|
Графическое изображение процесса
сушки
Продолжительность сушки колеблется от нескольких недель
(для толстых досок, брусьев, заготовок в обозном и колодочном производствах и
др.) до нескольких секунд и даже долей секунды (для частиц в производстве
древесноволокнистых плит), т. е. изменяется в миллионы раз. Несмотря на это,
основные закономерности процесса сушки древесины остаются для них общими.
Выделяются только специфические особенности высушивания различных древесных
материалов, в особенности толстых, трудно сохнущих.
До начала сушки материал прогревается, сначала с
поверхности, а с течением времени п по всему сечению. Процесс испарения влаги
в окружающую среду начинается лишь в условиях, когда давление пара на
поверхности материала ра превышает его давление рп в окружающем воздухе (т.
е. когда Рд>Рп, см. 58).
Рассмотрим процесс медленной сушки тонкого материала с
высокой начальной влажностью при неизменном состоянии нагретого воздуха с
высокой насыщенностью <р пара. В этом случае после прогрева с поверхности
материала испаряется некоторое количество свободной влаги так же, как
испаряется вода со свободной поверхности. Скорость испарения остается во
времени неизменной, образуя период постоянной скорости сушки ( 63).
При достижении поверхностью материала влажности,
соответствующей пределу гигроскопичности, начнет испаряться связанная влага.
Скорость ее испарения постепенно замедляется из-за уменьшения градиента
влажности (см. 61, а) и повышения энергии связи. Основное время сушки, в
течение которого с поверхности материала испаряется связанная влага,
называется периодом убывающей скорости сушки тз (см. 63). При интенсивной
сушке (тем более толстых сортиментов, особенно с невысокой начальной
влажностью) периода постоянной скорости сушки нет, и процесс складывается из
периодов Т1+Т3.
Линия уменьшения влажности древесины во времени называется
кривой сушки, а производная от нее линия — кривой скорости сушки.
В производственных условиях по мере протекания сушильного
процесса обычно изображают кривые w, t и tM, а в лабораторных— для более
углубленного изучения процесса сушки — также и дополнительные кривые.
В этих условиях скорость сушки определяется в основном
влагопроводностью материала D. Продолжительность сушки при D — const обратно
пропорциональна квадрату толщины материала. Это уравнение применимо к
интенсивной сушке толстых сортиментов при низкой влажности древесины, когда
влияние р на скорость всего процесса приближается к нулю.
В этом случае процесс определяется в основном
коэффициентом влагоотдачи р, а влагопроводность D не ограничивает скорость
сушки. Уравнение (171) характеризует медленную сушку тонкого материала, когда
градиенты влажности малы и кривые влажности по толщине материала (см. 61, а)
близки к горизонталям.
На продолжительность сушки влияет ряд факторов.
Практически можно считать, что при штабельном (шириной 1,8 м) высушивании обычных пиломатериалов в камерах со скоростной побудительной циркуляцией воздуха
продолжительность сушки в среднем пропорциональна полуторной степени [32]
толщины материала, т. е. x=aR3i2, (172).
Для очень толстого материала твердых пород зависимость
между продолжительностью сушки и . толщиной материала близка к предельно
максимальной ква^^тичной (170), а для тонких пиломатериалов к предельной
линейной (171). Показатель степени понижается также с уменьшением плотности
материала и скорости движения по нему воздуха, с уширением штабеля,
повышением влажности высушиваемой древесины [33], его температуры при
постоянной и других факторов.
Взаимозависимость динамики и кинетики сушки
В рассматривавшемся ранее [см. (108)] соотношении а = гЕ
предельные параметры о = оПр прочности в поперечном к длине волокон
направлении и модуля упругости Е изменяются в процессе сушки древесины по
аналогичной закономерности: Поэтому вместо напряжений о можно иметь в виду
отношение о/Е, т. е. учитывать упругую деформацию е и сравнивать ее с
остаточной и влажностной деформациями.
Процесс сушки пиломатериалов многообразен по участвующим в
нем параметрам и сложен по его протеканию, поэтому желателен упрощенный, но
достаточно надежный производственный метод анализа и оценки этого процесса
для получения нужных технологических показателей сушки пиломатериалов. Для
анализа можно использовать изложенные функциональные зависимости по динамике
сушки (159) — (166) в сочетании их с закономерностями кинетики сушки (172) —
(180). Такой совмещенный анализ явлений динамики и кинетики сушки имеет
непосредственное отношение к получению заданного качества сушки
пиломатериалов (по показателю Aw) и к построению в связи с этим режима сушки.
|