Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние процесса удаления влаги из древесины 10
1.1. Анализ способов вакуумной сушки 10
1.2. Анализ исследований конвективной сушки древесины 15
1.3. Анализ современных представлений о процессе сушки материалов понижением давления 20
1.4. Анализ исследований древесины как объекта сушки 25
1.4.1. Механизм переноса влаги в древесине 26
1.4.2. Тепловые характеристики древесины 32
1.4.3. Анализ напряжений, возникающих в процессе сушки древесины 36
Выводы 40
Глава II. Математическое моделирование процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 42
2.1. Физическая картина процесса 42
2.2. Формализация процесса 45
2.3. Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 46
2.3.1. Математическое описание конвективного прогрева пиломатериалов в воздушной среде 47
2.3.2. Математическое описание тепломассопереноса в среде при понижении давления 53
2.3.3. Контроль за развитием внутренних напряжений в процессе сушки древесины 58
2.4. Алгоритм расчета процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 61
Выводы 64
Глава III. Экспериментальное исследование и математическое моделирование процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 65
3.1. Описание экспериментальной установки 66
3.2. Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины 70
3.3. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процесса сушки древесины 77
3.3.1. Анализ адекватности математической модели реальному процессу сушки древесины 83
3.4. Анализ напряженно-деформированного состояния пиломатериалов при конвективной сушке древесины в разреженной среде теплоносителя 97
Выводы 104
Глава IV. Промышленная реализация конвективной сушки пиломатериалов в разреженой среде теплоносителя 106
4.1. Аппаратурное оформление вакуумно-конвективного процесса сушки пиломатериалов 106
4.2. Устройство промышленной установки ВОСК-1 109
4.3. Результаты испытаний сушильной камеры ВОСК-1 118
4.4. Анализ экономической эффективности внедрения промышленной установки ВОСК-1 129
4.5. Разработка железобетонной конструкции для конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 131
Выводы 136
Заключение 137
Основные обозначения 139
Литература 144
Приложения 165
- Анализ исследований конвективной сушки древесины
- Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя
- Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
- Устройство промышленной установки ВОСК-1
Введение к работе
В современных условиях при наблюдаемой тенденции роста тарифов на энергоносители, особенно актуальной становится проблема энергосбережения в производственно-хозяйственной деятельности предприятий.
Актуальность темы. Самым энергоемким процессом деревообрабатывающей отрасли является сушка древесины. Продолжительность сушки на большинстве деревообрабатывающих предприятий страны занимает от двух недель до двух месяцев в зависимости от вида высушиваемого пиломатериала, что приводит к значительному потреблению тепло- и электроэнергии.
Получать высокое качество высушенной древесины и сократить продолжительность процесса позволяет техника сушки пиломатериалов, осуществляемая в условиях пониженного давления. Продолжительность сушки в 4–6 раз меньше, чем при обычном конвективном способе.
Однако при сушке в вакууме возникает проблема подвода тепловой энергии к высушиваемому материалу. Применяемые при этом в других областях промышленности такие известные технология как СВЧ и контактные способы не всегда позволяют получить требуемое качество, что особенно важно для пиломатериалов из древесины ценных трудносохнущих лиственных пород, или приводят к значительному удорожанию стоимости сушильного процесса. Поэтому наиболее перспективным направлением как с позиций себестоимости процесса, так и с позиций качества получаемой продукции считаются вакуумные технологии сушки с конвективным подводом тепла. В этой связи можно выделить метод конвективной сушки древесины при пониженном давлении. Физические процессы, протекающие в древесине при данном способе удаления влаги, аналогичны типично высокотемпературным процессам сушки, однако условия вакуума позволяют снизить температуру среды, что исключает потемнение древесины и снижение ее механических характеристик.
Несмотря на ряд преимуществ, данный способ сушки не имеет расчетной базы, качественно описывающей процесс и способствующей выбору оптимальных режимных параметров.
В связи с этим следует считать актуальной задачу исследования конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя.
Работа выполнялась в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 24 января 1998 г. № 80 «О федеральной целевой программе «Энергосбережение России на 1998 – 2005 годы»»; координационным планом НИР АН РФ по направлению «Теоретические основы химической технологии» по проблеме 2.27.2.8.1 «Сушка материалов понижением давления»; координационным планом НИР ВУЗов по процессам и аппаратам химических производств и кибернетике химико-технологических процессов.
Цель работы состоит в разработке методов расчета и аппаратурном оформлении конвективной сушки древесины в разреженной среде теплоносителя с учетом свойств высушиваемого материала.
В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:
1. Разработка и экспериментальная проверка математической модели процесса конвективной сушки пиломатериалов при пониженном давлении.
2. Математическое моделирование процесса конвективной сушки древесины при пониженном давлении.
3. Разработка аппаратурного оформления предлагаемого способа сушки пиломатериалов.
4. Промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок.
Научная новизна.
разработана математическая модель конвективной сушки материалов при пониженном давлении;
по результатам математического моделирования и экспериментальных исследований выявлены пути интенсификации процесса и повышения качества высушиваемого материала;
исследована возможность регулирования процессом вакуумной сушки пиломатериалов по их дифференциальной усадке;
разработан новый способ конвективной сушки древесины в разреженной среде теплоносителя; новизна способа подтверждена патентом.
Практическая ценность. Разработанные модели могут быть использованы при проектировочных и технологических расчетах вакуумно-конвективной сушки древесины.
На базе полученных аналитических решений разработана и реализована компьютерная методика расчета процесса сушки, позволяющая выработать рекомендации по повышению качества, интенсификации и снижению себестоимости процесса.
Разработаны новые конструкции сушильного оборудования, а также конструктивные рекомендации, направленные на улучшение качества высушиваемого пиломатериала.
Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании метода расчета сушки пиломатериалов вакуумно-конвективным способом, а также при проектировании сушильного аппарата ВОСК-1.
Методика расчета и аппарат ВОСК-1 внедрены в инновационном центре «Искра».
Автор защищает:
-
Конвективный способ сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя.
-
Математическую модель процесса конвективной сушки древесины при пониженном давлении.
-
Результаты математического моделирования и экспериментального исследования процесса сушки древесины предложенным способом.
-
Конструкцию промышленной установки для сушки пиломатериалов и результаты ее внедрения.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных сессиях по технологическим процессам КГТУ (Казань, 2003-07) и на международных конференциях «ММТТ-17» (Кострома, 2004), «Лес-2004» (Брянск), «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004), «ММТТ-18» (Казань, 2005), на V Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань 2004), «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (Иваново, 2004), «Строение, свойства и качество древесины - 2004» (Санкт-Петербург), «Научный потенциал мира - 2004» (Днепропетровск), «Лесной и химический комплексы – проблемы и решения (экологические аспекты)» (Красноярск, 2004), «Инновационные процессы в высшей школе» (Краснодар, 2004), «Технология и оборудование деревообработки в XXI веке» (Воронеж, 2005), «Вакуумная техника и технология» (Казань, 2005), на Международной конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы)» (Москва, 2005).
Технология и конструкция установки вакуумно-конвективной сушки древесины удостоена серебряной медали на V Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2005 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и патент РФ №2279612 на способ сушки пиломатериалов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 197 страницах машинописного текста.
Анализ исследований конвективной сушки древесины
Конвективная сушка влажных пиломатериалов может производиться нагретым газом, воздухом, насыщенным и перегретым паром, каждый из которых имеет свои преимущества и используется в зависимости от поставленных задач. Основными признаками конвективной сушки, которые характеризуют ее особенности, являются уровни начальной влажности материала и температуры среды.
Трудность высушивания древесины не в удалении влаги с поверхности, а в интенсификации продвижения ее из центра к поверхности сортимента. Последнее достигается прогревом материала, способствующем увеличению коэффициента влагопроводности (рис. 1.1), поэтому все режимы сушки, кроме низкотемпературного, характеризуются высоким влагосодержанием воздуха при значительной температуре по мокрому термометру [59]. Кинетика процесса сушки определяется тепло- и массообменом как между поверхностью тела и окружающей средой, так и внутри тела.
Исследования сушки предварительно непрогретых пиломатериалов горячим воздухом свидетельствуют о возможности нарушения целостности поверхностных слоев, поэтому древесина должна быть быстро прогрета без испарения из нее влаги, для чего в камере сушки должна быть создана высокая степень насыщенности среды. Степень насыщенности при влажности древесины выше 25 % устанавливают в интервале 0,98-1, при влажности ниже 25% - 0,90-0,92 [167]. Таким образом, использование горячего воздуха на стадии прогрева древесины возможно лишь в комбинации с насыщенным паром.
Процесс конвективной сушки делится на два периода: в первом периоде температура тела постоянна, а убыль влагосодержания его происходит по линейному закону, во втором периоде температура материала непрерывно повышается, а скорость сушки (убыль влагосодержания в единицу времени) непрерывно уменьшается [81].
Характер и длительность низкотемпературного процесса сушки определяется в основном двумя явлениями - влагопроводностью и влагообменом. Явления влагопроводности и влагообмена по-разному влияют на продолжительность сушки в зависимости от условий процесса и главным образом от толщины высушиваемых сортиментов. При сушке относительно толстых сортиментов, второй член в скобках уравнения (1.1) очень мал и им можно пренебречь.
При сушке с большой интенсивностью температура поверхности материала увеличивается с самого начала процесса сушки. При этом внутри тела возникает значительный перепад температур за счет испарения влаги внутри материала. Разница между температурой поверхности и центра тел простейшей геометрической формы в период постоянной скорости равна [81].
Для типичного высокотемпературного процесса, при котором температура стабилизируется на уровне точки кипения, величина Тц принимается равной 100С (что приблизительно справедливо для древесины мягких лиственных и хвойных пород, кроме лиственницы); Для квазивысокотемпературного процесса со стабилизацией температуры на уровне предела охлаждения: Тц = Тмоктер.
Для расчета продолжительности второго периода сушки, когда температура центра изменяется по логарифмическому закону от первоначально стабильной величины до температуры среды Тср Г.С. Шубиным из анализа дифференциальных уравнений тепло- и влагообмена получено уравнение [216].
Таким образом, процессы конвективной сушки древесины хорошо изучены широким кругом исследователей. Например, имеется метод, основанный на решении уравнений теплового баланса, и более совершенный базирующийся на использовании дифференциальных уравнений в каждой из зон и уравнения Стефана на подвижной границе. В решение подобных задач внесли вклад Лямэ и Клайперон [82], Стефан [82], Л.С. Лейбензон [75], Л.И. Рубинштейн [135], А.В. Лыков и Ю.А. Михайлов [87]. В процессах сушки механизм углубление зоны испарения был выявлен Шервудом [209], в последствии развит А.В. Лыковым [81]. Затем приближенное описание различных процессов сушки с подвижными границами нашло отражение в работах В.В. Красникова [57, 58], М.С. Смирнова [176] и др., процессов теплопереноса - в работах А.И. Вейника [16], Б.С. Чудинова [205], П.С. Серговского [171], процессов тепломассопереноса - в работах Г.С. Шубина [217] и др.
Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя
Как было показано выше, процесс конвективной сушки древесины при пониженном давлении происходит в три периода. Поэтому при рассмотрении математического описания также целесообразно подойти по-стадийно. В условиях понижения давления изменение параметров парогазовой смеси приводит к изменению состояния влажного материала: испарению свободной влаги, падения температуры и образования избыточного давления. Для математического описания необходимо исследовать взаимосвязанные процессы тепломассопереноса в парогазовой фазе и во влажных материалах при их испарительном нагревании, а так же в соответствующих зонах исследуемого продукта при наличии подвижной границы предела гигроскопичности.
При обтекании штабеля пиломатериалов теплоносителем, вследствие теплообмена, среда охлаждается. Для движущейся парогазовой среды дифференциальное уравнение переноса энергии в прямоугольных координатах с учетом стока тепла к материалу и замены субстанциональной производной её выражением согласно [125] принимает вид (полагая со = const).
Таким образом, уравнение (2.4) характеризует изменение поля температуры в штабеле в процессе прогрева. Учитывая конструктивные особенности вакуумно-конвективных сушильных камер, циркуляция сушильного агента в которых в основном носит продольный характер, в уравнении (2.4) определяющим геометрическим размером является длина пиломатериала.
При прохождении через штабель пиломатериалов теплоноситель отдает свое тепло древесине, в результате чего материал прогревается. Теплообмен между теплоносителем и пиломатериалом (при учете термического сопротивления последнего) происходит в сочетании с теплопроводностью внутри материала.
Для моделирования процессов теплообмена, протекающих в штабеле пиломатериалов, необходимо вычислить коэффициент теплоотдачи от потока теплоносителя к поверхности материала. Для определения коэффициента теплоотдачи широко используются результаты экспериментальных исследований. Анализ имеющихся экспериментальных корреляций дан в литературе [63, 216], где рекомендованы критериальные уравнения для расчета коэффициентов теплообмена. При течении внутри плоских каналов поток может носить как турбулентный, так и ламинарный характер. Выбор критериального уравнения осуществляется по критерию Рейнольдса, который для плоских каналов можно определить выражением [63].
Система уравнений переноса энергии для парогазовой смеси (2.4) и материала (2.15) и (2.17) с краевыми условиями (2.6) и (2.18) - (2.24) полностью описывает темп нагревания окружающей среды от калорифера с учетом теплообмена с древесиной. При этом полученные кинетические зависимости позволяют определить рациональную схему подачи теплоносителя, выбрать оптимальные параметры проведения процесса и размеры аппарата. 2.3.2. Математическое описание тепломассопереноса в среде при понижении давления
При достижении определенного значения температуры внутри пиломатериала начинается сушка при пониженном давлении среды. Сушка при постоянно возрастающем вакууме протекает при непрерывной циркуляции сушильного агента через материал. На этой стадии происходит удаление свободной влаги, движение которой внутри материала осуществляется под действием градиентов давления, влажности и температуры.
В этом уравнении первый член левой части выражает приток пара в парогазовую смесь за счет его испарения с поверхности влажного материала; второй член - отвод пара из аппарата в вакуумную линию; правая часть -изменение парциальной плотности пара в парогазовой смеси в свободном объеме аппарата.
Производительность вакуумного насоса определяется по его характеристике. По мере увеличения вакуума она уменьшается. В литературе для каждого типа насоса имеются свои отношения, определяющие их объемную производительность в зависимости от давления. Так, для водокольцевого вакуумного насоса объемную производительность можно определить, задавая время, в течение которого давление в камере необходимо понизить с барометрического Ратм до рабочего остаточного значения Рост [220].
При разработке режимных параметров процесса сушки древесины одним из основных факторов, ограничивающих ускорение удаления влаги является развитие внутренних сушильных напряжений. Поэтому наличие информации о состоянии пиломатериала во время сушки позволит форсировать процесс перехода на более жесткую ступень режима.
Для прямого метода оценки внутренних напряжений по величине возникающих деформаций Б.Н. У голевым рассмотрена возможность контроля за развитием дифференциальной усадки [191], проявляющей вследствие различной усушки доски по ее толщине.
Дифференциальная усадка пиломатериала представляет собой линейное перемещение крайних точек кромки обрезной доски относительно центральной зоны (рис. 2.5).
Пока влажность наружных слоев выше или равна влажности предела насыщения клеточных стенок, усушка не происходит, и напряжения в материале отсутствуют (рис. 2.5, а). При снижении влажности ниже поверхностных слоев предела гигроскопичности Wn.r. начинается усушка поверхности.
По мере снижения влажности древесина становится менее податливой и в большей мере проявляется свойства упругого тела. Поэтому возникшие в начале процесса остаточные деформации сохраняются в материале до конца сушки. В результате этого к концу процесса (рис. 2.5, в) усадка на поверхности окажется меньше, чем усадка внутренних слоев, или, другими словами, размер поверхностных слоев будет больше, а внутренних -меньше фактического. В древесине появляются сжимающие напряжения на поверхности и растягивающие напряжения во внутренних слоях материала. Таким образом, в процессе сушки происходит смена знака напряжений.
Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
Интенсивность процесса сушки древесины в основном лимитируется переносом влаги внутри материала. Для моделирования тепломассопереноса внутри пиломатериала во второй главе было предложено использовать дифференциальные уравнения А.В. Лыкова, для решения которых требуется знание тепло- и массопроводных характеристик древесины. Известные из литературы теплофизические и гигротермические свойства древесины были рассмотрены в первой главе.
Кроме того, с целью обеспечения равномерного переноса влаги по всему сечению образца и определения влияния различных зон ствола дерева на молярный перенос, образец при его подготовке должен полностью формироваться отдельно из ядровой (спелой) или отдельно из заболонной части.
Подготовленный таким образом образец подвергается кратковременному прогреву в СВЧ-камере, взвешивается на электронных весах MW-1200 с точностью измерения 0,01 г и закрепляется между подвижным 6 и неподвижным 7 кольцами установки. При этом с целью обеспечения герметичности камеры 5 образец по периметру заливается герметизирующим составом 13. В рубашку 2 подается теплоноситель из термостатирующего устройства 3, прогревая экспериментальную установку и исследуемый образец до температуры, значение которой задано планом эксперимента.
Для регистрации возможности термовлагопроводности древесины, т.е. переноса влаги под действием температурного градиента, производится контроль температуры противоположных пластей древесного образца с помощью термопар 11 и потенциометра 12. Перенос влаги под действием градиента влажности исключается использованием в опытах древесины с влагосодержанием выше предела гигроскопичности (исследование древесины как агента сушки, проведенное в первой главе, показало отсутствие влагопереноса под действием влагосодержания в зоне свободной влаги).
После установления в аппарате стационарного режима открывается вентиль Рив работу включается компрессор 8, нагнетая давление в камере 5 до заданного значения, которое фиксируется манометром 10. Длительность эксперимента определяется на основании предварительных опытов и проводится до момента снижения средней влажности образца 15-20% от начального значения.
По окончании эксперимента производится взвешивание образца и определение средней его толщины с помощью микрометра. Далее производится определение изменения его среднего влагосодержания сушильно-весовым методом.
Для определения коэффициента молярного переноса в области высоких влагосодержаний были проведены исследования по водопроницаемости древесины с помощью экспериментальной установки, представленной на рис. 3.4. Установка и методика определения водопроницаемости древесины аналогичны стандартизованным и описанным в литературе [11,190].
Представленная экспериментальная установка состоит из цилиндрического корпуса 1 с резьбовой крышкой 2, на которой с помощью резинового уплотнителя 3 и пробки 4 закреплена стеклянная трубка 5. Образец древесины б, подготовленный аналогично описанным выше исследованиям, зажимается между внутренним кольцом 7 корпуса 1 и крышкой 2. Для герметичности соединения используются кольцевые резиновые прокладки 8. Далее в образованную над образцом полость через стеклянную трубку 5 заливают дистиллированную воду, а сверху небольшой слой масла, который необходим для предотвращения испарения воды во время опыта.
Высота столба воды в трубке должна быть равна 1000±3 мм (гидростатическое давление составляет 10 кПа). Количество воды, поглощенное древесиной и прошедшее через образец, определяется по перемещению мениска в градуированной (цена деления 0,2 см ) трубке 5 на границе вода-масло.
Результаты экспериментальных исследований древесины заболони сосны при радиальном токе влаги представлены в виде графических зависимостей коэффициента молярного переноса от средней по сечению температуры (рис. 3.5).
Представленные зависимости получены с помощью табличного редактора Microsoft Excel путем аппроксимации экспериментальных точек функцией "Линия тренда".
Анализ зависимостей коэффициента молярного переноса от средней по сечению температуры образца (рис. 3.5) показывает, что с ростом температуры значения коэффициента возрастают, что может объясняться снижением вязкости движущейся внутри древесины жидкости. Анализ влияния начальной влажности образца на коэффициент молярного переноса указывает на снижение значений коэффициента при уменьшении влагосодержания древесины.
В качестве модельных образцов для исследования кинетики сушки были выбраны три породы древесины с учетом различных групп плотности и наибольшей распространенности в районе средней полосы [190]: сосна - представитель первой группы пород древесины с малой плотностью (условная плотность 400 кг/м ); береза бородавчатая - из группы пород средней плотность (условная плотность 500 кг/м); дуб каштанолистный - относится к группе пород с высокой плотностью (условная плотность 600 кг/м ).
Выбор вышеперечисленных пиломатериалов также объясняется наличием в справочной литературе наиболее полных сведений о теплофизических и физико-механических свойствах данных пород. Результаты исследования приведены для образцов толщиной 40 мм с начальным влагосодержанием UH « 70 + 3%.
В первой области окна пользователю необходимо указать породу древесины, толщину, начальное и требуемое конечное влагосодержание пиломатериала, а также рабочие параметры среды: температуру и давление. При этом пользователь может выбрать один из трех модельных материалов, для которых в программе заложены все необходимые для расчета теплофизические и массопроводные характеристики, или, выбрав позицию «Другая», задать запрашиваемые программой физические свойства требуемой породы древесины в появляющееся в дальнейшем диалоговое окно.
Устройство промышленной установки ВОСК-1
Вакуумная сушильная установка ВОСК-1, внедренная на производственно-инновационной базе «Искра», является универсальной в ней реализуется как методы «импульсной» технологии [162], так и способы конвективной сушки в разреженной среде [160]. Внешний вид сушильной камеры представлен на рис. 4.2.
Получившие наибольшее распространение в аппаратостроении цилиндрические обечайки отличаются простотой изготовления, рациональным расходом материала и хорошей сопротивляемостью давлению среды. Поэтому при конструировании аппаратов, если это не идет в разрез с какими-либо особыми требованиями, предъявляемыми к аппарату, рекомендуется применять цилиндрические обечайки.
Цилиндрические обечайки из пластичных материалов при работе аппарата под вакуумом изготавливаются преимущественно из листов вальцовкой с последующим соединением стыков сваркой.
При конструировании цилиндрических обечаек, независимо от материала и технологии изготовления, в соответствии с ГОСТ 9617-67 придерживаются внутренних базовых диаметров. Расчетную толщину корпуса сушильной установки, выполненной из стали марки Х18Н10Т, исходя из устойчивости в пределах упругости, можно определять по номограмме, представленной на рис. 4.3 и полученной для различных диаметров и длин обечайки.
Ввод вращения состоит из вала 1, среднего стакана 2, крышки 3, подшипников 6 и присоединительных изделий.
Представленный на рис. 4.5 ввод вращения позволяет организовать работу вентилятора со скоростью натекания не более 0,003 м /ч.
Для откачки воздуха из рабочего пространства аппарата используются водокольцевые вакуумные насосы ВВН1-6 (рис 4.6) Для создания разрежения в свободном пространстве камеры достаточно использование одного вакуум-насоса, комплектация сушилки вторым насосом необходима для проведения плановых мероприятий по обслуживанию насоса без простоя всего сушильного комплекса.
Производительность вакуумного насоса для установки, рассчитанной для сушки пиломатериалов толщиной 50 мм, уложенных в штабель длиной 6,5 м, может быть определена по номограмме, представленной на рис. 4.7. При отклонении размеров пиломатериалов или схемы установки от предложенных, необходимо самостоятельно установить свободный объём аппарата VCB и далее по правой части номограммы определить производительность вакуум-насоса.
Для удаления паровой среды из камеры сушки на стадии вакуумирования применяется внешний вакуумный конденсатор, отсекаемый от вакуумной линии на стадии прогрева древесины с помощью поворотного вакуумного затвора (рис.4.8).
Нагрев масла происходит в электронагревателе (рис. 4.10), представляющем систему цилиндров с последовательным соединением, в торцы которых смонтированы трубчатые электронагреватели. Движение горячей органической жидкости между электронагревателем и теплоиспользующим аппаратом (вакуумная сушилка) осуществляется с помощью циркуляционного насоса. Вследствие значительного увеличения объема масла при его нагревании над сушильной установкой установлен расширительный бак.
Масло является наиболее дешевым органическим высокотемпературным теплоносителем. Также по сравнению с обогревом перегретой водой обогрев маслом позволяет получать высокую температуру практически без давления в системе.
Однако минеральные масла обладают низкими коэффициентами теплоотдачи, которые снижаются еще больше при термическом разложении и окислении масел. Их окисление и загрязнение поверхности теплообмена продуктами разложения усиливается в случае работы масел при температурах, близких к их температуре вспышки, и приводит к значительному ухудшению теплопередачи. Поэтому для получения достаточных тепловых нагрузок разность между температурой масла и температурой нагреваемого продукта должна быть не менее 15-20.
Сушильный комплекс содержит вакуумную камеру с герметичным цилиндрическим корпусом / и крышкой 2, вентилятор с приводом 3 (N = 7,5 кВт), парогенератор 4 (N = 24 кВт), систему вакуумирования, состоящую из конденсатора 5 (G = 5,2 м /ч) и вакуумных насосов б (N = 7,5 кВт). Имеется вакуумный бак 7 (V =0,2 м3), предназначенный для слива конденсата возникающего в процессе сушки древесины. Для подачи хладагента из наружного бака 8(Г=Зм3)в конденсатор 5 используется водяной насос 9 (N =0,75 кВт). Также на схеме представлены: напускной клапан 10, вакуумный клапан 77, вакуумный затвор 77, вентили 72, 73, 14 и система трубопроводов 15, 16, патрубки 18, 19 для входа и выхода хладагента в конденсаторе. Патрубок 20 предназначен для слива конденсата. Система нагрева сушильного аппарата состоит из электронагревателя масла 22 (Nycm = 50 кВт), расширительного бака 23, циркуляционного насоса 27 (7V=0,75 кВт).
Для осуществления работы установки, регистрации сушильных параметров, а также защиты от короткого замыкания и перегрузок в электросети применяется щит управления 24 [162]. В этом же здании имеется остывочное помещение, где происходит выдержка высушенного штабеля пиломатериалов. В ходе испытаний аппарат ВОСК-1 наработал в сумме около 1600 часов. За это время до требуемой влажности было высушено порядка 48 м3 разных пород пиломатериалов. В это количество не вошел некондиционный продукт, полученный в ходе пуско-наладочных работ [160].
Регулирование процесса сушки происходило по режимным параметрам, полученным в результате моделирования на ЭВМ процесса сушки соответствующих пород древесины.
Для неавтоматизированного управления процесса конвективной сушки при пониженном давлении в аппарате ВОСК-1, были разработаны технологические регламенты в зависимости от толщины и различной влажности древесины, которые представлены в таблицах 4.1 и 4.2. Описанные регламенты обеспечивают сушку пиломатериалов по II категории качества.
