Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы в России начался рост малых и средних предприятий по производству столярно-строительных изделий и мебели, потребляющих пиломатериалы и заготовки из древесины хвойных, лиственных и, особенно, твердых лиственных пород. Таким производствам, выпускающим изделия по европейским стандартам, потребовалась высококачественная сушка древесины. Кроме того, начали создаваться деревообрабатывающие производства в леспромхозах, которые сокращают вывоз круглых лесоматериалов и увеличивают выпуск пиломатериалов, в том числе высушенных, а также изделий деревообработки.
Получать высокое качество с одновременно низкими энерго- и трудозатратами при организации сушильного процесса позволяет техника сушки ряда древесноволокнистых материалов и веществ, осуществляемая в условиях вакуума. Для вакуумной сушки древесины характерны высокая интенсивность процесса и хорошее качество сушки пиломатериалов. Продолжительность сушки в 4–6 раз меньше, чем при обычном конвективном способе, что особенно важно для пиломатериалов из древесины трудносохнущих лиственных пород. Несмотря на ряд преимуществ, данный способ сушки не имеет расчетной базы, качественно описывающей процесс и способствующей выбору оптимальных режимных параметров.
Вышеописанное подчёркивает актуальность исследования процесса вакуумной сушки древесины.
Работа выполнялась в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 24 января 1998 г. № 80 «О федеральной целевой программе «Энергосбережение России на 1998 – 2005 годы»».
Цель работы состоит в разработке методов расчета и аппаратурном оформлении вакуумно-конвективного процесса сушки с учетом свойств высушиваемого материала.
В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:
1.Разработка и экспериментальная проверка математической модели процесса вакуумно-конвективной сушки пиломатериалов.
2.Математическое моделирование вакуумно-конвективной сушки с целью рекомендации рациональных режимов ведения процесса.
3.Разработка аппаратурного оформления предлагаемого способа сушки пиломатериалов.
4.Промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок.
Научная новизна. Разработана математическая модель процесса сушки пиломатериалов вакуумно-конвективным способом с учетом молярного переноса влаги в древесине. По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований выявлены пути интенсификации процесса и повышения качества высушиваемого пиломатериала.
Проведено исследование тепломассопереноса при новом способе сушки пиломатериалов – вакуумно-конвективной сушки в среде перегретого водяного пара. Исследованы закономерности сушки древесины с использованием системы «тепловая труба».
Проведено определение коэффициента молярного переноса древесины некоторых пород экспериментальным методом.
Практическая ценность. Разработанные модели могут быть использованы при проектировочных и технологических расчетах вакуумно-конвективной сушки древесины.
Разработаны новые конструкции сушильного оборудования, а также конструктивные рекомендации, направленные на улучшение качества высушиваемого материала.
На базе полученных аналитических решений разработана и реализована методика расчета процесса сушки, позволяющая выработать рекомендации по повышению качества, интенсификации и снижению себестоимости процесса.
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:
-
Вакуумно-конвективный способ сушки пиломатериалов в среде перегретого пара.
-
Математическую модель процесса вакуумно-конвективной сушки пиломатериалов с учетом молярного переноса влаги в древесине.
-
Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований процесса сушки древесины предложенным способом.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных сессиях по технологическим процессам КГТУ (Казань, 2002-05) и на Международных конференциях «ММТТ-2002» (С.-Петербург), «Химико-лесной комплекс. Проблемы и решения» (Красноярск, 2003), «ММТТ-18» (С.-Петербург, 2005), на Международном симпозиуме «Строение, свойства и качество древесины» (Петрозаводск, 2004), на Всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2004).
Технология и конструкция установки вакуумно-конвективной сушки древесины удостоена серебряной медали на 5 Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2005 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 134 страницах машинописного текста.
