Технические науки / 5. Энергетика

Магистрант Минина Е.А., проф. Чемоданов А.Н.

Поволжский государственный технологический университет, Республика Марий Эл, Россия.

Современные проблемы сушки лесоматериалов

В настоящее время деревообрабатывающее производство имеет дело с широким спектром наименований обрабатываемой древесины: пилопродукция, черновые заготовки, сырье для производства древесных плит, фанеры, элементы деревянного домостроения.

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения необходимость сушки древесины. Причин здесь несколько:

1. Обеспечение сохранности древесины (сохранение физико-механических свойств и внешнего качественного вида) при длительном хранении. Как и любой другой биологический продукт, древесина подвержена гниению, поражению грибковыми заболеваниями, биологическими вредителями.

2. Транспортировка сухой древесины позволяет почти в два раза повысить рейсовую нагрузку по объему перевозимой древесины, что значительно снижает нагрузку на ось и повышает эффективность перевозок (особенно автомобильных) древесины.

3. Производство готовой продукции высокого качества возможно только при обработке сухого сырья.

Как в России, так и за рубежом наибольшее распространение получил конвективный способ сушки лесоматериалов. Сушка древесины заключается в испарении из нее влаги. Общеизвестно, что для испарения 1 кг воды требуется 0,66 кВт.ч тепловой энергии. Поэтому об эффективности работы сушильных камер можно судить по величине энергозатрат на сушку древесины.

Поволжский государственный технический университет (ПГТУ) длительное время вел работу по оптимизации конструкции сушильной камеры с горизонтально-поперечной циркуляцией сушильного агента. В РФ в настоящее время более 100 предприятий эксплуатируют сушильные камеры подобного типа. В 2011 году в Оренбурге, на Российском Форуме «Российским инновациям – российский капитал», камера была награждена серебряной медалью в номинации «Энергоэффективность, энергосбережение», авторы стали лауреатами государственной премии. Конструкция камеры защищена патентами [1, 2], и сегодня это, вероятно, – одна из лучших среди конвективных камер подобного типа. Но следует признать, что дальнейшее совершенствование подобных камер, особенно для сушки крупномерных лесоматериалов деревянного домостроения (пиленого бруса, оцилиндрованного бревна) – проблематично.

Нужны принципиально новые технические решения. Одним из них является использование энергии СВЧ-полей для сушки лесоматериалов [3]. Наиболее известны камеры «СВЧ-лес». Объемы загрузки древесины данной камеры до 10м³, расход электроэнергии на сушку бруса и бревен составляет 180-230 кВТ-ч/ м³. Недостаток установки – сушка древесины до 18% влажности. Попытки достигнуть меньшей влажности приводят к пиролизу и обугливанию древесины. Причина – статический характер взаимодействия СВЧ-поля с древесиной и создание в ней зон концентрации СВЧ-поля с повышенной температурой нагрева древесины. Избежать этого можно обеспечив переменность СВЧ-поля, как по направлению, так и по величине. Для этого пачка лесоматериалов, либо корпус установки вращаются относительно друг друга, а в волноводах установлены вращающиеся и периодически открывающиеся-закрывающиеся экраны [4]. Экспериментальные исследования сушки лесоматериалов в таких камерах показали возможность сушки лесоматериалов до 4% влажности без обугливания и изменения цвета древесины, появления микротрещин как снаружи, так и внутри древесины, коробления лесоматериалов.

Энергоемкость процесса сушки увеличивается за счет затрат энергии на вращение пачки лесоматериалов или корпуса камеры.

В этом отношении более целесообразна конструкция камеры типа «Инферно», имеющая кольцевые волноводы, расположенные на цилиндрическом корпусе и обеспечивающие движение СВЧ-поля внутри корпуса по окружности. Пульсацию СВЧ-поля, т.е. изменение его величины во времени производят экраны, установленные внутри волноводов и работающие по принципу «открыто-закрыто». У камеры типа «Инферно» вся подводимая энергия затрачивается только на нагрев древесины и ее сушку. Никаких других затрат электроэнергии не производится.

Такой принцип работы камеры обеспечивает ей простоту конструкции и невысокую энергоёмкость процесса сушки лесоматериалов с достижением хорошего качества сушки до влажности 4-6%.

Литература:

1. Чемоданов А.Н., Христофорова Н.С. Сушильная камера периодического действия с горизонтально-поперечной циркуляцией. Патент РФ, № 93950 РФ, 2010г.

2. Чемоданов А.Н., Борисова Н.С., Касаткина А.С., Инородцева Н.А. Проблемы сушки лесоматериалов. Science and world. – 2014. – №1(5). – С.135-137

3. Тетерин Л.А., Паничев Г.П. Применение установок с СВЧ-нагревом древесины для сушки лесоматериалов. Москва: ФГУП «Государственный научный центр лесопромышленного комплекса. Российская инженерная академия», 2003. – 55 стр.

4. Чемоданов А.Н., Галимов А.В., Михайлов А.Ю. СВЧ-камера для сушки оцилиндрованных бревен. Патент № 2490570 РФ, 2013г.

5. Чемоданов А.Н., Казанцев С.А. СВЧ-сушильная камера с кольцевыми волноводами типа «Инферно». Заявка на патент № 2015134508 РФ от 17.08.2015г.