають якомога швидше до температури, приблизно на 5 °C вищої від необхідної температури Тм першого ступеню режиму сушіння; психрометричну різницю підтримують на мінімально можливому рівні…

При зволожуванні матеріалу термін нагрівання скоротиться за рахунок виділення тепла конденсації. За деяких умов температура матеріалу може перевищити постійну, (в період нагрівання) температуру повітря. Таке відбувається в кінці нагрівання сухого (на поверхні) матеріалу повітрям із падаючою психрометричною різницею, коли волога починає поглинатись вже нагрітим матеріалом з додатковим виділенням теплоти адсорбції. І навпаки, в випадку випаровування вологи з матеріалу, необхідний час нагрівання зростає…

Перехід на режим сушіння після нагрівання слід проводити поступово. Небажано проводити заходи для вилучення надлишку вологи з камери, якщо психрометрична різниця й без того помалу зростає…

Необхідно пам’ятати, що при падінні температури деревини, вологий матеріал інтенсивно віддає вологу в повітря навіть при 100%-ому насиченні її водяною парою та що виникнення вологісних (від усушки) деформацій призводить до розтріскування…

По закінченні нагрівання настає етап сушіння, небезпечний щодо розтріскування. Небезпека зростає в випадку навіть часткового охолодження матеріалу. При значних коливаннях температури деревини поверхневі тріщини виникають саме в фазі охолодження вологого матеріалу через його посилену вологовіддачу…

Нагрівання матеріалу можна проводити з будь-якою швидкістю; теплові напруження в деревині, на відміну від вологісних, мізерні.

При вимірюванні вологості повітря на виході його з штабелю за допомогою ще одного психрометра, з’являється можливість контролювати віддачу вологи матеріалом у процесі сушіння, регулюючи швидкість циркуляції сушильного агента. Детально не розглядаємо цей підхід через дороговизну обладнання для плавного регулювання обертів асинхронних двигунів вентиляторів циркуляції.

Таким чином, підсумовуючи все вищенаведене, доходимо висновку, що один з основних принципів сушіння деревини як термолабільного матеріалу — це вимога його мінімальної експозиції в нагрітому стані при заданих для нього допустимих температурах. Тому, скорочення тривалості процесу (не грубе), сприяє кращому збереженню механічних властивостей деревини.

Режим камерного сушіння з перервами циркуляції повітря — це один з достатньо вивчених режимів, спрямованих, перш за все, на скорочення часу витримки деревини в нагрітому стані.

Особливості таких режимів сушіння, за твердженням вже згадуваного І. Кречетова, полягають у періодичній зупинці примусового руху повітря по матеріалу та в підтримці підвищеної температури та швидкості повітря під час циркуляції (порівняно із звичайними режимними умовами). При цьому береться до уваги теплова інерційність матеріалу при короткочасних змінах стану середовища; середня гігротермічна дія на матеріал повинна бути такою ж, як без перерв.

Використання перерв у циркуляції повітря для важкосохнучих сортаментів не лише зменшує витрату електроенергії внаслідок періодичного відімкнення вентиляторів, а й кардинально поліпшує якість (рівномірність вологості) висушеної деревини по об'єму штабелю, скорочується, за цією ознакою, тривалість процесу.

Під час перерв циркуляції, а отже і підводу тепла всередину штабеля, сповільнюється випаровування вологи з поверхні матеріалу, але продовжується її рух до поверхні (вирівнювання) та падіння напружень…

При використанні таких перспективних режимів сушіння потужні за подачею повітря сушарки будуть ефективними як для швидкосохнучих матеріалів (безперервна дія вентиляторів), так і для важкосохнучих сортаментів з великою тривалістю процесу (переривисте, зменшене в середньому подавання повітря). З’являється можливість економної взаємозамінності камер для сушіння різних сортаментів. Окрім того, сушіння прискорюється за рахунок ліквідації зони недосушування матеріалу в штабелях і осциляції температури в матеріалі…

Для автоматизації керування циркуляцією використовують командний прилад КЕП-12У або спарені реле часу. Значним недоліком цих пристроїв для подібного їх використання є невідповідність позначок на шкалах і діапазонів регулювання, що призводить до необхідності займатись постійними обрахунками з використанням таблиць та графіків. Простіше скористатися спеціально розробленими вимірювальними пристроями. Так, СП «Ройек-Львів» для цих потреб пропонує циклятор циркуляції «ЦЦ-02» та модуль реверсу «РВ-02».