Текст
                    Предисловие......................................................... 3
Глава 1. Основные свойства сушильных	агентов........................4
1.1.	Характеристики газообразных агентов сушки и свойства водяного пара.................................................................4
1.2.	Свойства и диаграмма состояния влажного	воздуха ........	8
1.3.	Свойства топочных газов........................................14
Глава 2. Основные свойства древесины................................15
2.1.	Строение древесины.............................................15
2.2.	Плотность и влажность древесины................................16
2.3.	Усушка древесины...............................................19
2.4.	Физико-механические свойства	древесины.........................25
2.5.	Тепловые свойства древесины....................................28
2.6.	Электрические свойства древесины...................... . . 31
2.6.1.	Электропроводность . ....................................31
2.6.2.	Диэлектрические свойства древесины.......................32
Глава 3. Способы сушки древесины....................................33
Глава 4. Камеры периодического действия.............................38
4.1.	Назначение, классификация и общие требования к камерам .... 38
4.2.	Конструкции и технические характеристики современных отечественных камер...........................................................42
4.2.1.	Модернизированная эжекционная двухштабельная камера	...	42
4.2.2.	Высокотемпературная лесосушильная камера типа	СПВ-62	.	.	46
4.2.3.	Лесосушильные установки УЛ-1 и УЛ-2М..................47
4.2.4.	Сушилка СП-2КП........................................49
4.2.5.	Лесосушильная камера СПЛК-2...........................52
4.2.6.	Металлическая двухкамерная сушилка СПМ-2К.............55
4.2.7.	Двухштабельная камера СПМ-1К..........................58
4.2.8.	Камера Гнпродрев-ЛТА (ВК-4)...........................60
4.2.9.	Сушилка Урал-72.......................................62
4.3.	Схемы зарубежных камер.........................................63
Глава 5. Камеры непрерывного действия...............................73
5.1.	Назначение, принцип действия, классификация и общие требования 73
5.2.	Схемы и конструкции камер.......................................84
5.2.1.	Камеры в строительных ограждениях.........................84
5.2.2.	Сборно-металлические камеры...............................87
Глава 6. Технологические схемы и механизация работ в лесосушильных цехах ..........................................................    96
6.1.	Технологические схемы участков сушки на лесопнльно-деревообрабатывающих предприятиях ...	................. ..... 96
6.2.	Средства формирования сушильных штабелей......................100
6.3.	Средства перемещения пакетов и штабелей.......................104
Глава 7. Технология камерной сушки пиломатериалов	106
7.1.	Укладка пиломатериалов в штабеля............................. 106
7.2.	Проведение процесса сушки...................... ' ' юд
7.2.1.	Определение влажности древесины при сушке . . .	'. ПО
7.2.2.	Режимы сушки..........................................."111
7.2.3.	Загрузка камеры и начальный прогрев древесины ... .	. 124
7.2.4.	Управление камерой......................................125
7.2.5.	Влаготеплообработка	древесины...........................126
7.2.6.	Кондиционирующая обработка	д[эевесины...................128
7.3.	Требования к качеству сушки . . . Л.Й*........................129
7.3.1.	Транспортная и эксплуатационная влажность пиломатериалов и заготовок....................................................129
7.3.2.	Нормы требований к качеству камерной сушки и методы контроля показателей качества...................... ...	. 134
7.4.	Дефекты сушки и мероприятия для нх снижения...................137
7.4.1.	Видимые дефекты сушки................................. .	137
7.4.2.	Предупреждение и снижение растрескивания и коробления .139
7.5.	Хранение пиломатериалов после сушки...........................142
Глава 8. Продолжительность сушки и производительность камер. Планирование и учет в лесосушильных цехах . .	...............146
8.1.	Укрупненные методы расчета продолжительности..................146
8.1.1.	Определение продолжительности сушки в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе.................146
8.1.2.	Определение продолжительности сушки в камерах непрерывного действия..................................................149
8.2.	Расчет производительности лесосушильных камер.................157
8.2.1.	Расчет производительности лесосушильных камер на материале заданной характеристики........................................157
8.2.2.	Расчет производительности лесосушильных камер в условном материале......................................................161
8.2.3.	Перевод производительности лесосушнльных камер на материале заданной характеристики в производительность на условном материале......................................................162
8.2.4.	Перевод объема высушенной или подлежащей сушке древесины ь объем условного	материала...................................163
8.3.	Планирование, учет н организация работы лесосушильных цехов и участков.........................................................165
8.3.1.	Календарное	планирование	в сушильном цехе...............165
8.3.2.	Себестоимость сушки и состав технико-экономических показателей .........................................................166
8.3.3.	Организация работы и учетная документация лесосушильных цехов..........................................................166
Глава 9. Методы и средства контроля и управления процессом сушки 168
9.1.	Общие требования к системам контроля и управления, функциональные схемы..........................................................168
9.2.	Динамические характеристики лесосушильных камер, выбор регуляторов и качество регулирования.......................................177
9.3.	Выбор датчиков, регулирующих органов и исполнительных механизмов 180
9.3.1.	Датчики температуры.....................................180
9.3.2.	Регулирующие органы	и	исполнительные механизмы......181
9.4.	Приборы и автоматические	регуляторы...........................186
9.5. Приборы для контроля влажности пиломатериалов.................
Глава 10. Атмосферная сушка пиломатериалов . ......................
10.1. Общие требования.............................................
10.2. Устройство н планировка территории склада....................
10.3.	Основные правила укладки пиломатериалов......................198
10.4.	Крыши штабелей...............................................200
10.5.	Особенности атмосферной сушки пиломатериалов из древесины лиственных пород.....................................................201
10.6.	Интенсификация атмосферной сушки.............................203
Глава 11. Тепловое оборудование камер..............................205
11.1.	Конструкции калориферов, их технические и теплоаэродинамические характеристики ................................................... 205
11.2	Подбор стандартных калориферов и их установка.................222
11.3.	Тепловой и аэродинамический расчет калориферов из биметаллических труб с накатными ребрами......................................224
11.4.	Пример теплового, конструкторского, аэродинамического расчета би-
металлических калориферов для камеры	СПМ-2К..................230
11.5.	Выбор конденсатоотводчиков и насоса	.... 1..................234
Глава 12/ Вентиляторы..............................................238
12.1.	Центробежные вентиляторы.....................................238
12.2.	Осевые вентиляторы...........................................243
12.3.	Пересчет характеристик вентиляторов..........................249
12.4.	Подбор вентилятора, определение установленной мощности электродвигателя н его типоразмера ................................ . . 249
Глава 13* Теплоаэродинамнческий расчет сушильных камер .... 255
13.1.	Выбор расчетного материала и режима сушки....................256
13.2.	Определение количества испаряемой влаги, параметров агента сушки, объема и массы агента сушки, свежего и отработавшего воздуха . . 256
13.3.	Определение расхода теплоты на сушку.........................258
13.4.	Определение диаметров трубопроводов..........................263
13.5.	Аэродинамический расчет камеры...............................264
Глава 14. Повышение энергетической эффективности камер.............267
14.1.	Основные направления по уменьшению расхода теплоты в сушильных камерах ...................................................... 267
14.2.	Схемы и оборудование для утилизации низкотемпературной теплоты сушильных камер....................................................272
14.3.	Теплорекуператоры для лесосушильных камер....................281
Список использованной литературы ................................. 297
Приложение, /d-диаграмма .	 299
Предметный указатель...............................................300
Глава 1
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СУШИЛЬНЫХ АГЕНТОВ
1.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗООБРАЗНЫХ АГЕНТОВ СУШКИ и свойства водяного пара
Сушильным агентом называется среда, в которой происходит сушка древесины. Сушильный агент должен обеспечивать подвод теплоты к материалу и поглощать испаренную из него влагу. При камерной сушке пиломатериалов сушильными агентами могут быть атмосферный воздух, топочные газы или смесь нх с воздухом, водяной пар (перегретый).
Основными параметрами, характеризующими термодинамическое состояние системы, являйггся давление, температура и удельный объем (или обратная величина — плотность).
Средней плотностью называется отношение массы тела к его объему
Pcp = m/V.	(1.1)
Удельным объемом называется величина, обратная плотности: v = 1/р. Для однородного тела удельный объем — это отношение его объема к массе, т. е. численно он равен объему элемента этого тела, масса которого равна единице.
Температура — это тепловое состояние тела (или системы), характеризующееся его способностью обмениваться теплом с другим телом (или системой). Температуру измеряют только косвенно по значению какой-либо физической величины, зависящей от измеряемой температуры. В этом случае устанавливают опорное (реперное) состояние выбранной физической величины и приписывают ему некоторое определенное числовое значение температуры с тем, чтобы любое изменение состояния выбранной физической величины относительно опорного могло быть выражено в единицах температуры. Совокупность значений температуры, соответствующих ряду последовательных изменений состояния (т. е. ряду значений) выбранной температурозависимэй величины, образует температурную шкалу.
В СССР с 1976 г. установлены практические температурные шкалы для . обеспечения единства измерений температуры в широком диапазоне ее изменения и разработаны методы их осуществления (ГОСТ 8.157—75). Эти температурные шкалы установлены с учетом рекомендаций Международного комитета мер и весов.
Единицей температуры по практическим температурным шкалам, как и единицей термодинамической температуры, является кельвин (К). Допускается применение единицы температуры — градуса Цельсия (°C). Единица кельвин
определена как 1/273,15 часть термодинамической температуры тройной точки воды (точки равновесия воды в твердой, жидкой и газообразной фазе, лежащей выше точкр таяния льда на 0,01 ₽С). Градус Цельсия равен кельвину, поэтому температурные разности (интервалы) могут быть выражены в кельвинах и в градусах Цельсия.
Между температурой Т, выраженной в кельвинах, и температурой I, выраженной в градусах Цельсия, установлено соотношение
t = Т- 273,15	(1.2)
В зарубежной практике наряду с обозначением температуры в кельвинах и градусах Цельсия используется градус Фаренгейта (°F). Пересчет числовых значений температуры, выраженной в градусах одной шкалы, в градусы другой производят по следующим формулам:
с;
п °C = п К — 273,15 = -j- (и °F —32);	(1.3)
к
п к = П °C + 273,15 = -j- (п °F + 255,37).	(1.4)
Давлением называется физическая величина Р, равная пределу отношения численного значения AFn нормальной силы, действующей на участок поверхности тела площадью AS, к величине AS при AS, стремящейся к нулю '’-1™4^«(^г) = ^г-	<’-я
Смесью газов называется совокупность нескольких разнородных газов, которые при рассматриваемых условиях не вступают друг с другом в химические реакции.
Парциальным давлением pt i-ro газа в смеси называется давление, под которым находился бы этот газ, если бы из смеси были удалены все остальные газы, а объем и температура сохранились прежними
где V и Т — объем и температура смеси; М; и g, — масса и молекулярный вес i-ro газа; R — газовая постоянная.
Согласно закону Дальтона давление смеси идеальных газов равно сумме их парциальных давлений:
Водяной пар присутствует в воздухе, в топочных газах, может быть сушильным агентом в чистом виде. Пар, находящийся в фазовом равновесии с водой, называется насыщенным, а его давление в этом состоянии — давлением насыщения.
Между температурой и давлением насыщения пара существует строгая взаимозависимость, которая представлена в табл. 1.1.
1.1. Давление насыщенного водяного пара в зависимости от температуры [17J
Температура, °C	Давление, Па	Температура, °C	Давление, Па	Температура, °C	Давление, Па
0	327,84	32	4754,26	64	23904,6
2	705,27	34	5319,55	66	26144,4
4	813,26	36	5940,83	68	28557,6
6	934,59	38	6619,44	70	31157,4
8	1073,24	40	7375,37	72	33943,8
10	1227,89	42	8199,3	74	36956,9
12	1402,55	44	9104,50	76	40183,3
14	1598,53	46	10085,80	78	43636,3
16	1817,18	48	11160,38	80	47342,6
18	2063,82	50	12333,60	82	51315,6
20	2338,47	52	13612,2	84	55568,6
22	2643,77	54	14998,7	86	60114,9
24	2983,75	56	16505,3	88	64941,1
26	3361,05	58	18145,1	90	70100,7
28	3779,68	60	19918,3	92	75593,6
30	4242,31	62	21838,1	94	81446,4
1.2. Свойства сухого насыщенного водяного пара в зависнмостн
от температуры Ц7]______________________________________
Температура, °C	Давление. МПа	Удельный объем v, м3/кг	Плотность, р» кг/м3	Удельная энтальпия жидкости кДж ’ кг	Удельная энтальпия пара i", кДж кг	Удельная теплота парообразования г, кДж/кг
0	0,00062	206,5	0,00484	0	2493,1	2493,1
5	0,00083	147,1	0,00680	20,95	2502,7	2481,7
10	0,00125	106,4	0,00940	41,90	2512,3	2470,4
15	0,00174	77,9	0,01283	62,85	2522,4	2459,5
20	0,00238	57,8	0,01729	83,80	2532,0	2448,2
25	0,00323	43,4	0,02304	104,75	2541,7	2436,9
30	0,00433	32,93	0,03036	125,70	2551,3	2425,6
35	0,00573	25,25	0,03960	146,65	2561,0	2414,3
40	0,00752	19,55	0,05114	167,60	2570,6	2403,0
45	0,00977	15,28	0,06543	188,55	2579,8	2391,3
50	0,01258	12,054	0,0830	209,50	2589,5	2380,0
55	0,01605	9,589	0,1043	230,45	2598,7	2368,2
60	0,02031	7,687	0,1301	251,4	2608.3	2356,9
65	0,02550	6,209	0,1611	272,35	2617,5	2345,2
70	0,03177	5,052	0,1979	293,30	2626,3	2333,0
75	0,0393	4,139	0,2416	314,3	2636	2321
80	0,0483	3,414	0,2929	335,2	2644	2310
85	0,0590	2 832	0,3531	356 2	2653	2297
90	0,0715	2,365	0,4229	377 1	2662	2285
100	0,1033	1,675	0,5970	419,0	2679	2260
ПО	0,1461	1,212	0,8254	461,3	2696	2234
120	0,2025	0,893	1,1139	504,1	2711	2207
130	0,2755	0,6693	1,494	546,8	2726	2179
140	0,3685	0,5096	1,962	589,5	2740	2150
150	0,4855	0,3933	2,543	632,7	2753	2120
6
1.3. Свойства сухого насыщенного водяного пара в зависимости от давления [17[
Давление, МПа		? Температура, °C	Удельный объем V, м3/кг	Плотность р. кг/м3	Удельная энтальпия жидкости, кДж/кг	Удельная энтальпия пара i", кДж/кг	Удельная теплота парообразования г, кДж/кг
0,001	6,6	131,6	0,00760	27,7	2506	2478
0,0015	12,7	89,64	0,01116	53,2	2518	2465
0,002	17,1	68,27	0,01465	71,6	2526	2455
0,0025	20,7	55,28	0,01809	86,7	2533	2447
0,003	23,7	46,53	0,02149	99,3	2539	2440
0,004	28,6	35,46	0,02820	119,8	2548	2429
0,005	32,5	28,73	0,03481	136,2	2556	2420
0,006	35,8	24,19	0,04133	150,0	2562	2413
0,008	41,1	18,45	0,05420	172,2	2573	2400
0,010	45,4	14,96	0,06686	190,2	25'81	2390
0,012	49,0	12,6	0,07937	205,3	2588	2382
0,015	53,6	10,22	0,09789	224,6	2596	2372
0,02	59,7	.7,977	0,1283	250,1	2607	2358
0,03	68,7	5,331	0,1876	287,9	2620	2336
0,04	75,4	4,072	0,2456	315,9	2632	2320
0,05	80,9	3,304	0,3027	339,0	2642	2307
0,06	85,5	2,785	0,3590	358,2	2650	2296
0,07	89,3	2,411	0,4147	375,0	2657	2286
0,08	93,0	2,128	0,4699	389,7	2663	2278
0,09	96,2	1,906	0,5246	403,1	2668	2270
0,1	99,1	1,727	0,5790	415,2	2677	2264
0.12	104,2	1,457	0,6865	437,0	2686	2249
0,14	108,7	1,261	0,7931	456,3	2693	2237
0,16	112,7	1,113	0,898	473,1	2703	2227
0,18	116,3	0,997	1,003	483,6	2709	2217
0,2	119,6	0,903	1,107	502,4	2710	2208
0,3	132,9	0,6180	1,618	558,9	2730	2171
0,4	142,9	0,4718	2,120	601,1	2744	2141
0,5	151,1	0,3825	2,614	637,7	2754	2117
0,6	158,1	0,3222	3,104	667,9	2768	2095
0,7	164,2	0,2785	3,591	694,3	2769	2075
0,8	163,6	0,2454	4,075	718.4	2776	2057
Основные термодинамические параметры сухого насыщенного пара представлены в табл. 1.2 и 1.3.
При охлаждении насыщенного пара часть его конденсируется, и мельчайшие капли воды, находясь во взвешенном состоянии, образуют видимый туман. Такой пар называют влажным. Перегретый пар имеет более высокую температуру, чем насыщенный при том же давлении. Перегретый пар получается нагреванием насыщенного пара при постоянном давлении. Разность температур перегретого и насыщенного пара принято называть перегревом.
Перегретый пар испаряет влагу (воду). Этот процесс при постоянном давлении сопровождается понижением температуры пара и переходом его в состояние насыщения. Чистый перегретый пар при атмосферном давлении имеет
7
температуру по сухому термометру выше 100 °C, а по смоченному термометру— около 100 °C.
Отношение фактического давления пара определенной температуры к давлению его насыщения при этой температуре называют степенью насыщенности пара и обозначается
ф — Р/Риас-
(1.8)
Насыщенный пар характеризуется ср = 1. Скрытая теплота испарения воды при 0 °C — 2490 кДж/кг.
Приближенная зависимость теплоты испарения, кДж/кг, от температуры выражается уравнением
г = 2490 — 2,3/.	(1.9)
1.2. СВОЙСТВА И ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. Примером такой смеси является атмосферный воздух. Давление воздуха измеряется в технических и физических атмосферах, миллиметрах ртутного и водяного столба, а по системе СИ — в ньютонах на квадратный метр и в барах. В теплотехнических расчетах сушилок принимают среднее значение атмосферного давления, равное 745 мм рт. ст.
Если содержащийся в воздухе пар является сухим насыщенным, то влажный воздух называется насыщенным. Парциальное давление пара в насыщенном воздухе равно давлению насыщения по температуре насыщенного воздуха t, т. е. Рп — Ризс.
Когда пар находится в смеси в перегретом состоянии, влажный воздух называют ненасыщенным и Рп < РНас- При этом парциальное давление пара Рп = 0,001 МПа.
Например, температура влажного воздуха равна t— 18 °C. Тогда по табл. 1.1 заданной температуре отвечает давление насыщения Ривс — = 0,002064 МПа и Рп < Рнас. Следовательно, пар перегрет и воздух является
ненасыщенным.
Парциальное давление пара в смеси не может быть выше давления насыщения, определяемого по температуре влажного воздуха, т. е. Рп Риас-Чем больше отличается Рв от Ривс, тем относительно суше воздух. Если насыщенный воздух подогревать при неизменном давлении, то РНас будет возрастать, а Рп оставаться неизменным, воздух будет осушаться, хотя абсолютное содержание пара во влажном воздухе остается неизменным. Поэтому влажностное состояние воздуха характеризуется как относительной влажностью, так и количественным содержанием пара во влажном воздухе.
Атмосферное давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха Рв и находящегося в смеси с ним пара Рп (закон Дальтона):
Р = Рв + Рп.
(1.10)
8
Плотность влажного воздуха представляет собой общую массу воздуха и водяного пара в единице объема, т. е.
Р — Рв + Рп-
(1.11)
Удельный объем влажного воздуха vB, т. е. объем, занимаемый 1 кг смеси воздуха и пара, представляет собой величину, обратную р. Для смеси воздуха с паром приближенно можно считать справедливым также следующие урав-нения состояния:
Рп^п = RnT Р в^в === R&T,
(1.12)
где vn и «в — удельные объемы водяного пара и воздуха; Рп и Рг. — парциальные давления водяного пара и воздуха; Т — абсолютная температура, К;
—газовая постоянная для водяного пара, равная 461,19 Дж/кгтрад; RB— газовая постоянная для воздуха, равная 286,85 Дж/кг-град.
Абсолютная влажность воздуха определяется массой пара в единице объема влажного воздуха, т. е. является плотностью водяного пара в воздухе. Абсолютная влажность — величина, обратная удельному объему va пара, т. е. рп = 1/оп. Следовательно, pn = PB/RBT.
Вл аго емкость — величина, характеризующая массу пара, насыщающего единицу объема воздуха при данных t и Р. Иными словами, это абсолютная влажность воздуха, кг/м3, в состоянии насыщения паром:
Риас — Рцас/RilPf	(1-13)
где РИЗс — давление насыщения пара при заданной температуре.
Относительная влажность воздуха выражается отношением абсолютной влажности воздуха к максимально возможной влажности его при тех же давлении и температуре или отношением массы водяного пара, заключенной в 1 м3 влажного воздуха, к массе водяного пара, необходимой для полного насыщения 1 м3 влажного воздуха при тех же давлении и температуре, т. е. является отношением абсолютной влажности воздуха к его влаго-емкости.
ф ~ Рп/Рнас = Рп/Рнас-	(1.14)
Относительная влажность воздуха характеризует степень насыщенности водяным паром, поэтому последним термином обычно и пользуются в сушильной технике.
Влагосодержание воздуха, кг/кг, определяется массой пара в килограммах или граммах, отнесенной к 1 кг сухого воздуха, т. е. отношением плотности пара к плотности воздуха:
х = Рп/Рв-	(1-15)
В тепловых расчетах сушилок принято выражать влагосодержание в граммах на килограмм сухого воздуха и обозначать буквой d = 1000х г/кг.
Т ак как d =	103, то
Рв
__ P«R*T .pg____ 286,85РП	3___ Рп __________ggg фРцае_______ PBRvT ~ 461,1РВ 10 Р-Рп Р ~ фРнас '
(1.16)
9
Для влажного воздуха, находящегося под барометрическим давлением В, имеем, г/кг:
= 622-р фРнДс
В — фВнас
Максимально возможное содержание влаги в воздухе прн <р = 1, г/кг,
^гпах —' ^нас — 622
Р нас
В	Р нас
Связь парциальных давлений Р„ и Рв, Па, с влагосодержанием и барометрическим давлением следующая:
Bd .	622В
~ 622 + d ’ к ~ 622 + d •
(1.17)
Объем влажного воздуха, отнесенный к 1 кг сухого воздуха [21], м3 вл. воздуха на 1 кг сухого воздуха,
__	286,85
В — (fP нас
(1.18)
(1.19)
«в
Удельный объем влажного воздуха
Ув 1 + 0,001 <7 •
Плотность влажного воздуха, выраженная через термодинамические параметры пара и воздуха [21], кг на 1 м3 влажного воздуха,
ТвВ 0,378<р „ \ р —РоТв7 ( 1 к Внас I,
(1.20)
где ро = 1,293 — плотность сухого воздуха при нормальных условиях, кг/м3;
= 273 — температура, К-
Плотность влажного воздуха всегда меньше плотности сухого. Плотность влажного воздуха [И], кг/м3, может быть выражена через давление его, вла-госодержание и температуру
=	0,465В (1 + O.OOlrf)
Р 273 + / + 0,438rf + 0,00161rf ’	k ’
где В — барометрическое давление, мм. рт. ст.
Коэффициент кинематической вязкости влажного воздуха, м2/с,
v=v^+xvn	(1.22)
Коэффициент теплопроводности влажного воздуха, Вт/(м-град),
= —f+V1-»	О-23)
гДе vB, vn — коэффициенты кинематической вязкости сухого воздуха и водяного пара; ZE, Zn — коэффициенты теплопроводности сухого воздуха и водяного пара
10
1.4. Теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения
Температура t, “С	f Удельная теплоемкость С, кДж/(кг-Д)	Коэффициент теплопроводности Л-103, Вт/(м-К)	Коэффициент кинематической вязкости. Y’107, м/с	Коэффициент динамической вязкости ц-ю5, Па-с	Число Прандтля Рг
40	1,895	19,53	20,07	1,0268	1,09
45	1,900	19,93	15,92	1,0422	0,99
50	. 1,907	20,34	12,75	1,0584	0,99
55	1,914	20,78	10,30	1,0751	0,99
60	1,923	21,22	8,388	1,0923	0,99
65	1,932	21,68	6,884	1,1097	0,99
70	1,942	22,14	5,69	1,1272	0,99
75	1,954	22,61	4,734	1,1447	0,99
80	1,967	23,09	3,963	1,1620	0,99
85	1,981	23,58	3,337	1,1791	0,99
90	1,997	24,07	2,406	1,1960	0,99
95	2,014	24,58	2,058	1,2127	1,00
100	2,033	25,10	1,769	1,2283	1,00
105	2,053	25,64	1,528	1,2757	1,00
110	2,075	26,20	1,326	1,2621	1,00
115	2,099	26,78	1,155	1,2786	1,00
120	2,124	27,39	1,011	1,2951	1,00
125	2,152	28,02	8,883	1,3118	1,01
130	2,182	28,68	7,834	1,3287	1,01
135	2,214	29,17	6,935	1,3459	1,01
140	2,248	29,37	6,362	1,3633	1,02
Коэффициент кинематической вязкости сухого воздуха в интервале температур t = 20...80 °C вычисляют по формуле [21]
vB = (13,28 + 0,09/) • 10~ 6 м2/с.	(1.24)
Коэффициент теплопроводности сухого воздуха для того же интервала температур
Лв = (2,43 + 0,08/) • 10~2 Вт/(м • град).	(1.25)
Теплофизические свойства водяного пара и сухого воздуха приведены в табл. 1.4 и 1.5 [17,25].
Теплоемкость сухого воздуха Св = 1005 Дж/кг-град.
Теплоемкость влажного воздуха, кДж/(кг-К), на 1 кг содержащейся в нем сухой части воздуха выражается уравнением
Св.в = Св + Сп ^6-	0-26)
Энтальпия воздуха (теплосодержание) выражает количество тепла в джоулях, содержащегося в 1 кг воздуха при данных температуре и давлении. Энтальпия сухого воздуха, Дж/кг,
Д. В -
(1.27)
11
1.5. Теплофизические свойства сухого воздуха при давлении 0,1 МПа
Температура tt °C	Плотность , 3 р, кг/м	Удельная теплоемкость С, кДж (кг-К)	Коэффициент теплопроводности ХЮ2, Вт/(м-К)	Коэффициент кинематической вязкости V-106, м2/с	Коэффициент динамической вязкости 1Л.-106, Па-с	Число Прандтля Рг
0	1,293	1,005	2,44	13,28	17,2	0,707
10	1,247	1,005	2,51	14,16	17,6	0,705
20	1,205	1,005	2,59	15,06	18,1	0,703
30	1,165	1,005	2,67	16,00	18,6	0,701
40	1,128	1,005	2,76	16,96	19,1	0,699
50	1,093	1,005	2,83	17,95	19,6	0,698
60	1,06	1,006	2,90	18,97	20,1	0,696
70	1,029	1,009	2,96	20,02	20,6	0,694
80	1,0	1,009	3,05	21,09	21,1	0,692
90	0,972	1,009	3,13	22,10	21,5	0,69
100	0,946	1,009	3,21	23,13	21,9	0,688
НО	0,922	1,009	3,28	24,29	22,31	0,687
120	0,898	1,009	3,34	25,45	22,8	0,686
130	0,876	1,011	3,43	26,63	23,17	0,685
140	0,854	1,013	3,49	27,8	23,7	0,684
150	0,835	1,013	3,70	28,95	24,02	0,683
Энтальпия влажного воздуха, кДж/(кг-град),
/в. В — Cst + (Cnt + Го) "[qqq
(1.28)
где С„ = 1,005 кДж/(кг-град)—теплоемкость сухого воздуха; Сп = — 1,926 кДж/(кг-град)—теплоемкость водяного пара; го = 2490 кДж/кг — теплота парообразования.
Теплоемкость воздуха и водяного пара приведены ниже.
Теплоемкость водяного пара Сп и сухого воздуха Св
прн различных температурах
Температура, °C	 Теплоемкость, кДж/(кг • град): Сп		0 . 1,8594	100 1,8728	200 1,8937	400 1,9477
св		. 1,0036	1,0061	1,0115	1,0283
Температурой точки росы называют такую температуру, которой достигает воздух, охлаждаясь о сухую поверхность (при постоянном влагосодержании) до состояния насыщения.
Температурой предела охлаждения называют такую температуру, которой достигает воздух, испаряя влагу (при постоянной энтальпии) до состояния насыщения. Температуру предела охлаждения измеряют термометром, шарик которого обернут смоченной в воде тканью. Такой термометр принято называть смоченным в отличие от обычного сухого, измеряющего температуру воздуха.
При расчете процессов сушки параметры влажного воздуха определяются по /d-диаграмме проф. Л. К. Рамзина. В приложении дается /d-диаграмма,
12
позволяющая производить расчеты в диапазоне влагосодержапия 0...500 г/кг при температурах до 125°. Диаграмма построена для барометрического давления Р — 745 мм рт. ст., что соответствует условиям средней широты европейской части СССР.
Значения энтальпии влажного воздуха / откладывают на диаграмме по вертикали от наклонной оси / = 0. Значения влагосодержания воздуха d — по горизонтали от вертикальной оси d = 0. Линии d = const изображают вертикальными прямыми. Линии постоянной ^кдельпии I — const (адиабаты) изображают на диаграмме прямыми, наклонными к оси ординат. Линии изотерм t = const обозначают слегка расходящимися прямыми, причем линия t — 100 °C горизонтальна.
В верхней части диаграммы нанесены значения парциальных давлений водяного пара Рп в миллиметрах водяного столба, /d-диаграмма позволяет решать графическим путем ряд вопросов при расчете сушилок, определять параметры влажного воздуха, строить графики нагревания воздуха, испарения влаги, смешения воздуха разных состояний, вычислять расходы тепла и воздуха в процессе сушки и т. д. На /d-диаграмму можно нанести также значения удельного веса и удельного объема воздуха, изменяющихся в зависимости от его температуры и относительной влажности.
Как указывалось, состояние воздуха, паровоздушных и парогазовых смесей при атмосферном давлении однозначно определяется какими-либо двумя параметрами. В сушильной технике исходными параметрами воздуха принято считать температуру и степень насыщенности паром <р. Эти параметры можно
13
определить с помощью психрометров, простейший из которых состоит из двух ртутных термометров. Воспринимающий элемент (шарик) одного термометра непрерывно смачивается через марлевый или батистовый чехол, конец которого опущен в сосуд с водой. Этот термометр называется смоченным и измеряет температуру предела охлаждения при испарении.
Степень насыщенности по показаниям психрометра (температурам по сухому и смоченному термометрам) находят по специальным психрометрическим таблицам (см. приложение 2).
В связи с применяемыми в сушильной технике высокотемпературными режимами, термовлагообработкой при повышенных температурах и высоких степенях насыщенности <р влагосодержание сушильного агента становится весьма значительным, выходящим за пределы существующих /d-диаграмм.
Для графической характеристики таких состояний влажного воздуха И. В. Кречетовым" [19] предложена tp-диаграмма, построенная в координатах температура — давление пара (рис. 1.1). Построение этой диаграммы аналогично построению /d-диаграммы, так как влагосодержание функционально связано с давлением пара [см. формулу (1.16)]. Степень насыщенности пара достаточно точно в зависимости от температуры находится по /р-диаграмме. Крайняя правая вертикаль характеризует перегретый пар (давление Рп = = 106 Па и влагосодержание d->oo).
1.3. СВОЙСТВА ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ
Относительная влажность топлива Го выражается в процентах к общей массе влажной древесины
(1.29)
Го = ЮО —------—
mt
где mi — масса влажной древесины; т% — масса абсолютно сухой древесины.
Коэффициент избытка воздуха есть отношение количества воздуха, фактически введенного в топку, к теоретически необходимому
a = Ga/G0.	(1.30)
В топках газовых сушил принимают а 2.
Влагосодержание топочных газов, г/кг, определяют по приближенной формуле для производственных расчетов [19]
210 + 75,7Г0 а (100- Го) '
Энтальпия топочных газов, кДж/кг, образующихся в результате сжигания древесного топлива, не зависит от влажности топлива и определяется формулой
(1.31)
3320,311т — а/0 7т-г—	0,072 + а
где /о — энтальпия внешнего воздуха, поступающего в топку, кДж/кг; а — коэффициент избытка воздуха; г]т — КПД топки.
Для удобства расчетов, связанных с процессом сушки в среде топочных газов, полученных от сжигания древесного топлива, И. В. Кречетовым [19]
(1.32)
14
предложено нанести на /d-диаграмму влажного воздуха кривые коэффициента избытка воздуха а = const и кривые относительной влажности древесного топлива Wo = const, расширив температурную шкалу диаграммы до 1200 °C. Так была построена /da-диаграмма для расчета сушилок.
-*1'
Глава 2
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
2.1.	СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
Древесина состоит в основном из толстостенных клеток удлиненной формы, ориентированных вдоль оси ствола. У хвойных пород эти клетки носят название трахеид, а у лиственных пород — либриформ. Между толстостенными клетками, обусловливающими прочность древесины, расположены группами клетки с более тонкими стенками, служащие резервуарами для отложения питательных веществ и называемые клетками древесной паренхимы. К паренхиме относятся, в частности, клетки сердцевидных лучей, ориентированные по радиусу ствола. Кроме того, в древесине лиственных пород имеются клетки трубчатой формы — сосуды, а в древесине хвойных пород — смоляные ходы. Полости отдельных клеток сообщаются между собой отверстиями, обычно перегороженными тонкой мембраной (окаймленные и простые поры), через которую могут проходить жидкости и газы.
Клеточные стенки в свою очередь состоят из ряда концентрических слоев, образованных путем соединения более мелких волоконец — фибрилл, представляющих субмикроскопические образования. Согласно мицеллярной теории строения древесины фибриллы состоят из еще более мелких образований — мицелл, или микрофибрилл (пучков ориентированных цепных молекул целлюлозы), окруженных молекулами гемицеллюлозы и лигнина и образующих весьма тонкую ткань с пространствами, занятыми влагой.
Таким образом, древесина представляет собой коллоидный материал, имеющий четко выраженную капиллярно-пористую структуру и характеризующуюся наличием макро- и микрокапилляров. К первым относятся полости клеток, ко вторым — межмицеллярные и межфибриллярные пространства.
Влага, содержащаяся в макрокапиллярах, носит название свободной, а влага, заполняющая микрокапиллярные пространства, — связанной, или гигроскопической.
Предел содержания в древесине гигроскопической влаги (предел гигроскопичности) одинаков для всех древесных пород и составляет при комнатной температуре около 30 % по отношению к массе абсолютно сухой древесины.
Предел насыщения WrfH характеризует максимальную влажность клеточных стеиок у свежесрублеииой или увлажненной путем выдержки в воде древесины; предел гигроскопичности IWnr соответствует максимальной влажности древесины (клеточных стенок) при увлажнении ее в насыщенном влагой воздухе. Изменение температуры на величину предела насыщения практически
15
не оказывает влияния, а предел гигроскопичности с повышением температуры заметно снижается, и, например, при 100 °C составляет 19...20 %.
Свободная влага связана с древесиной лишь механически, и ее удаление при сушке не вызывает структурных изменений древесины. Удаление гигроскопической влаги влечет за собой изменение размеров структурных элементов, что проявляется в форме усушки древесины.
Абсолютно сухой называется такая древесина, из которой удалена вся свободная и гигроскопическая влага.
2.2.	ПЛОТНОСТЬ И ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
Плотность (объемная масса) материала определяется отношением его массы к объему и измеряется в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр. Плотность зависит от породы древесины и содержания в ней влаги. Плотность древесины представляет собой отношение массы образца при данной влажности к его объему при той же влажности
p^, = tnwIV	(2.1)
где рю-— плотность древесины при влажности W, г/см3 (кг/м3); tnv — масса образца при влажности W, г (кг); Уг— объем образца древесины при влажности 1У, см3 (м3).
Увлажнение абсолютно сухой древесины приводит к увеличению массы образца. При этом повышение содержания связанной влаги вызывает одновременное увеличение объема образца. Увеличение содержания свободной влаги отражается только на массе образца. Зависимости между плотностью влажной древесины ри? и плотностью абсолютно сухой древесины р0 имеют вид [37]:
100 4- 1У "P"g<30%-	М
где Ар — коэффициент объемного разбухания, %, на процент влажности древесины.
При технологических расчетах, в том числе и процессов сушки древесины, иногда принято пользоваться базисной плотностью древесины.
Базисная плотность древесины характеризует количество (массу) абсолютно сухого древесинного вещества в единице объема максимально разбухшей или свежесрубленной древесины. Для вычисления этого показателя используют формулу, г/см3 (кг/см3),
Рб = mo/^niax,	(2-4)
где т0 — масса образца древесины при W — 0, г (кг); Утах — объем образца древесины при W 1УП. н, см3 (м3).
Базисная плотность не зависит от влажности древесины.
Поскольку плотность древесины существенно зависит от влажности, в справочниках приводятся значения плотности при так называемой стандартной влажности.
По рекомендации комиссии по стандартизации Совета экономической взаимопомощи (СЭВ) все показатели физико-механических свойств древесины определяют при влажности 12 % или пересчитывают на эту стандартную влажность (значения базисной плотности для наиболее распространенных пород древесины см. в табл. 2.6).
Пересчет значений плотности с влажности 15 % на значение при влажности 12 % можно произвести по формулам [41] *
Pis = 1.01 pi2 при /<р = 0,6;	(2.5)
Pi5= 1,012р12 при /<р = 0,5,	(2.6)
где — коэффициент разбухания.
Влажность древесины. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют понятие влажность, под которой понимают отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины.
Различают влажность (относительную), вычисленную по отношению к общей массе древесины:
Г0=т~~ОТс 100 %,	(2.7)
н влажность (абсолютную), вычисленную по отношению к массе сухой древесины:
=	100 %.	(2.8)
/Пс
где т — масса образца влажной древесины, г; тс — масса образца абсолютно сухой древесины, г.
Показатель относительная влажность используют при оценке влажности дров и другого топлива. При сушке всегда применяют показатель абсолютной влажности, поэтому в дальнейшем термин влажность используется только по отношению к массе сухой древесины. Влажность древесины определяется согласно ГОСТ 16588—79 методом высушивания или электровлагомерами.
При выдерживании древесины в воздухе определенного состояния ее влажность становится устойчивой. Это достигается тогда, когда упругость паров окружающего воздуха сравняется с упругостью паров воды у поверхности древесины. Величина устойчивой влажности древесины, выдержанной длительное время при определенных значениях t и <р, практически одинакова для всех пород, но несколько зависит от направления процесса. Если древесина поглощает влагу из воздуха (сорбция), устойчивая влажность оказывается меньше той, которая достигается тогда, когда древесина отдает влагу в воздух (десорбция). Эту разницу между устойчивыми влажностямн принято называть гистерезисом сорбции. Следует иметь в виду, что при сорбции и десорбции происходит изменение содержания связанной влаги. Измельченная древесина (опилки, стружки) с большой удельной поверхностью имеет ничтожно малый гистерезис сорбции, и ее устойчивую влажность называют равновесной (Ц7Р). У сортиментов из древесины толщиной более 15 мм и шириной более 100 мм гистерезис сорбции составляет около 2,5 %. Таким образом, равновесная влажности 1Д,9С№1&.дРУгих крупных сортиментов меньше
устойчивой влажности десорбции, но больше устойчивой влажности сорбции примерно на 1,3 %.
Связи между равновесной влажностью древесины и состоянием воздуха показывает диаграмма, приведенная на рис. 2.1. При данной температуре и степени насыщенности воздуха влагой (относительной упругости пара) равновесную влажность по диаграмме находят следующим образом. Например, i = 20 °C, а q>=0,6; соответствующие вертикальная и горизонтальная прямые пересекаются в точке, которая оказывается расположенной между двумя наклонными кривыми Гр = 11 % и Гр = 12 %; интерполируя, получают искомую равновесную влажность древесины, равную 11,2 %.
В качестве второго примера можно привести такую задачу: требуется установить, до какой влажности может высохнуть древесина в перегретом паре при атмосферном давлении и температуре 120 °C. На рис. 2.1 находим точку пересечения линии температуры 120 °C с линией перегретого водяного пара при атмосферном давлении 0,1 МПа. В итоге получаем, что древесина при данных условиях может высохнуть до влажности Гр = 5 %.
Для определения устойчивой влажности сортиментов промышленного размера (пиломатериалы и заготовки), подвергшихся камерной сушке, можно принять:
Гу. д = Гр; Гу. с = Гр - 2,5,	(2.9)
где Гу. д — устойчивая влажность десорбции; Гу. с — устойчивая влажность сорбции; ГР — равновесная влажность. •
2.3.	УСУШКА ДРЕВЕСИНЫ
Уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее связанной влагй называется усушкой. Начинается усушка после того, как влажность древесины при любой температуре становится ниже предела насыщения. Уменьшение содержания свободной влаги в древесине не вызывает ее усушки.
Связанная влага, как отмечалось выше, НазйгЬится в клеточных стенках, преимущественно в промежутках между микрофибриллами и частично внутри самих микрофибрилл. Поскольку микрофибриллы в основном ориентированы по направлению продольной оси клетки, удаление связанной влаги приводит к уменьшению толщины клеточных стенок и поперечных размеров клетки. Следовательно, наибольшая усушка древесины должна быть в поперечных направлениях.
Продольная усушка, которая обусловлена некоторым наклоном микрофибрилл, в десятки раз меньше, так как составляет лишь долю от основной поперечной деформации.
В тангенциальном направлении поперек волокон усушка в 1.5...2 раза больше, чем в радиальном. Величина усушки находится в прямой зависимости от плотности древесины — чем выше содержание клеточных стенок в единице объема (т. е. чем больше находится в данном объеме древесины связанной влаги), тем больше усушка. Суммарная усушка ранних и поздиих зон в радиальном направлении оказывается значительно меньше тангенциальной усушки.
Анизотропия усушки в поперечном относительно волокон направлении обеспечивается тем, что более плотные поздние зоны годичных слоев древесины усыхают больше, чем ранние. Больше усыхающие поздние зоны стягивают клетки ранних зон и в основном определяют величину усушки всей древесины в тангенциальном направлении. По радиальному направлению величина усушки древесины равна средневзвешенной между усушками ранней и поздней зон. На усушку влияют также особенности тонкого строения древесины на клеточном уровне.
Лиственные породы отличаются большим развитием сердцевинных лучей. В клеточных стенках сердцевинных лучей микрофибриллы направлены под сравнительно малым углом к их длине. Поэтому продольная усушка сердцевинных лучей по крайней мере в 2 раза меньше поперечной. Большая усушка сердцевинных лучей по ширине объясняет увеличение тангенциальной усушки по сравнению с радиальной у древесины лиственных пород.
Между анизотропией усушки и упругими свойствами древесины существует обратная связь. В направлении наибольшей жесткости усушка наименьшая.
Под полной, или максимальной усушкой Утах понимают уменьшение линейных размеров или объема древесины при удалении всего количества связанной влаги. Следовательно, для установления Утах влажность древесины должна быть снижена от предела насыщения до нуля. Измерённое при этом уменьшение размеров (объема) образца относится к размеру (объему) об
19
разца при пределе его насыщения и выражается в процентах. Формула для вычисления полной усушки имеет вид
/щах = —ах— а°- ЮО %,	(2.Ю)
Gmax
где бХщах ‘ размер (объем) образца при пределе насыщения, мм (мм3); ао — размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3).
Полная усушка древесины отечественных пород составляет, %: в тангенциальном направлении 6... 10; в радиальном 3...5; вдоль волокон 0,1...0,3. Полная объемная усушка находится в пределах 12—15 %. Для расчетов влажностной деформации необходимо располагать коэффициентом у с у ш -к и, определяющим величину усушки при снижении содержания связанной влаги в древесине на 1 %
С достаточной' степенью точности можно полагать, что между усушкой и убылью связанной влаги существует прямая пропорциональная связь. Коэффициент усушки вычисляют по формуле с точностью до 0,01 % на процент влажности древесины:
К у = Кшах/30,	(2.11)
где 30 — среднее значение предела насыщения, %.
Об усушке древесины наиболее распространенных отечественных пород можно судить по данным, приведенным в табл. 2.1.
Усушку древесины учитывают при распиловке бревен на доски (припуски на усушку), при сушке пиломатериалов, шпона и т. д. Припуски на усушку пиломатериалов из древесины хвойных пород регламентированы ГОСТ 6782.1—75.
В табл. 2.2 и 2.3 приведены величины припусков на усушку по ширине и толщине пиломатериалов, получаемых при смешанной (тангенциально-радиальной) распиловке. Ниже даны формулы для расчета припусков (ГОСТ 6782.2—75).
2.1. Коэффициенты усушки Ку (числитель) и разбухания Кр (знаменатель) древесины
Порода	Коэффициент усушки и разбухания, % влажности		
	по объему	по радиальному направлению	по тангенциальному направлению ПрПЕ (
Лиственница	0,52/0,61	0,19/0,20	0,35/0,39
Сосна	0,44/0,51	0,17/0,18	0,28/0,31
Ель	0,43/0,50	0,16/0,17	0,28/0,31
Пихта сибирская	0,39/0,44	0,11/0,11	0,28/0,31
Кедр	0,37/0,42	0,12/0,12	0,26/0,28
Береза	0,54/0,64	0,26/0,28	0,31/0,34
Бук	0,47/0,55	0,17/0,18	0,32/0,35
Ясень	0,45/0,52	0,18/0,19	0,28/0,31
Дуб	0,43/0,50	0,18/0,19	0,27/0,29
Осина	0,41/0,47	0,14/0,15	0,28/0,30
20
2.2. Усушка пилопродукции смешанной распиловки из древесины ели, сосны, кедра, пихты для конечной влажности от 5 до 37 %, мм
Номинальный размер толщины и ширины пилопродукции, мм	Конечная в ажность пилопродукции. %										
	от 5 до 7	от 8 до 10	от II ДО 13	от 14 до 16	от 17 ДО 19	от 20 до 22	от 23 до 25	от 26 до 28	от 29 до 31	от 32 до 34	от 35 До 37
13	0,8	0,8	0,7	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,3	0,2	0,1
16	1,0	0,9	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
19	1,1	1,0	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
22	1,2	1,2	1,1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2
25	1,4	1,2	1,1	1,1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,4	0,3	0,2
28	1,5	1,4	1,4	1,2	1,1	0,9	0,8	0,6	0,4	0,3	0,2
32	1,7	1,6	1,4	1,3	1,1	1,0	0,8	0,7	0,5	0,4	0,2
40	2,1	2,0	1,7	1,6	1,4	1,2	1,0	0,8	0,6	0,4	0,2
45	2,3	2,2	2,0	1,8	1,6	1,4	1,2	0,9	0,7	0,5	0,3
50	2,5	2,4	22	2,0	1,8	1,5	1,3	1,0	0,8	0,6	0,3
	2,8	2,6	2,4	2,2	2,0	1,7	1,5	1,2	0,9	0,6	0,3
60	3,0	2,8	2,6	2,4	2,1	1,8	1,6	1,3	1,0	0,7	0,4
63	3,1	29	2,8	2,5	2,2	1,9	1,6	1,3	1,0	0,7	0,4
66	3,3	3,1	2,9	2,6	2,3	2,0	1,7	1,4	1,1	0,7	0,4
67	3,4	3,2	3,0	2,8	2,5	2,1	1,8	1,5	1,1	0,8	0,4
75	3,7	3,5	3,3	3,0	2,6	2,3	2,0	1,6	1,2	0,8	0,5
80	3,9	3,7	3,5	3,2	2,8	2,4	2,1	1,7	1,3	0,9	0,5
86	4,2	4,0	3,7	3,4	3,0	2,6	2,2	1,8	1,4	1,0	0,5
90	4,4	4,2	3,9	3,6	3,2	2,7	2,3	1,9	1,4	1,0	0,5
96	4,6	4,4	4,1	3,6	3,2	2,7	2,3	1,9	1,4	1,0	0,6
100	4,8	4,6	4,2	3,7	3,4	2,8	2,4	1,9	1,5	1,1	0,6
по	5,3	5,0	4,6	4,0	3,5	3,0	2,6	2,0	1,6	1,2	0,7
116	5,6	5,3	4,8	4,2	3,7	3,2	2.8	2,2	1,7	1,2	0,7
120	5,8	5,4	5,1	4,4	3,8	3,3	2,9	2,2	1,7	1,3	0,7
125	6,0	5,6	5,1	4,4	3,8	3,3	2,9	2,2	1,7	1,3	0,7
130	6,2	5,9	5,4	4,8	4,2	3,6	3,1	2,4	1,9	1,4	0,8
140	6,7	6,4	5,8	5,0	4,5	3,8	з,з	2,6	2,0	1,5	0,8
150	7,1	6,7	5,9	5,2	4,6	3,9	з,з	2,6	2,0	1,5	0,8
160	7,6	7,1	6,2	5,3	4,7	4,1	3,5	2,8	2,2	1,5	0,8
165	7,8	7,3	6,4	5,5	4,9	4,2	3,6	3,0	2,2	1,6	0,8
170	8,1	7,6	6,7	5,7	5,0	4,4	3,7	3,0	2,3	1,6	0,9
180	8,5	8,0	7,0	6,1	5,2	4,4	3,8	3,1	2,3	1,6	0,9
190	9,0	8,4	7,3	6,4	5,5	4,7	4,0	3,3	2,5	1,7 1.7	0,9
200	9,4	8,9	7,8	6,7	5,8	4,9	4,2	3,4	2,6		1,0
210	9,9	9,2	8,1	7,1	6,1	5,2	4,4	3,6	2,7	1,8	1,0
220	10,4	9,7	8,5	7,4	6,4	5,4	4,6	3,8	2,9	1,9	1,1
230	10,8	10,0	8,9	7,7	6,7	5,7	4,8	4,0	3,0	2,0	1,1
240	11,3	105	9,3	8,1	7,0	5,9	5,0	4,1	3,1	2,1	1,2
250	11,8	10,9	9,7	8,4	7,3	6,2	5,3	4,3	з,з	2,2	1,2
254	11,9	11,0	9,8	8,5	7,4	6,3	5,3	4,4	3,3	2,2	1,2
260	12,2	11,3	9,9	8,5	7,4	6,4	5,4	4,5	3,3	2,2	1,3
270	12,7	11,6	10,1	8,6	7,6	6,5	5,4	4,5	3,4	2,3	1,4
280	13,1	11,8	10,5	8,7	7,7	6,6	5,6	4,5	3,5	2,4	1,4
290	13,6	12,3	10,7	9,0	8,0	6,9	5,8	4,7	3,6	2,5	1,5
300	14,1	12,6	10,9	9,3	8,2	7,1	6,0	4,9	3,7	2,6	1,5
21
2.3. Усушка пнлопродукции смешанной распиловки из древесины лиственницы для конечной влажности от 5 до 37 %, мм
Номинальный размер толщины и ширины пилопро-дукции, мм	Конечная влажность пнлопродукции, %										
	от 5 до 7	от 8 ДО 10	ОТ 11 до 13	от 14 ДО 16	от 17 до 19	от 20 ДО 22	от 23 до 25	от 26 до 28	от 29 До 31	от 32 до 34	от 35 до 37
13	1,0	1,0	0,9	0,9	0,8	0,7	0,5	0,4	0,4	0,3	0,1
16	1,3	1,2	1,2	1,0	0,9	0,8	0,7	0,5	0,4	0,3	0 1
19	1,4	1,3	1,3	1,0	0,9	0,8	0,7	0,5	0,4	0,3	0,1
22	1,6	1,6	1,4	1,3	1,0	0,9	0,8	0,7	0,5	0,4	0,3
25	1,8	1,6	1,4	1,4	1,2	1,0	0,9	0,8	0,5	0,4	0,3
28	2,0	Г,8	1,8	1,6	1,4	1,2	1,0	0,8	0,7	0,4	0,3
32	2,2	2,1	1,8	1,7	1,4	1,3	1,0	0,9	0,7	0,5	0,3
40	2,7	2,6	2,2	2,1	1,8	1,6	1,3	1,0	0,8	0,5	0,3
45	3,0	2,9	2,6	2,3	2,1	1,8	1,6	1,2	0,9	0,7	0,4
50	3,3	3,1	2,9	2,6	2,3	2,0	1,7	1,3	1,0	0.8	0,4
56	3,6	3,4	3,1	2,9	2,6	2,2	2,0	1.6	1,2	0,8	0,4
60	3,9	3,6	3,4	3,1	2,7	2,3	2,1	1,7	1,3	0,9	0,5
63	4,1	3-8	3,6	3,3	2,9	2,5	2,1	1,7	1,3	0,9	0,5
66	4,2	4,0	38	3,4	3,0	2,6	2,2	1,8	1,4	0,9	0,5
70	4,5	4,2	3,9	3,6	3,3	2,7	2,3	2,0	1,4	1,0	0,7
75	4,8	4,6	4,3	3,9	3,4	3,0	2,6	2,1	1,6	1,0	07
80	5,1	4,8	4,6	4,2	3,6	3,1	2,7	2,2	1,7	1,2	0,7
86	5,4	5,2	4,8	4,4	3,9	3,4	2,9	2,3	1,8	1,3	0,7
90	5,7	5,5	5,1	4,7	4,2	3,5	3,0	2,5	1,8	1,3	0,7
96	6,0	5,7	5,3	4,7	4,2	3,5	3,0	2,5	1,8	1,3	0,8
100	6,3	6,0	5,5	4,8	4,4	3,6	3,1	2,5	2,0	1,4	0,8
ПО	6,9	6,5	6,0	5,2	4,6	3,9	3,4	2,6	2,1	1,6	0,9
116	7,2	6,9	6,2	5,5	4,8	4,2	3,6	2,9	2,2	1,6	0,9
120	7,5	7,0	6,6	5,7	4,9	4,3	3,8	2,9	2,2	1,7	0,9
125	7,8	7,3	6,6	6,1	5,2	4,4	3,9	2,9	2,3	1,7	1,0
130	8,1	7,7	7,0	6,2	5,5	4,7	4,0	3,1	2,5	1,8	1,0
140	8,7	8,3	7,5	6,5	5,9	4,9	4,3	3,4	2,6	2,0	1,0
150	9,3	8,6	7,7	6,8	6,0	5,1	4,3	3,4	2,6	2,0	1,0
160	9,9	9,0	8,1	6,9	6,1	5,3	4,6	3,6	2,9	2,0	1,0
165	10,2	9,5	8,3	7,2	6,4	5,5	4,7	3,9	2,9	2,1	1,0
170	10,5	9,9	8,7	7,4	6,5	5,7	4,8	3,9	3,0	2,1	I,2
180	П,1	10,4	9,1	7,9	6,8	5,7	4,9	4,0	3,0	2,1	1,2
190	И,7	10,9	9,5	8,3	7,2	6,1	5,2	4,3	3,3	2,2	1,2
200	12,3	11,6	Ю,1	8,7	7,5	6,4	5,5	4,4	3,4	2,2	1,3
210	12,9	12,0	Ю,5	9,2	7,9	6,8	5,7	4,7	3,5	2,3	1,3
220	13,5	12,6	11,1	9,6	6,3	7,0	6,0	4,9	3,8	2,5	1,4
230	14,1	13,0	11,6	10,0	8,7	7,4	6,2	5,2	3,9	2,6	1,4
240	14,7	13,7	12,1	10,5	9,1	7,7	6,5	5,3	4,0	2,7	1.6
250	15,3	14,2	12,6	10,9	9,5	8,1	7,0	5,6	4,3	2,9	1,6
254	15,5	14,3	12,7	И,1	9,6	8,2	7,0	5,7	4,3	2,9	1,6
260	15,9	14,7	12,9	Н,1	9,6	8,3	7,0	5,9	4,3	2,9	1,7
270	16,5	15,1	13,1	11,2	9,9	8,5	7,0	5,9	4,4	3,0	1,8
280	17,1	15,2	13,7	11,3	10,0	8,6	7,3	5,9	4,6	3,1	1,8
290	17,7	16,0	13,9	Н>7	10,4	9,0	7,5	6,1	4,7	3,3	2,0
300	18,3	16,4	14,2	12,1	10,7	9,2	7,8	6,4	4,8	3,4	2,0
22
2.4.	Усушка пилопредукции тангентальной распиловки (для тангентальных поверхностей}, мм, в зависимости от конечной влажности (числитель — от И до 13 %> знаменатель — от 20 до 22 %)
Номинальные размеры толщины и ширины пилопродукции, мм	Дуб, береза, клен, ясень, осина, тополь	Бук, граб, ильм, липа
16	- я? 0,9/0,6	1,3/0,8
19	1,1/0,7	1,5/0,9
22	1,2/0,8	1,8/1,1
25	1,4/0,9	2,0/1,2
28	1,6/1,0	2,3/1,4
32	1,8/1,1	2,6/1,6
35	2,0/1,2	2,8/1,7
40	2,3/1,4	3,2/2,0
45	2,6/1,5	3,6/2,2
50	2,9/1,8	4,0/2,5
55	3,2/1,9	4,4/2,7
60	3,5/2,2	4,8/2,9
’65	3,7/2,3	5,2/3,2
70	4,0/2,5	5,6/3,4
75	4,3/2,6	6,0/3,7
80	4,6/2,8	6,4/3,9
90	5,2/3,1	7,3/4,4
100	5,7/3,5	8,1/4,9
ПО	6,3/3,8	8,9/5,4
120	6,9/4,0	9,7/5,8
130	7,5/4,5	10,5/6,4
140	8,0/4,9	11,3/6,9
150	8,7/5,3	12,1/7,4
160	9,2/5,6	12,9/7,8
170	9,8/5,9	13,7/8,3
180	10,3/6,3	14,5/8,8
190	10,9/6,7	15,3/9,3
200	11,5/7,0	16,1/9,8
210	12,1/7,3	16,9/10,2
220	12,7/7,6	17,7/10,8
230	13,2/8,0	18,6/11,3
240	13,8/8,4	19,3/11,8
250	14,4/8,7	20,1/12,3
260	15,0/9,1	20,9/12,7
270	15,5/9,5	21,8/13,2
280	16,1/9,8	22,5/13,6
290	16,7/10,1	23,4/14,2
300	17,3/10,5	24,1/14,7
23
2.5.	Величины усушки пилопродукцин радиальной распиловки (для радиальных поверхностей), мм, в зависимости от конечной влажности (числитель от 11 до 13 %, знаменатель — от 12 до 22 %)
Номинальные размеры толщины и ширины пилопродукцин, мм	Дуб, бук, ильм, клен, ясень, осина, тополь, ольха	Береза, граб, липа
16	0,5/0,3	0,8/0,5
19	0,6/0,4	1,0/0,6
22	0,7/0,4	1,1/0,7
25	0,8/0,5	1,3/0,8
28	0,8/0,5	1,4/0,9
32	1,0/0,6	1,6/1,0
35	1.1/0,7	1,8/1,1
40	1,2/0,7	2,0/1,2
45	1,4/0,8	2,3/1,4
50	1,5/0,9	2,5/1,5
55	1,7/1,0	2,8/1,7
60	1,8/1,1	3,0/1,9
65	2,0/1,2	3,3/2,0
70	2,1/1,3	3,6/2,2
75	2,3/1,4	3,8/2,3
80	2,4/1,5	4,1/2,5
90	2,7/1,6	4,6/2,8
100	3,0/1,8	5,1/3,1
НО	3,3/2,0	5,6/3,4
120	3,6/2,2	6,1/3,7
130	3,9/2,4	6,6/4,1
140	4,2/2,6	7,1/4,3
150	4,5/2,7	7,6/4,6
160	4,8/2,9	8,1/4,9
170	5,1/3,1	8,6/5,2
180	5,4/3,3	9,1/5,6
190	5,7/3,5	9,6/5,9
200	6,0/3,6	10,1/6,2
210	6,3/3,8	10,6/6,5
220	6,6/4,0	11,1/6,8
230	6,9/4,2	11,6/7,1
240	7,2/4,4	12,2/7,4
250	7,5/4,6	12,7/7,7
260	7,8/4,7	13,2/8,0
270	8,1/4,9	13,7/8,3
280	8,4/5,1	14.2/8,6
290	8,7/5,3	14,8/8,9
300	9,0/5,5	15,2/9,2
24
Припуски на усушку пиломатериалов из древесины лиственных пород
При тангенциальном направлении:
для березы, бука, клеиа, ясеня, ольхи, осииы, тополя .....................................
для бука, граба, ильма, липы................
При радиальном направлении:
для бука, дуба, ильма, клена, ясеня, ольхи, осины, тополя............................Sf
для березы, граба, липы....................
п = 0,0025 .45 (35 — 1Г) п = 0,0035 А (35 — «7)
« = 0,0013 А (35 — Г) п = 0,0022 А (35 — 1Г)
Примечания: I. п — величина усушки, мм; А — размер сухих пиломатериалов по толщине и ширине, мм; IF — конечная влажность древесины, %; 35 — средняя начальная влажность древесины, %, при которой начинается заметная усушка. 2. При вычислении усушки пиломатериалов с начальной влажностью меньше 35 %, в формулы вместо цифры 35 следует подставлять значение начальной влажности.
При назначении припусков на усушку по толщине и ширине для пиломатериалов лиственных пород можно пользоваться табл. 2.4 и 2.5. Для пиломатериалов смешанной распиловки (с тангенциально-радиальным направлением слоев) должны приниматься припуски для тангенциального направления.
2.4. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
Применение древесины в качестве конструкционного материала и возможность многих технологических процессов ее переработки определяются способностью древесины сопротивляться действию усилий, т. е. ее механическими свойствами. К механическим свойствам древесины относятся ее прочность и деформативность, а также связанные с ними некоторые эксплуатационные и технологические свойства.
Прочность характеризует способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Показателем этого механического свойства служит предел прочности — максимальная величина напряжений, которые выдерживает материал без разрушения. Предел прочности устанавливают при испытаниях образцов древесины на сжатие, растяжение, статический изгиб, сдвиг и, очень редко, при кручении.
Древесина относится к анизотропным материалам, поэтому определение показателей прочности проводят по разным структурным направлениям — вдоль и поперек волокон (по радиальному и тангенциальному направлениям).
Физико-механические свойства древесины зависят от ее породы, плотности, влажности т. д. Средние показатели этих свойств приведены в табл. 2.6.
Средние значения коэффициентов вариации v некоторых физико-механических показателей древесины приведены ниже.
Коэффициент вариации v, %
Содержание поздней древесины................................. 28
Плотность...........................................  .	. - • Ю
Разбухание в радиальном и тангенциальном направлении......... 28
Объемное разбухание........................................... Ю
25
2.6.	Усредненные показатели основных физико-механических свойств древесины распространенных пород СССР
Порода	Район произрастания	Плотность, кг/м3			Коэффициент разбухания, % на 1 % влажности К			Предел прочности при 12 % влажности, МПа			Модуль упругости при статическом изгибе	Средняя влажность свеже-срублеиной древесины. %
		при влажности 12% (.0:2)	в абсолютно сухом СОСТОЯ- НИИ	базисная ^баз	радиального	тангеит-ального	объемного	при сжатии вдоль ВОЛО- КОН	при статическом иагнбе	при растяжении вдоль волокон		
Береза бородавчатая	Европейская часть СССР	640	620	520	0,29	0,34	0,65	54,0	109,5	136,5	14,2	78
	Урал, Западная Сибирь											
Бук	Кавказ, УССР	680	650	560	0,19'	0,35	0,56	52,9	104	124	12,4	64
Дуб	Европейская часть СССР	690	655	570	0,20	0,30	0,52	57,1	103	105	10,2	70
Ель	Европейская часть СССР	445	420	365	0,17	0,30	0,50	45,0	78,6	101	9,60	91
Клен	Европейская часть СССР	690	655	570	0,20	0,32	0,54	58,5	115	—	11,9	50
Кедр	Сибирь	435	405	360	0,12	0,27	0,41	40,0	69,2	89,2	9,09	109
Липа	Приморский европейская СССР	край, часть	495	475	400	0,23	0,33	0,53	45,8	86,4	117	8,94	60
Лиственница	Сибирь		665	635	540	0,20	0,38	0,60	61,5	108,8	124	14,3	82
Ольха	Европейская СССР	часть	525	495	430	0,17	0,30	0,49	44,5	78,9	97,3	9,33	' 84
Осина	Европейская СССР	часть	495	465	410	0,15	0,30	0,47	43,1	76,5	121	П.2	82
Орех грецкий	УССР, Кавказ		590	560	490	0,18	0,28	0,48	55,4	108	—	11,7	—
Пнхта сибирская	Сибирь, Урал, к аз	Кав-	375	350	310	0,11	0,31	0,44	40,0	67,9	66,3	9,02	113
Сосиа обыкновенная	СССР		505	480	415	0,18	0,31	0,51	46,3	84,5	102	12,2 Ч	85
Тополь	Европейская часть СССР, Приморский край		455	425	375	0,14	0,28	0,44	40,0	68,0	87,8	10,3	93
Ясень обыкновенный	Европейская СССР, Кавказ	часть	680	645	560	0,19	0,31	0,52	56,2	118	140	11,9	36
” Ясень маньч’ журский	Приморский и ронекий край	Хаба-	655	620	535	0,20	0,32	0,54	50,8	108	146	13,7	78
Предел прочности: при сжатии вдоль волокон........................................ 13
прн растяжении вдоль волокон................................... 20
при статическом изгибе......................................... 15
при скалывании вдоль волокон................................... 20
Модуль упругости................................................. 20
Ударная вязкость при изгибе...................................... 32
Статическая твердость............................................ 17
Коэффициент усушки Ку можно вычислить по коэффициенту разбухания КР (принимая U7nH = зо %) по формуле [41]
Ку = 100Кр/( 100 + ЗОКр).	(2.12)
Если известны значения коэффициентов в радиальной Кг и тангенциальной Ki усушки, то, принимая 1УПВ = 30 %, можно достаточно точно определить значение коэффициента объемной усушки Ку по формуле
Ку = Kr + Kt - 0,3KrK/L	(2.13)
Усушку в направлении промежуточном между радиальным и тангенциальным можно найти по формуле
re = Yt sin2 е + Yr cos2 е,	(2.14)
где 6 — угол между направлением измерения и радиальным направлением.
2.5.	ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
К теплофизнческим свойствам древесины относятся теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение. Известно, что теплоемкость материала характеризует его способность аккумулировать тепло. Показателем этого свойства является удельная теплоемкость С, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того, чтобы нагреть 1 кг массы материала на 1 °C. Размерность удельной теплоемкости в системе СИ — кДж/(кг-град).
Процессы распространения (переноса) теплоты в материале характеризуются двумя показателями: коэффициентом теплопроводности и коэффициентом температуропроводности.
Коэффициент теплопроводности X численно равен количеству теплоты, проходящему через стенку из данного материала площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1 °C (размерность Вт/м-град). При стационарном теплообмене температурное поле в материале остается постоянным во времени.
Второй из указанных выше показателей характеризует скорость изменения температуры материала при нестационарном теплообмене (нагревании или охлаждении). Таким образом, коэффициент температуропроводности а определяет инерционность материала, т. е. его способность выравнивать температуру. Размерность а — м2/с. Между р и с существует следующая зависимость:
а —2,/ср,	(2.15)
где р — плотность, кг/м3.
28
Сухая древесина представляет собой двухфазную систему, включающую древесинное вещество и воздух. Однако доля воздуха (по массе) в древесине крайне мала, и теплоемкость сухой древесины практически равна теплоемкости древесинного вещества. Поскольку состав древесинного вещества у всех пород одинаков, удельная теплоемкость древесины не зависит от породы и при температуре 0° для абсолютно сухой древесины составляет 1,55 кДж/кг-град. С повышением температуры удельная теплоемкость древесины несколько возрастает по линейному закону^ при 100°C увеличивается примерно иа 25 % 
Значительно сильнее влияет на теплоемкость увлажнение древесины. Вода имеет по крайней мере в 2,5 раза большую теплоемкость, чем древесинное вещество, поэтому увеличение влажности вызывает повышение теплоемкости древесины. Увеличение влажности древесины от 0 до 130 % приводит к повышению теплоемкости примерно в 2 раза. Одновременное влияние температуры и влажности иа теплоемкость древесины можно проследить по диаграмме (рис. 2.2). На этой же диаграмме представлены значения теплоемкости при отрицательных температурах. Замораживание сырой древесины приводит к уменьшению теплоемкости, так как лед имеет вдвое меньшую теплоемкость, чем вода.
Температура, °C
Рис. 2,2. Диаграмма удельной теплоемкости древесины
29
Рис. 2.3. Диаграмма коэффициента теплопроводности древесины березы (рд=^320 кг/м3), поток тепла в радиальном направлении
На теплопроводность древесины оказывают влияние многие факторы. Один из основных факторов — плотность древесины.
Увеличение плотности сухой древесины, т. е. повышение доли, занимаемой в единице объема древесинным веществом, приводит к возрастанию теплопроводности древесины. Это находит свое объяснение в том, что древесинное вещество имеет примерно в 20 раз больший коэффициент теплопроводности X, чем воздух.
Анизотропия древесинного вещества является главной причиной того, что теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек.
По радиальному и тангенциальному направлениям поперек волокон коэффициенты теплопроводности 7.т и могут несколько отличаться один от другого. Дело в том, что в тангенциальном направлении вытянуты зоны поздней древесины годичных слоев. Поздняя древесина, особенно у хвойных пород, более плотная, чем ранняя и, следовательно, более теплопроводна.
Увлажнение древесины, т. е. замещение содержащегося в ней воздуха водой, имеющей теплопроводность в 23 раза большую, приводит к возрастанию теплопроводности древесины.
Повышение температуры влажной древесины вызывает еще большее увеличение теплопроводности. Это можно проследить по обобщенной диаграмме для древесины березы, составленной в области положительных температур от 0 до 140? [42] (рис. 2.3). На этом же рисунке показана диаграмма коэффициентов теплопроводности в области отрицательных температур, составленная по данным К. Р. Кантера [41].
30
Пользуясь диаграммой (см. рис. 2.3), можно определить по предложенному П. С. Серговским методу переводных коэффициентов теплопроводность других пород [40]. Для этого, приняв значение Z для березы (р6аз = 500 кг/м3) за номинальное,' умножают его на коэффициент Кр, учитывающий плотность древесины данной породы. Ниже приведены коэффициенты Кр для разных значений базисной плотности древесины рбаз.
Поправочный коэффициент к теплопроводности
Рбаз .... 350	375	400	425	450	^7®*	525	550	575	600
Кр .... 0,80	0,84	0,87	0,90	0,93	0,97	1,06	1,11	1,20	1,28
Для учета влияния направления теплового потока необходимо найденные значения коэффициента теплопроводности умножить еще на Кх, равный для дуба, бука в тангенциальном направлении 0,85, а вдоль волокон 1,6. Для остальных пород следует учесть только различие теплопроводности вдоль и поперек волокон; при потоке тепла вдоль волокон Кх = 2,2.
Величина коэффициента температуропроводности а определяется по уравнению (2.15) при условии, если известны значения двух других тепловых коэффициентов 7. и с. Для абсолютно сухой древесины коэффициент температуропроводности, так же как и коэффициент теплопроводности, зависит от р0. Однако с уменьшением плотности р0 коэффициент температуропроводности возрастает. Особенно это должно быть заметно для древесины с малой плотностью (порядка 400 кг/м3 и ниже), что связано с возрастанием в единице объема древесины доли воздуха, имеющего температуропроводность примерно в 100 раз большую, чем древесинное вещество. Увеличение содержания свободной влаги (117 > 30 %) приводит к резкому падению температуропроводности. Такой характер влияния влажности можно объяснить тем, что воздух в полостях клеток замещается водой, имеющей примерно в 150 раз меньший коэффициент температуропроводности.
Зависимость между а и W в области ниже предела насыщения имеет сложный характер, что связано с разбуханием древесины. С увеличением температуры величина коэффициента температуропроводности возрастает тем более, чем выше влажность древесины.
2.6.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
2.6.1.	Электропроводность
Электропроводность, как и диэлектрические свойства древесины, имеет наиболее важное значение при сушке древесины.
Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное и поверхностное сопротивления. Первый из названных показателей имеет размерность ом на сантиметр (Ом-см) и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1X1X1 см из данного материала (древесины). Второй показатель измеряют в омах, численно он равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны этого квадрата.
31
2.7. Сравнительные данные об удельном объемном и поверхностном сопротивлении древесины [37]
Порода	Влажность, %	Удельное объемное сопротивление, Ом-см	Удельное поверхностное сопротивление, Ом
Береза	8,2/8,0	4,2 • 1010/8,6 • 10"	4,0- 10“/2,8- 1012
Бук	9,2/8,3	1,7- 109/1,4 - 10'°	9,4 • 1010/7,9 • Ю10
Сосна	7,5/7,5	—/1,3 • 101Г	2,1 • 10“/7,9- 10“
Ель	7,8/7,8	-/6,4 • 1010	1,0-10“/4,0 • 10“
Дуб	7,9/7,9	—/1,3-1010	2,0 • 1010/5,5 • 1010
II 1<и мечание. Числитель — вдоль, знаменатель—поперек волокон.
Представление о порядке величин удельного объемного и поверхностного сопротивлений дают данные, приведенные в табл. 2.7.
Как видно из данных табл. 2.7, электропроводность древесины зависит от породы и структурного направления.
Измерение электрических сопротивлений древесины производится согласно ГОСТ 18408—73, разработанному ЦНИИМОДом. Удельное объемное сопротивление вдоль волокон у большинства пород в несколько раз меньше, чем сопротивление поперек волокон. Сухая древесина имеет очень малую электропроводность, примерно такую, как у лучших электроизоляционных материалов. Однако электрическое сопротивление сильно зависит от влажности. С повышением содержания влаги в древесине ее сопротивление уменьшается.
2.6.2.	Диэлектрические свойства древесины
Древесина, находящаяся в переменном электрическом поле, проявляет свои так называемые диэлектрические свойства, которые характеризуются двумя показателями. Первый из них — диэлектрическая проницаемость е. Этот показатель численно равен отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами. Второй показатель — тангенс угла диэлектрических потерь tg б, определяет долю подведенной мощности, которая вследствие дипольной поляризации древесины поглощается ею и превращается в теплоту. При этом вектор тока опережает вектор напряжения на угол меньший, чем 90)?. Угол б, дополняющий угол сдвига фаз до прямого, и называется углом диэлектрических потерь. Чем больше рассеиваемая мощность, тем больше угол б.
Диэлектрическая проницаемость основных компонентов древесинного вещества (целлюлозы и лигнина) всего лишь в 2 раза больше диэлектрической проницаемости воздуха (е воздуха равно 1). Поэтому диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины сравнительно мало зависит от ее плотности. Диэлектрическая проницаемость поперек волокон абсолютно сухой древесины средней плотности составляет примерно 1,8...2,2. Вдоль волокон диэлектрическая проницаемость в 1,5...2 раза больше, чем поперек.
С повышением влажности древесины диэлектрическая проницаемость уве-
32
Рис. 2.4. Зависимость диэлектрической проницаемости е древесины поперек волокон (частота 5 МГц) от плотности р0 при влажности IV, %: 1 —12; 2—9; 3—6; 4—3; 5—О
личивается, так как е воды равняется 81 (рис. 2.4). Такая зависимость е от 117 наблюдается в широком диапазоне исследованных частот. При постоянной влажности древесины увеличение частоты приводит к снижению диэлектрической проницаемости.
Тангенс угла диэлектрических потерь древесины зависит от ее плотности. Поскольку потери в древесинном веществе значительно выше, чем в воздухе, с увеличением плотности древесины tg 6 возрастает. Так же, как и диэлектрическая проницаемость, tg б вдоль волокон примерно в 2 раза больше, чем поперек (разницы между тангенциальным и радиальным направлением практически не наблюдается). Повышение частоты влияет на величину tg б.
При исследовании диэлектрических свойств [41} в широком диапазоне частот от 3-1С2 до 109 Гц, были обнаружены весьма сложные зависимости tg 6 от частоты при разной влажности древесины. Так, например, для древесины бука вдоль волокон при влажности 12 % с повышением частоты tg 6 вначале резко падает, достигает минимума при частоте 105 Гц и затем также резко возрастает.
Значения диэлектрической проницаемости абсолютно сухой древесины некоторых пород приведены ниже.
Порода .....................................
Диэлектрическая проницаемость: вдоль волокон ..............................
в радиальном направлении .................
в тангенциальном направлении .............
Ель	Бук	Дуб
3,06	3,18	2,86
1,98	2,20	2,30
1,91	2,40	2,46
Глава 3
СПОСОБЫ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
Сушка — процесс удаления влаги из материала путем ее испарения. Сушка пиломатериалов — одна из важнейших операций в технологическом процессе лесопиления и деревообработки. Сушка предохраняет древесину от
2 Под ред. Е. С. Богданова
33
поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами в процессе ее хранения и транспортирования, предупреждает размере- и формоизменяемость древесины в процессе изготовления и эксплуатации изделий из нее, улучшает качество отделки древесины, склеивания.
В промышленности используют различные способы сушки древесины, различающиеся как применяемым оборудованием, так и особенностями передачи тепла высушиваемому материалу.
Классификация видов и способов сушки обычно и базируется на методах передачи тепла, по которым можно выделить четыре вида сушки: конвективную, кондуктивную, радиационную н электрическую. Каждый вид сушкн может также иметь несколько разновидностей в зависимости от типа сушильного агента и особенностей применяемого оборудования. Основные способы сушки приведены в табл. 3.1 [34].
Существуют тдкже комбинированные способы сушки, в которых одновременно применяют различные виды передачи тепла (например, конвективнодиэлектрическая) или совмещаются другие признаки различных видов сушки.
Конвективная газопаровая сушка называется камерной. Это основной промышленный способ сушки пиломатериалов, осуществляемый в лесосушильных камерах различных конструкций, куда пиломатериалы загружают штабелями. Сушка происходит в газообразной среде (воздухе, топочных газах, перегретом паре), которая путем конвекции передает теплоту древесине. Для нагревания и циркуляции сушильного агента камеры снабжают нагревательными и циркуляционными устройствами.
При камерной сушке сроки просыхания пиломатериалов сравнительно небольшие (от десятков часов до нескольких суток), древесина просыхает до любой заданной конечной влажности при требуемом качестве, процесс сушки поддается надежному регулированию.
Атмосферная сушка — второй по значению и распространению на лесопильных предприятиях способ промышленной сушки пиломатериалов, осуществляемый в штабелях, размещенных на специальной открытой территории (складах), омываемых атмосферным воздухом без подогрева. Преимущество атмосферной сушки—сравнительно низкая себестоимость. Недостатки; сезонность (зимой сушка практически прекращается); большая продолжительность; высокая конечная влажность. Атмосферную сушку применяют, главным образом, для сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях до транспортной влажности и на некоторых деревообрабатывающих предприятиях для подсушки и выравнивания начальной влажности пиломатериалов перед камерной сушкой.
Сушка в жидкостях осуществляется в ваннах, наполненных гидрофобной жидкостью (петролатумом, маслом), нагретой до 105. ..120 °C. Интенсивная передача теплоты от жидкости к древесине позволяет сократить срок сушкн по сравнению с камерной в 3.. .4 раза при прочих равных условиях.
Этот способ применяют в технологии консервирования древесины для снижения ее влажности перед пропиткой. Попытки применить сушку пиломатериалов в петролатуме на деревообрабатывающих предприятиях не дали
3.1. Виды и способы сушки древесины
Вид сушки	Сушильные г агенты	Способ сушки	Основные особенности процесса
Конвективно атмосферная	Воздух	На корню Атмосферная	С использованием сосущей силы кроны живого дерева открытых складах или йод навесом
Конвективно-тепловая	Воздух, топочный газ, водяной пар и их смеси	Газопаровая Ротационная Вакуумная	В нагретой газовой среде при атмосферном давлении Газопаровая с дополнительным использованием центробежного эффекта Газопаровая при давлении сре ды ниже атмосферного
	Пары органических жидкостей	В парах органических жидкостей	Без доступа воздуха с применением парообразователей и конденсаторов
	Жидкости	В жидкостях	С использованием нагретых жидких сушильных агентов
Кондуктив-ная	Воздух	Кондук-тивная	С передачей теплоты материалу посредством теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями
Радиационная	Воздух	Радиационная Диэлектрическая	С передачей тепла материалу излучением В электромагнитном поле вы сокой частоты с передачей теплоты материалу за счет диэлектрических потерь
Электрическая	Воздух	Индукционная	В электромагнитном поле промышленной частоты с передачей теплоты материалу от раз мещаемых внутри штабеля ферромагнитных прокладок, нагреваемых индуктивными токами
положительных результатов из-за того, что пиломатериалы после такой сушки не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к древесине для мебели и столярно-строительных изделий.
Кои ду ктив н а я (Контактная) сушка осуществляется передачей теплоты материалу посредством теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями. Ее применяют в небольших объемах для сушки, тонких древесных материалов — шпона, фанеры.
2*
Радиационная сушка происходит при передаче тепла материалу излучением от нагретых тел. Эффективность радиационной сушки определяется плотностью потока инфракрасных лучей и их проницаемостью в твердых влажных телах. Интенсивность потока лучистой энергии ослабляется по мере углубления в материал. Древесина относится к малопропицаемым для инфракрасного излучения материалам (глубина проникновения 3...7 мм), поэтому для сушки пиломатериалов этот способ не применяют. Его можно использовать для сушки тонколистовых материалов (шпона, фанеры), кроме того, этот способ широко применяют в технологии отделки изделий из древесины для сушки лакокрасочных покрытий.
В качестве излучателей используют электроплиты, электронагревательные элементы, газовые (беспламенные) горелки, осветительные электролампы накаливания мощностью от 500 Вт и выше.
Ротационная сушка основана на использовании центробежного эффекта, за счет которого свободная влага удаляется из древесины при вращении ее на центрифугах. Механическое удаление свободной влаги достигается при величине центростремительного ускорения ие менее 100...500g (g— ускорение свободного падения). Такие ускорения из-за трудности точной балансировки центрифуги со штабелем на практике пока не достигнуты, ведутся лишь опытные разработки соответствующих устройств. В известных промышленных ротационных сушилках центростремительное ускорение не превышает 12g. При этих условиях механическое обезвоживание проявляется в небольшой степени. Однако интенсификация процесса сушки в диапазоне влажности выше предела гигроскопичности наблюдается.
При установке карусели в камере технология сушки пиломатериалов такая же, как в обычных камерах периодического действия. Продолжительность сушки на первом этапе (от начальной влажности до предела гигроскопичности) сокращается в несколько раз в зависимости от толщины, породы и начальной влажности древесины по сравнению с обычной конвективной сушкой при одинаковых режимах. Хотя ротационные сушилки экономичны н обеспечивают высокое качество сушки, промышленного использования для сушки пиломатериалов ротационный способ пока не нашел.
Вакуумная сушка — сушка при пониженном давлении в специальных герметичных камерах. Из-за сложности оборудования и невозможности получения низкой конечной влажности древесины вакуумная сушка самостоятельного значения не имеет. Применяют ее в комбинации с другими методами сушки и как вспомогательную операцию при подготовке древесины к пропитке.
Диэлектрическая сушка — сушка древесины в электромагнитном поле токов высокой частоты, в котором нагрев древесины происходит за счет диэлектрических потерь. Благодаря равномерному нагреву древесины по всему ее объему, возникновению положительного градиента температур и избыточного давления внутри ее продолжительность диэлектрической сушки в десятки раз меньше конвективной. Из-за сложности оборудования, большого расхода электроэнергии и недостаточно высокого качества сушки собственно диэлектрическая сушка ие находит широкого применения.
36
Более эффективно применение комбинированных способов сушки, например конвективно-диэлектрической и вакуумно-диэлектрической. Для массовой сушки применение этих способов неэкономично, но в отдельных случаях, особенно при сушке дорогих, ответственных пиломатериалов и заготовок из трудносохнущнх пород древесины эти способы могут найти применение.
При комбинированной конвективно-диэлектрической сушке к штабелю, загруженному в камеру, оборудованную тепловым и вентиляторным устройствами, подводят также и высокочастотную Эпд0ию от специального генератора ТВЧ через электроды, расположенные около штабеля.
Расход теплоты на сушку при этом в основном компенсируется тепловой энергией пара, подаваемого в калориферы, а высокочастотная энергия подается для создания положительного перепада температур по сечению материала. Этот перепад в зависимости от характеристики материала и жесткости заданного режима составляет 2...5°С. Качество конвективно-диэлектрической сушки пиломатериалов высокое, так как сушка ведется с небольшим перепадом влажности по толщине материала.
В ЦНИИМОДе исследуется и экспериментально проверяется еше один способ сушки с применением энергии ТВЧ: вакуумно-диэлектрический. При этом способе используют преимущества и вакуумной и диэлектрической сушки. За счет нагрева древесины в поле ТВЧ при пониженном давлении кипение воды в древесине достигается при небольших температурах древесины, что способствует сохранению ее качества.
Перемещение влаги в древесине при вакуум-диэлектрической сушке обеспечивается всеми основными движущими силами влагопереноса: градиентом влагосодержания, температурой, избыточным давлением, что сокращает продолжительность сушки.
При вакуум-диэлектрической сушке штабель пиломатериалов помещают в атоклав или герметичную камеру, где вакуум-насосом создается пониженное давление среды (1...20 кПа). Чем ниже давление среды, тем ниже и температура испарения влаги и древесины при сушке. Расход теплоты на сушку обеспечивается подводом высокочастотной энергии к древесине.
Несколько экспериментальных вакуум-диэлектрических камер внедрены ЦНИИМОДом на деревообрабатывающих предприятиях с целью отработки режимов сушки, определения областей применения и эффективности. Следует отметить, что фактические сроки сушки в производственных условиях значительно превышают полученные ранее в ходе эксперимента. Например, ожидаемый срок сушки условных пиломатериалов был принят 10 ч [9, 32], а по данным опытных сушек, средний срок на предприятии оказался около 20 ч. Прп этом фактическая производительность камер оказалась ниже 2...2,2 раза расчетной, а себестоимость сушки значительно выше.
При использовании этого способа также возникают эксплуатационные трудности — сложность оборудования, особенно наладка н эксплуатация высокочастотных генераторов, большой расход электроэнергии на сушку.
Поэтому при решении вопросов о применении вакуум-диэлектрнческих камер необходимо сначала по условиям конкретного предприятия разработать технико-экономическое обоснование.
37
Индукционная, или электромагнитная, сушка основана на передаче теплоты материалу от ферромагнитных элементов (сеток из стали), уложенных в штабеля между рядами досок. Штабель вместе с этими элементами находится в переменном электромагнитном поле промышленной частоты (50 Гц), образованном соленоидом, смонтированным внутри сушильной камеры. Стальные элементы (сетки) нагреваются в электромагнитном поле, передавая теплоту древесине и воздуху. При этом происходит комбинированная передача теплоты материалу: кондуктивным путем от контакта нагретых сеток с древесиной и конвекцией от циркулирующего воздуха, нагреваемого также сетками.
Хотя при этом способе и достигается некоторая интенсификация сушки, распространения он не получил из-за следующих основных недостатков: высокой себестоимости сушки по сравнению с обычной камерной; неудовлетворительного качества сушки (неравномерности просыхания материала, больших внутренних напряжений). Электромагнитные камеры по результатам межведомственных испытаний не рекомендованы для применения на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях Минлеспрома СССР.
Глава 4
КАМЕРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
4.1.	НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К КАМЕРАМ
Камеры периодического действия предназначены для высококачественной сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности. Конструкция камер периодического действия должна обеспечивать создание внутри нее необходимых температурно-влажностных параметров агента сушки, выдерживать любые стандартные режимы на различных этапах сушки, высушивать пиломатериалы любых древесных пород и толщин в зависимости от качественных требований деревообрабатывающих производств.
Камеры классифицируют по способу циркуляции и характеру применяемого сушильного агента, принципу действия, типу ограждений.
Камера периодического действия характеризуется тем, что оиа загружается полностью и весь материал в ней просушивается одновременно, а режим сушки изменяется во времени, оставаясь в данный момент одинаковым для всего объема камеры.
По способу циркуляции различают камеры с естественной и побудительной циркуляцией. Камеры с естественной циркуляцией являются устарелыми, малопроизводительными, режим сушки в них практически не управляем, равномерность просыхания материала неудовлетворительная. Для нового строительства такие камеры не рекомендуются, а действующие подлежат модернизации. Поэтому здесь камеры с естественной циркуляцией не рассматриваются.
38
По характеру сушильного агента различают камеры воздушные, газовые и работающие в среде перегретого пара (высокотемпературные камеры). По ограждающим конструкциям лесосушильные камеры периодического действия разделяются на сборно-металлические и выполненные из строительных материалов. Последние строятся непосредственно в цехах или в виде отдельных зданий из строительных материалов, широко используемых в промышленности. В частности, камера полностью может быть возведена из монолитного железобетона или же стенки ее выкладывают из*" Полнотелого красного кирпича, а потолочное перекрытие — из монолитного железобетона. В этих камерах следует обращать особое внимание на ее герметизацию и теплоизоляцию.
Камеры в строительных ограждениях имеют некоторые преимущества и недостатки. В частности, они долговечней и дешевле сборно-металлических, а их строительство доступно любой строительной организации, в том числе и силами предприятий, на которых они устанавливаются. К основным недостаткам этих камер следует отнести: повышенную трудоемкость при строительстве, комплектации камер технологическим оборудованием или их изготовлении, а также комплектации приборами контроля и автоматического регулирования процесса сушки; необходимость ежегодного восстановления пароизоляционного покрытия на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, а также антикоррозийного покрытия металлических деталей.
Сушильные камеры в металлическом исполнении заводского изготовления имеют ряд преимуществ перед сушильными камерами в строительных ограждениях: 1) в металлических камерах созданы необходимые условия для обеспечения заданного режима сушки, так как камеры достаточно герметичны; 2) при заводском изготовлении можно предусмотреть 100 %-ную заводскую готовность и комплектацию камер технологическим оборудованием, приборами контроля и системой автоматического регулирования процесса сушки; 3) быстрота ввода в эксплуатацию.
При обследовании строящихся деревообрабатывающих предприятий установлено, что фактические сроки строительства сушильных цехов, в состав которых входят камеры из строительных ограждений, как правило, составляют 2...3 года, а отдельные цеха строятся 5 лет и больше. Монтаж металлических камер равноценной мощности может быть произведен за 30...90 дней.
По источнику теплоснабжения камеры могут быть с паровым или электрическим обогревом, а также с газовым (с топками, работающими на природном газе или сжигающими отходы древесины). Преимущественное применение имеют камеры периодического действия с паровым теплоснабжением.
При выборе типа камеры при проектировании и строительстве для данного предприятия необходимо учитывать следующее; объем высушиваемых пиломатериалов в год; спецификацию пиломатериалов по породам и толщине: назначение пиломатериалов и заготовок (требуемая категория качества сушки), наличие источников теплоснабжения.
Из источников теплоснабжения (пар, топочные газы, электроэнергия) наиболее экономичны по себестоимости сушки топочные газы. Однако существующие конструкции камер периодического действия на топочных газах не обеспечивают необходимого качества сушки, поэтому широкое применение их нецелесообразно.
39
Камеры с электрообогревом при существующих ценах на электроэнергию, как правило, неэкономичны. Их можно применять только на предприятиях с небольшими объемами сушкн и не имеющих технологического пара.
Камеры периодического действия рекомендуются при сушке пиломатериалов ответственного назначения, в которых недопустимы внутренние напряжения (сушка по I и II категориям качества), а также при небольшом объеме высушиваемых пиломатериалов и при разнообразной их спецификации.
Для высококачественной сушки в камерах периодического действия с одновременной интенсификацией процесса основным требованием является обеспечение равномерной циркуляции сушильного агента по штабелю или нескольким штабелям с необходимой скоростью сушильного агента по материалу.
В зависимости от интенсивности циркуляции агента сушки камеры периодического действия подразделяются следующим образом: с естественной циркуляцией; со слабой побудительной циркуляцией (средняя скорость воздуха по штабелю 0,5 м/с).; с циркуляцией средней интенсивности (средняя скорость воздуха по штабелю 1,0 м/с) и камеры с циркуляцией повышенной интенсивности (средняя скорость воздуха по штабелю 2,0 м/с и более).
К камерам со слабой циркуляцией относятся, например, камеры эжек-ционного типа, модернизированные по эжекционной схеме камеры Грум-Гржи-майло (с помощью вентиляторного привода менее 6 кВт на один штабель). Эти камеры не отвечают современным требованиям, не обеспечивают достаточной интенсивности и равномерности циркуляции сушильного агента, поэтому их рекомендуется модернизировать. Модернизированные Гипродревпро-мом эжекционные камеры имеют, как правило, циркуляцию средней интенсивности.
При проектировании современных камер рекомендуют при сушке хвойных пиломатериалов и пиломатериалов других быстросохнущих пород с влажностью более 30 % скорость сушильного агента по штабелю выбирать в пределах 2...4 м/с, а при сушке от 30 % До конечной влажности — от 1,5 до 2,5 м/с. Эти скорости являются оптимальными для интенсивной сушки пиломатериалов с учетом энергетических затрат. Причем желательное условие — обеспечение реверсивности потока по штабелю. Для пиломатериалов из твердолиственных пород эти скорости могут быть уменьшены в 1.5...2 раза.
Камеры обычно проектируют универсальными, т. е. предназначенными для сушки пиломатериалов любых пород различными режимами, поэтому их рационально снабжать вентиляторами с регулируемой частотой вращения.
Разброс конечной влажности в партии пиломатериалов во многом определяется равномерностью распределения сушильного агента по штабелю. Оценка влияния потока сушильного агента с неравномерным полем скоростей на разброс конечной влажности пиломатериалов приведена в работе [23], где на основе анализа уравнения продолжительности сушки и входящего в него коэффициента замедления сушки, зависящего от скорости сушильного агента, получена зависимость разброса конечной влажности от разброса скоростей сушильного агента. На основе этой зависимости с учетом производственного опыта составлена таблица допустимых значений отклонений скоростей сушильного агента от скоростей при различных категориях качества сушки в условиях камер периодического действия (табл. 4.1).
4.1. Допустимые нормы максимальных отклонений скорости сушильного агента, м/с, при сушке условных пиломатериалов
1 Средняя скорость, м/с	Категория качества сушки		
	I	[I	Ш
1,0	0,25		0,4
1,5	0,4	0,5	0,7
2,0	0,7	0,8	1,0
3,0	1,2	1,5	1,8
4,0	1,6	2,0	2,5
Данные табл. 4.1 могут быть использованы при оценке циркуляционных систем действующих камер и при проектировании новых. Как уже отмечалось, современные лесосушнльные камеры имеют принудительную циркуляцию сушильного агента, осуществляемую осевым и центробежными вентиляторами.
Побуждение может быть прямое, когда через вентилятор проходит весь циркулирующий в камере воздух, и косвенное (эжекционное), когда побудителем циркуляции внутри камеры служит энергия струй сушильного агента, выпускаемых с большими скоростями через сопла эжектора. Современные камеры выпускают с прямым побуждением циркуляции.
В зависимости от применяемой схемы циркуляции камеры периодического действия можно разделить на две основные группы: с вертикально-поперечным кольцом циркуляции и с горизонтально-поперечным кольцом циркуляции. К первой группе относятся камеры: с осевыми вентиляторами на поперечных валах; с осевыми вентиляторами на продольном валу, с центробежными вентиляторами; с вентиляторами, расположенными в боковых рециркуляционных каналах. Во вторую группу входят камеры: с вентиляторами, расположенными в боковом рециркуляционном канале; с вентиляторами, расположенными в торце камеры.
Камеры с осевыми вентиляторами на поперечных валах наиболее распространены. В частности, к ним относятся следующие отечественные камеры: СПВ-62, УЛ-1, УЛ-2М, ЛТА-Гипродрев, ВИАМ-40 и др. Аналогичные камеры выпускаются за рубежом, например финской фирмой «Valmet» и западногерманской фирмой «Hildebrand».
К камерам с осевыми вентиляторами на продольном валу относятся отечественные стационарные камеры ВИАМ-2 и ЦНИИМОД-23. Эти камеры эксплуатировались на ряде предприятий, но вновь не строятся (отсутствуют типовые проекты). За рубежом такого типа камеры различных конструкции выпускала фирма «Моог».
Схемы лесосушильных камер с центробежными вентиляторами и с вентиляторами, расположенными в боковых циркуляционных каналах, распространены за рубежом.
К камерам с горизонтально-поперечным кольцом циркуляции относятся отечественные камеры СКД (выпускались Грибановским машиностроительным
41
заводом), ЛатНИИЛХПа, СПМ-2К, УРАЛ-72 (с аэродинамическим нагревом), а также зарубежные камеры фирмы «Sateko», фирмы «Hildebrand» (типа HD-76) и др.
Следует отметить, что высокотемпературные камеры СКД имеют неудовлетворительные технические характеристики, а также низкое качество сушки, применение их на предприятиях Минлеспрома СССР признано нецелесообразным, поэтому они далее не рассматриваются.
4.2.	КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КАМЕР
Технические характеристики современных лесосушильных камер, главным образом применяемых на предприятиях или рекомендованных к применению, строительству или выпуску (в сборном варианте), приведены в табл. 4.2. Принцип действия,' конструкция некоторых камер описываются ниже. Камеры устаревших конструкций, не удовлетворяющие современным технологическим требованиям, в справочнике не рассматриваются.
4.2.1.	Модернизированная эжекционная двухштабельная камера
На многих деревообрабатывающих предприятиях страны, особенно мебельных, применяют лесосушильные камеры эжекпионного типа. Как правило, большинство камер имеют недостаточную скорость циркуляции сушильного агента, неравномерное распределение его но штабелю, что приводит к неравномерному просыханию досок в штабеле, уменьшает производительность камер. 
Гипродревпромом был разработан типовой проект модернизированной эжекционной камеры периодического действия в строительных ограждениях. Схема камеры показана на рисунке 4.1. Камера предназначена для сушки пиломатериалов из древесины хвойных и твердых лиственных пород нормальными и форсированными режимами в паровоздушной среде. Камеры должны размещаться в отапливаемом помещении.
Камера двухштабельная; внутренние размеры, м: длина 14,0; ширина 3,1; высота от головки рельса до потолка 4,45; ширина коридора управления 3,5 м. Для обеспечения циркуляции воздуха через штабель в коридоре управления устанавливают центробежный вентилятор типа Ц4-70 № 12 с электродвигателем мощностью 22,0 кВт.
Всасывающий патрубок вентилятора соединяется непосредственно с камерой, а выходное отверстие направлено вверх. По направлению движения воздуха в воздуховодах вентиляторной установки между кожухом вентилятора и переходными нагнетательными патрубками устанавливается переключающая коробка с шибером для того, чтобы направлять воздух попеременно к правому и к левому воздухонагнетательному каналу камеры для обеспечения реверса сушильного агента по штабелю. Два воздухонагнетательных канала камеры, по длине которых через 0,5 м устанавливают сопла, составляют эжекционный узел. Выходное отверстие сопла прямоугольное размером
Рис. 4.1. Эжскционно-рсверсивная камера:
1 —центробежный вентилятор Ц4-70 № 12 с электроприводом; 2—труба вытяжная; 3 —сопло; 4—труба’увлажнитсльная; 5—трубы чугунные ребристые; 6—устройство для закладки образцов; 7—паровая раздаточная гребенка с исполнительными механизмами; 8—психрометрическое устройство; 9 —короб с шибером; 10—труба приточная; 11 — блок оборотный; 12—экраны торцовые; 13—экран камеры; 14—канал воздухона-гиетательный
4.2. Технические показатели камер периодического действия (габаритные размеры штабеля 6,5 X 1,8 X 3,0 м, для камер ВЦ-4 и СПЛК-2 высота 2,6 м)
Показатели	Сборно-металлические					В строительных ограждениях	
	УЛ-1	УЛ-2М	СПМ-2К	СПМ-1К	СП-2КП	ВК-4	СПЛК-2М
Число штабелей	1	2	4	2	24	4	2
Вместимость камеры, м3," условных пиломатериалов Годовая производительность, тыс. м3, при режиме:	15,35	30,7	61,4	30,7	368	54	30,7
в ысокотем пер атурном	3,6	7,2	13,8	6,9	—	—	-—
форсированном	1,95	3,9	7,5	3,75	45,6	6,87	3,75
нормальном	1,5	3,0	5,7	2,85	34,5	5,08	2,85
МЯГКОМ	—	—	—	—	18,5	—	—
Побудитель циркуляции агента сушки	Осевой реверсивный У12№12,5		У12№12,5		Осевой реверсивный У12№14	Осевой реверсивный У12№10	У12№12,5
Число вентиляторов	3	6	4	2	18	6	2
Установленная мощность, кВт	15,9/18,0	31,8/36	41,2	20,6	227,12	45	20,6
Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с	Регулируемая 1,5 ... 3,0 | 1,5 ... 3,5		1,5 ... 3,0	1,5 ... 3,0	1,5 ... 3,5	2,0	1,5 ... 3,0
Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м3, при режиме: высокотемпературном форсированном нормальном	32,4 26,8 42,0	26,8	20,4 28,8 30	20,4 28,8 30	22,5	—	26 33
Вид теплового оборудования	Калориферы из биметаллических труб				Биметаллические калориферы секционные	КФБ-11П	Биметаллические калориферы
Удельный расход теплоты, Гкал/м3, при режиме: высокотемпературном форсированном нормальном	0,25 0,26	0,22	0,27	0,27	0,23	—		
Габаритные размеры сушилки, м	11,825 X X 4,4 X 5,63	18,2 X X 4,4 X 5,63	11,99Х X 16,6X5,1	9,0 X X 5,98 X 5,1	22,9 X X 23,98X7,5	14,4 X X 5,7>Х 5,2	9,82 X X 6,5 X 4,46
Масса, т	10,73	18,5	56	26	—	—	—
Стоимость сушилки, тыс. р.	32	60	82,3	—	650*	—	—
Лимитная цена.
300 X 55 мм. Камера смешения образуется между нижней плоскостью воздухонагревательных каналов и экраном. Высота камеры смешения 0,6 м.
Калориферы из ребристых чугунных труб размещают иа продольных стенках камеры. На каждой стене смонтировано по 10 ниток ребристых труб, таким образом, в камере размещено 20 ниток (120 труб) с общей поверхностью нагрева 480 м2. По длине камеры ребристые трубы укладывают с уклоном 0,01 в сторону движения пара. В нижней части камеры установлены две пропарочные трубы. Штабеля экранизируют по всему периметру металлическими экранами с обоих торцов камеры, а также шторами, выполненными из термостойкой резины и прикрепленными с обеих сторон к верхнему экрану по всей длине камеры. Кроме того, в нижней части камеры по всей ее длине предусмотрены бетонные экраны.
Параметры среды регулируются автоматически системой, разработанной по рекомендациям ЦНИИМОДа [5, 31]. Для определения текущей н конечной влажности предусмотрен механический закладчик образцов в торцовой стенке камеры со стороны коридора управления.
Загрузку и выгрузку штабелей из лесосушильной камеры осуществляют без захода в глубину камеры с помощью лебедки, установленной па траверзной тележке, и трособлочной системы. Для этого в лесосушильной камере со стороны дверного проема устанавливают оборотный блок. Этот блок служит для загрузки штабелей, а при выгрузке пользуются тросом лебедки.
4.2.2.	Высокотемпературная лесосушильная камера типа СП В-62
С 1971 г. петрозаводский завод «Буммаш» серийно производил высокотемпературные металлические одноштабельные лесосушильные камеры СПВ-62 по технической документации Гипродревпрома. Камера предназначена для сушки пиломатериалов из древесины хвойных и мягких лиственных пород при высокотемпературном режиме в среде перегретого пара атмосферного давления и рекомендуется для применения на различных деревообрабатывающих предприятиях с объемом переработки древесины не более 15,0 тыс. м3 условных пиломатериалов в год.
Сушильная камера представляет собой сборную конструкцию и состоит из четырех секций — сварных стальных каркасов, обшитых изнутри алюминиевыми листами. Дверь камеры и ее торцы с обеих сторон обшиты также алюминиевыми листами. Наружная обшивка боковых поверхностей и верха камеры выполнена из стального листа, окрашенного антикоррозийной краской. Между обшивками уложена теплоизоляция из стекловолокнистых матов толщиной 100 мм.
В каждой секции смонтирована вентиляторная установка, состоящая из осевого реверсивного вентилятора серии У-12 Xs 10, укрепленного на валу с помощью втулки. Вал вентилятора размещается перпендикулярно оси камеры и опирается на два подшипника, установленные на специальных кронштейнах, находящихся снаружи камеры. Привод вентилятора осуществляется электродвигателем через клиноременную передачу. В камере установлено четыре вентилятора, которые одновременно включаются в работу. Предусмот
рено автоматическое реверсирование вентиляторов с помощью прибора КЭП-12У, смонтированного в щите управления.
Для обогрева камеры в ее верхней зоне по обе стороны вентилятора установлены пластинчатые калориферы КФС-5: в каждой секции по четыре, всего 16 с общей поверхностью нагрева 327 м2. Секции размещают на бетонном фундаменте и соединяют между собой болтами с установкой уплотняющих резиновых прокладок в стыках секций.
Камера снабжена по всей длине двумя^-п^цфорироваппыми трубами для подачи пара в камеру при пропарке пиломатериалов. Одна из средних секций имеет две приточно-вытяжные трубы, соединяющие полость камеры с атмосферой. Эти трубы установлены по обе стороны вентилятора и снабжены поворотными заслонками. Приточно-вытяжные трубы предназначены для охлаждения камеры и пиломатериалов после высокотемпературной сушки.
На задней торцовой стене камеры установлена паровая гребенка с вентилями и исполнительными механизмами, психрометрическое устройство с бачком для воды и патрубок для подключения конденсатной трубы. В этом месте в полу размещен также гидравлический затвор и вытяжная труба, которые соединены с камерой специальным патрубком, заложенным в фундаменте. Гидравлический затвор необходим для поддержания в камере атмосферного давления и ее герметизации, а вытяжная труба для удаления влаги, испаряемой из древесины.
Камера СПВ-62 с первого года освоения комплектовалась системой автоматического регулирования процесса сушки, основанной на принципе стабилизирующего регулирования температур по сухому и смоченному термометрам, разработанной и рекомендованной к применению ЦНИИМОДом. Камера СПВ-62 считалась одной из лучших отечественных конструкций и пользовалась большим спросом. В настоящее время в промышленности эксплуатируется несколько сот таких камер. Но с 1983 г. выпуск этой камеры прекращен, и взамен освоен серийный выпуск лесосушильной установки УЛ-1, имеющей лучшие технико-экономические показатели.
4.2.3.	Лесосушильиые установки УЛ-1 и УЛ-2М
НПО «Петрозаводскбуммаш» серийно изготовляет лесосушильные установки УЛ-1 и УЛ-2М, предназначенные для высушивания пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде нормальными, форсированными или высокотемпературными режимами в среде перегретого пара. Установки рассчитаны для применения на деревообрабатывающих предприятиях по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, тары и другой продукции деревообработки при объемах высушиваемой древесины до 15...30 тыс. м3 условных пиломатериалов в год. Конструкция лесосушильных установок разработана из условия размещения их внутри отапливаемого производственного помещения.
Установка УЛ-1—одноштабельная, УЛ-2М — двухштабельная (два штабеля расположены по длине сушилки). Обе сушилки полностью унифицированы (рис. 4.2). Принцип действия сушилок заключается в следующем.
47
Рис. 4.2. Схема установки УЛ-1:
1—дверь; 2—передняя панель; 3—боковая панель; 4—верхняя секция; 5—вытяжная труба; 6—гидрозатвор; 7—система пароснабжеиия; 8 — экран; 9 —увлажнительная труба; 10— биметаллический калорифер; 11— горизонтальный экран; 12—приточно-вытяжное устройство; 13—задняя панель; 14— блок датчиков (психрометр); 15—блок датчиков (пожаротушение)
Воздушный поток от вентиляторов направляется в циркуляционный канал, в котором размещены биметаллические калориферы. Проходя через калориферы, воздух нагревается до необходимого температурно-влажностного состояния и направляется в штабель пиломатериалов. В вентиляторном поме
48
щении через приточно-вытяжные трубы происходит выброс в атмосферу определенного количества отработанного воздуха и подсос свежего.
Если психрометрическая разность становится меньше заданной, то система автоматики подает команду на открытие заслонок приточно-вытяжных труб, при достижении психрометрической разности, заданной по режиму сушки, заслонки автоматически закрываются. При влаготеплообработке и при увеличенной против заданной психрометрической разности пар в камеру подается через увлажнительные трубы. Направлен^® вращения вентиляторов изменяется автоматически с помощью прибора КЭП-12У. При высокотемпературной сушке приточно-вытяжные трубы закрыты, а испаряемая влага удаляется через гидравлический затвор и вытяжную трубу.
Устройство сушилок рассмотрим на примере УЛ-1 (рис. 4.2). Лесосушильная установка представляет собой металлическую камеру, собираемую из двух боковых, двух торцевых панелей и верхней секции. Камера разделена горизонтальным экраном на сушильное пространство и пространство для размещения технологического оборудования. В сушильном пространстве размещают пиломатериалы, торцовые экраны, препятствующие перетеканию сушильного агента мимо штабеля, и оборотный блок.
В верхней секции устанавливают три осевых реверсивных вентилятора У12 № 12, 5 с индивидуальными приводами от двухскоростных электродвигателей 4A160S8/6.
Вал каждого вентилятора опирается на два радиально-сферических подшипника, установленных на кронштейнах снаружи верхней секции. В местах прохода вала через стенку секции установлены сальниковые уплотнения. Для притока свежего воздуха и выброса отработанного в верхней секции смонтировано приточно-вытяжное устройство с заслонками. Открытием заслонок управляет один исполнительный механизм. Установка снабжена системой па-роснабжения, состоящей из узла регулирования давления, пароподводящего узла, калориферов и двух увлажнительных перфорированных труб, подающих пар непосредственно в установку. Образующийся в калориферах конденсат отводится по конденсатопроводу. В пароподводящем узле (в линиях подачи к калориферам и увлажнительным трубам) установлены два регулирующих клапана с электроприводом. Система автоматического регулирования параметров среды регулирует температуру и психрометрическую разность сушильного агента приборами, серийно изготовляемыми промышленностью.
4.2.4.	Сушилка СП-2КП
На НПО «Петрозаводскбуммаш» намечена к выпуску двухкамерная сборно-металлическая сушилка периодического действия проходного типа повышенной вместимости СП-2ДП (одна камера, входящая в состав сушилки, вмещает 12 штабелей). Технический проект сушилки разработан Гипродревпро-мом по техническому заданию ЦНИИМОДа.
Сушилка предназначена для высококачественной сушки пиломатериалов различных пород древесины, в том числе пиломатериалов из лиственницы, до эксплуатационной влажности нормальными и форсированными режимами,
49
а также для сушки товарных пиломатериалов до транспортной влажности мягкими режимами.
Сушилка рекомендуется для применения на предприятиях по производству деревянных домов, столярно-строительных изделий, клееных деревянных конструкций и т. п. с годовым объемом сушки 40...200 тыс. м3 условных пиломатериалов. Может также применяться на лесопильных заводах, специализированных на производство товарных пиломатериалов
Сушилка состоит из двух четырехпутных камер периодического действия проходного типа, в каждой из которых одновременно высушивается 12 штабелей. Вместимость сушилки — 368,4 м3 условных пиломатериалов. Годовая производительность при сушке нормальными режимами — 34 500, форсированными — 45 600 м3 условных пиломатериалов.
Схема сушилки СП-2КП показана на рис. 4.3. Циркуляция сушильного агента — вертикально-поперечная, реверсивная, осуществляется осевыми реверсивными вентиляторами ЦАГИ серии У12 № 14, расположенными в верхнем циркуляционном канале. На одни штабель по длине установлено три вентилятора, т е. 12 на камеру. Электродвигатели вынесены за пределы камеры и установлены иа специальной раме. Воздушный поток от вентиляторов подается в рерхпий рециркуляционный канал, образуемый горизонтальным экраном и потолочными ограждающими конструкциями, проходит через биметаллические калориферы и попадает в вертикальный циркуляционный канал, образованный специальными вертикальными перегородками и стеновыми ограждающими конструкциями. Далее воздушный поток поступает в первые два ряда штабелей пиломатериалов, отдает часть теплоты и увлажняется. Восстановление режимных параметров агента сушки при входе его во вторые два ряда штабелей осуществляется при прохождении через биметаллические калориферы, установленные в сушильном пространстве в промежутке между двумя рядами штабелей.
В верхнем рециркуляционном канале происходит частичный выброс через приточно-вытяжные трубы в атмосферу отработанного воздуха и подсос свежего.
Регулирование параметров агента сушки и выдача команд исполнительным механизмам паровых клапанов, установленных на паровой гребенке и приточно-вытяжных трубах, автоматические. При уменьшении психрометрической разности система автоматики подает команду на открытие заслонки приточно-вытяжных труб, а при достижении психрометрической разности, за данной по режиму сушки, заслонки автоматически закрываются. Реверсирование сушильного агента через заданное время осуществляется автомати чески.
Тепловое оборудование — специальные биметаллические калориферы, установленные в верхнем рециркуляционном канале (основной калорифер) и в камере между двумя рядами штабелей (промежуточный калорифер). Отличительной особенностью камеры является раздельная регулируемая подача теплоносителя в основной и промежуточной калориферы, что позволяет более гибко регулировать параметры сушильного агента. Приточно-вытяжная система, предназначенная для удаления отработанного сушильного агента и подачи свежего воздуха, состоит из трех труб с регулируемыми заслонками.
Рис. 4.3. Сушилка пиломатериалов двухкамерная периодического действия проходного типа СП-2КП:
.—площадка обслуживания ; 2—вентиляторная установка; 3—приточно-вытяжная система; 4—металлоконструкция сушильного пространства 1 рециркуляционных каналов; 5— ограждающие конструкции; 6—~калорифер; 7—обтекатель; 8—экран; 9—дверь; 10~подштабельная тележка: и/—паропро вод
111111111111
По ширине камеры установлены три приточно-вытяжных трубы, что является отличительной особенностью системы воздухообмена в камере СП-2К.П. В известных лесосушильных камерах периодического действия системы воздухообмена состоят из двух приточно-вытяжных каналов, размещенных по обе стороны от циркуляционных вентиляторов. При этом в атмосферу удаляется смесь отработавшего агента сушки со свежим воздухом, прошедшая подогрев в одном из калориферов, что приводит к дополнительным потерям тепла с уходящим сушильным агентом.
В сушилке СП-2К.П в систему воздухообмена введен дополнительный канал, что при реверсивной циркуляции обеспечивает уменьшение потерь теплоты с уходящим сушильным агентом за счет попеременной работы пар приточно-вытяжных каналов. Для дистанционного измерения влажности штабелей пиломатериалов в процессе сушки в каждой камере устанавливаются весовые устройства.
Для равномерного распределения агента сушки по высоте штабеля в камере предусмотрен обтекатель и боковые наклонные экраны. Предусмотрены также разделительные перегородки между вентиляторами для уменьшения потерь производительности вентиляторов при их параллельной работе.
Отличительные особенности и принятые технические решения в сушилке СП-2К.П обеспечивают более экономное использование энергии по сравнению с другими отечественными сборно-металлическими камерами.
Ограждающие конструкции сушилки выполнены в панельном варианте. Откатные ворота открываются и закрываются с помощью двересдвижного механизма. Гравитационное перемещение штабелей обеспечивается установкой рельсовых путей с уклоном 1 : 180 в сторону движения. Кроме того, имеется система гидравлических тормозных и толкающих устройств для приема, остановки и перемещения подштабельных тележек с пиломатериалами.
4.2.5.	Лесосушильиая камера СПЛК-2
Гипродревпромом разработан типовой проект паровой лесосушильной камеры периодического действия СПЛК-2 (рис. 4.4) в строительных ограждениях. Проект предназначен для строительства лесосушильиых камер типа СПЛК-2 на деревообрабатывающих предприятиях, продукция которых потребляет сухие пиломатериалы из древесины как хвойных, так и твердых лиственных пород. В частности, эти камеры могут быть применены на предприятиях по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, специальной тары и т. д.
Сушка пиломатериалов в лесосушильных камерах СПЛК-2 предусматривается в паровоздушной среде с применением нормальных или форсированных режимов с температурой агента сушки до 108 °C. Технические решения, заложенные в проекте камеры, и применяемые режимы обеспечивают высушивание пиломатериалов по I и II категории качества сушки.
Типовой проект предусматривает размещение лесосушильных камер СПЛК-2 и их строительство внутри отапливаемого производственного помещения или же непосредственно на улице как отдельно стоящего сооружения. На базе типового проекта можно разрабатывать проекты лесосушильных хо-
2610	3700	3510
Рис 4.4. Камера СПЛК-2:
1 — приточно-вытяжные трубы; 2—разделительная металлическая перегородка; 3— коллектор верхний; 4—трубы чугунные ребристые; 5—дверь автоклавная; 6—откидные участки рельс; 7—коллектор ннжний; 8—экран торцовый; 9—экран-шторка поворотная; 10—экраны направляющие; И — площадка моторная; 12— вентилятор осевой реверсивный серин У № 12 с электроприводом; 13— психрометрическое устройство; 14—паровая раздаточная гребенка с исполнительными механизмами
зяйств и цехов различной мощности, в проекте представлены варианты возможных технологических планировок лесосушильных хозяйств, оснащенных лесосушильными камерами типа СПЛК-2.
Лесосушильная камера представляет собой строительную коробку, выполненную из кирпича и железобетона. Камера по длине разделена металлической перегородкой на две части: сушильное пространство и вентиляторное помещение. В сушильном пространстве размещают высушиваемый пиломатериал, тепловое оборудование, направляющие экраны и оборотные блоки. Объем сушильного пространства рассчитан на загрузку двух штабелей, загрузка и выгрузка которых производится по рельсовым путям, расположенных параллельно. В вентиляторном помещении размещают вентиляторную установку, устройство для установки датчиков, приточно-вытяжные, увлажнительные, паровые и конденсатные трубы. Для обеспечения доступа в вентиляторное помещение в металлической перегородке устраивают две дверцы.
Для обеспечения циркуляции агента сушки по высушиваемому пиломатериалу в торцовой части камеры по ее оси на удлиненных поперечных валах устанавливают два осевых реверсивных вентилятора ЦАГИ серии У-12 № 12,5. Вентиляторы располагают друг над другом, заполняя внутренний габаритный размерило высоте. Для привода вентиляторов устанавливают трехскоростные электродвигатели, с помощью которых возможно изменять объем циркулирующего агента сушки на различных этапах сушки пиломатериалов. Удачно выбранное месторасположение и конструкция привода вентиляторов позволяют устанавливать лесосушильные камеры в едином блоке без каких-либо разрывов между ними.
Конструкция вентиляторов, позволяющая изменять попеременно направление воздушного потока, и их компоновка внутри камеры гарантируют равномерное распределение агента сушки как по ширине, так и по высоте штабелей. Равномерное распределение агента сушки по длине штабелей обеспечивается за счет циркуляционных каналов переменного сечения и направляющих экранов, установленных в начале этих каналов. Переменное сечение циркуляционных каналов образовано продольными кирпичными стенками определенной конфигурации.
Для обеспечения в камере необходимых температурно-влажностных параметров агента сушки в сушильном пространстве устанавливают калорифер с увлажнительной системой. Калорифер состоит из трех рядов чугунных двухметровых ребристых труб, установленных вертикально. Два ряда труб устанавливают вдоль продольных стен сушильной камеры, а третий ряд — в промежутке между штабелями. Подача пара в калорифер и возврат конденсата происходят через раздаточную паровую гребенку и конденсатную систему, установленные на торцовой стене и на полу со стороны коридора управления.
Увлажнительная система представляет собой две пары перфорируемых труб, установленных вертикально на вводах в главные нагнетательные каналы. Подача пара в увлажнительные трубы предусмотрена через раздаточную паровую гребенку.
Для обеспечения минимальной утечки агента сушки через торцы сушильных штабелей и под штабелями стационарно установлены металлические и бетонные экраны, высота основных циркуляционных каналов перед штабе-
лями принята на отметке +300 мм. Для полной ликвидации утечки агента сушки через зазор, образующийся между потолочным перекрытием и верхом штабелей в период их усадки, установлены поворотные шторки с устройством для их управления. Перед загрузкой и выгрузкой штабелей из камеры шторка поднимается к потолочному перекрытию с помощью тросика и блочной системы. После установки штабелей ручка тросика снимается с фиксаторного штырька, а шторка ложится на верх штабелей и под действием собственного веса перекрывает сечение по всей Длдйе камеры между потолочным перекрытием и верхом штабелей.
Для герметизации дверных проемов применены металлические одностворчатые двери автоклавного типа и откидные участки рельс, обеспечивающие герметизацию дверных проемов по всему периметру.
В типовой лесосушильной камере предусматривается автоматическое регулирование параметров сушильного агента: температуры и психрометрической разности. Управление вентиляторами предусматривается со специального щита.
Лесосушильная камера СПЛК-2 отвечает современным требованиям к лесосушильной технике и обладает следующими преимуществами: хорошей аэродинамической схемой, которая обеспечивает равномерное распределение агента сушки по объему штабелей; возможностью максимально использовать производительность вентиляторной установки и устранять пересушку досок торцовой части за счет установок направляющих экранов по периметру штабелей; возможностью изменять объем циркулирующего агента сушки и устанавливать оптимальные скорости воздуха по высушиваемому пиломатериалу на различных этапах в пределах от 1,5 м/с до 3,0 м/с.
Гипродревпромом разработан также типовой проект модернизированной камеры СПЛК-2М, отличающийся от СПЛК-2 некоторыми конструктивными изменениями.
4.2.6.	Металлическая двухкамерная сушилка СПМ-2К
По технической документации, разработанной Гипродревпромом, на Ижевском экспериментальном механическом заводе Минлеспрома СССР с 1979 г. выпускается паровая металлическая двухкамерная сушилка типа СПМ-2К, по принципу действия и назначению аналогичная камере СПЛК-2.
Сушилка представляет собой отдельное здание, рассчитанное для размещения на открытой площадке, и состоит из двух камер периодического действия, отапливаемых коридора управления и лаборатории (рис. 4.5).
Камеры, входящие в состав сушилки СПМ-2К, могут устанавливаться внутри отапливаемого производственного помещения. В этом случае в комплект поставки не входят элементы коридора управления, лаборатории и кровельных панелей.
Ограждающие конструкции коридора управления и лаборатории выполнены в виде несущих стеновых и кровельных панелей. Панели трехслойные с каркасом из холодногнутых профилей и утеплителей из полужестких минераловатных плит. С внутренней стороны панели обшиваются плоскими алюминиевыми листами или листами из нержавеющей стали, с внешней стеновые
55
16580,
Рис. 4.5. Схема сушилки СПМ-2К:
/ — щит управления и щиты вентиляторов; 2 — лаборатория; 3 — щит регуляторов; 4 -психрометрическое устройство; 5— колорифер; 6— отопительно-вентиляционная систем т, 7 — поворотный экран; 8— вытяжная труба; р — одностворчатая дверь; 10— приточновытяжная труба; // — гидравлический затвор; /£ —вентилятор; 13 — паровая раздаточная гребенка; 14 — поворотный блок; 15 — штабель
панели обшиваются гофрированными алюминиевыми листами, а панели покрытия — плоскими стальными листами.
Кровля сушилки — рулонная из четырех слоев рубероида на битумной мастике с уклоном в сторону коридора управления. Рулонный ковер располагается по настилу из досок, которые укладываются по деревянным брусьям.
Отопление коридора управления — воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией, а лаборатории — отопительным прибором.
Система отопления и вентиляции состоит из следующих основных узлов: вентиляционной камеры, выполненной из утепленных панелей; калориферов КФСО-4 с паровыми трубами и запорной арматурой; оребренной трубы для установки ее в лаборатории; вентилятора Ц4-70 № 4 с электродвигателем (N = 0,8 кВт, п = 1360 мин-1); воздуховодов, соединяющих вентиляционную камеру с коридором управления и лабораторией; крышного вентилятора КЦ4-90 № 4.
56
Управление системой отопления и вентиляцией осуществляется со щита управления, установленного в лаборатории. Предусматривается 100 %-ная заводская готовность всех узлов и деталей, изготавливаемых из металла, и комплектация необходимыми приборами, оборудованием и материалами.
На месте установки необходимо подготовить фундамент, осуществить монтаж сушилки, возвести кровлю над ней, подключить сушилку к наружным коммуникациям и выполнить определенные строительные и отделочные работы. Материалы, необходимые для возведения кровли и выполнения строительных и отделочных работ, в комплект заводской поставки не входят.
При испытании и приемке опытного образца сушилки СПМ-2К проведены опытные сушки, в результате которых установлено, что фактическая производительность сушилки соответствует проектной, качество сушки пиломатериала соответствует I—II категории.
57
По результатам испытаний ведомственная комиссия отметила, что сушилка СПМ-2К по своей конструкции, технологичности в изготовлении и эксплуатационным качествам соответствует лучшим современным образцам.
С освоением производства сушилок СПМ-2К на Ижевском экспериментальном механическом заводе предусматривалась ее дальнейшая унификация.
В частности, по требованию заказчика завод может изготавливать и комплектовать лесосушильные блоки с одним пунктом управления (с одной лабораторией) на базе двух или трех сушилок СПМ-2К.
На многих предприятиях деревообрабатывающей промышленности по требованию технологии производства сушильные хозяйства целесообразно размещать в отапливаемом производственном здании. Для реализации указанной возможности двухштабельная камера, входящая в состав сушилки СПМ-2К, может изготавливаться как самостоятельная единица, полностью укомплектованная необходимыми приборами и системой автоматики. Этой камере присвоена марка СПМ-1К.
4.2.7.	Двухштабельная камера СПМ-1К
Камера состоит из пяти цельносборных металлических секций. Передняя представляет собой сварную конструкцию прямоугольной формы, закрытую с одного из торцов дверями. Каркас секции состоит из швеллерного и уголкового проката, закрытого изнутри стальным листом, защищенного антикоррозийным покрытием или листами из нержавеющей стали. Снаружи стены обшиты алюминиевым листом. Пространство между обшивками заполнено теплоизоляционным материалом — минеральной ватой. Секция имеет две одностворчатые двери автоклавного типа. Для герметичного уплотнения дверей применяется полосовая термостойкая резина, которая закладывается в специально загнутый листовой профиль, приваренный к каркасу секции. Двери закрываются с помощью двух штурвалов и штанги. На секции в зоне дверного проема установлены два конечных выключателя, блокирующих работу вентиляторов при открытых дверях. В секции установлены два оборотных блока и биметаллический калорифер.
Средняя секция конструктивно выполнена аналогично передней, но не имеет дверей и оборотных блоков. Камера имеет две средние секции. Промежуточная секция конструктивно выполнена аналогично средней, но дополнительно снабжена разделительной перегородкой и отверстиями для установки датчиков.
Вентиляторная секция — наиболее ответственный узел камеры. Ее корпус в плане представляет собой равнобокую трапецию. В секции установлены два осевых реверсивных вентилятора серии У-12 К» 12,5, расположенных друг над другом на поперечных валах. Подшипниковые узлы вынесены за пределы внутреннего пространства секции и расположены в специальных карманах. На наружном торце секции смонтирована паровая гребенка, включающая в себя клапаны с исполнительными механизмами, вентили и манометры. Места прохода вентиляторных валов и паровых труб имеют специальное сальниковое уплотнение. На скошенных боковых стенах установлены приточно
58
вытяжные трубы, имеющие в верхней части заслонки с исполнительным механизмом.
Сочленение секций и герметичность внутренней оболочки камеры обеспечиваются сваркой. С внешней стороны камеры промежутки между секциями закрывают алюминиевыми накладками и крепят винтами. Эти промежутки предварительно заполняют стекловатой.
Лесосушильная камера в собранном виде представляет собой металлический короб, разделенный по длине на две ^аецг: сушильное пространство и вентиляторное помещение (см. рис. 4.5).
В сушильном пространстве находятся высушиваемый материал, тепловое оборудование, направляющие экраны и оборотные блоки. Объем этого пространства рассчитан на загрузку двух штабелей. В вентиляторном помещении размещают вентиляторную установку, тепловое оборудование с разводкой трубопроводов, устройства для установки датчиков.
В качестве привода вентиляторов применены трехскоростные электродвигатели. Соединение вентиляторов с электродвигателями осуществляется через шкивы и клиноременную передачу. В качестве теплового оборудования в камере устанавливают специальные биметаллические калориферы. Общая поверхность нагрева составляет около 450 м2.
Для обеспечения равномерного температурного поля в камере 55 % общей поверхности нагрева калорифера устанавливается в вентиляторном помещении, а 45 % — в сушильном пространстве, в промежутке между штабелями.
Камера оснащена увлажнительной системой и приточно-вытяжными трубами. Увлажнительная система состоит из двух пар труб, установленных вертикально на выходе из вентиляторного помещения в сушильное пространство. Эти трубы по всей длине имеют отверстия, через которые пар подается непосредственно в камеру.
Устройства для установки датчиков размещены в торцовой части камеры на входах в главные нагнетательные каналы. В работающей камере в зависимости от направления воздушного потока один из иих автоматически отключается.
Для удаления отработанного воздуха и подачи в камеру свежего воздуха в торцовой части камеры со стороны коридора управления размещают две приточно-вытяжные трубы с регулирующими заслонками. Эти трубы соединены с вентиляторным помещением специальными патрубками, равномерно распределенными между собой по высоте камеры. Камера оснащена гидравлическим затвором, с помощью которого в камере поддерживают атмосферное давление. Влага, испаряемая из древесины при высокотемпературном процессе сушки, удаляется через гидравлический затвор.
В конструкции гидравлического затвора и месте его установки предусмотрена система для сбора образующегося конденсата.
Для уменьшения утечки агента сушки мимо сушильных штабелей в камере устанавливаются стационарные и поворотные экраны. Стационарные экраны загораживают торцы штабелей, а поворотные ликвидируют утечку агента сушки через зазор, образующийся между потолочным „ перекрытием и верхом штабелей в период их усадки.
59
Для механизации загрузки штабелей в камере со стороны дверных проемов устанавливают поворотные блоки. Выгрузка штабелей из камеры может производиться с помощью траверсной тележки, автопогрузчиком или специальной лебедкой.
Лесосушильная камера оснащена системой автоматики, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки и управление электродвигателями вентиляторных установок. Регулятор позволяет поддерживать заданные значения режимных параметров по температуре и психрометрической разности.
Работу электродвигателей вентиляторов в автоматическом режиме обеспечивает командный электропневматический прибор КЭП-12У, меняющий направление вращения вентиляторов через каждый час, с промежутком во времени между отключением вентиляторов и включением их в другом направлении 90... 120 с.
Камера СПМ-1К предназначена для установки внутри отапливаемого производственного помещения и рекомендуется для любых деревообрабатывающих предприятий с объемом переработки древесины не более 30...60 тыс. м3 условных пиломатериалов в год.
4.2.8.	Камера Гипродрев-ЛТА (ВК-4)
Камера ВК-4 относится к современным камерам периодического действия, выполненным в строительных ограждениях. Схема камеры приведена на рис. 4.6. Опытные образцы этих камер эксплуатируются на деревообрабатывающем заводе им. С. Халтурина в Ленинграде и на других предприятиях. Камера ВК-4 предназначена для сушки пиломатериалов из древесины хвойных и лиственных пород до эксплуатационной влажности в паровоздушной среде нормальными и форсированными режимами по II категории качества сушки.
На базе камеры ВК-4 разработан типовой проект ТП 411-2-176.86 шестикамерного блока с мощностью до 40 тыс. м3 условных пиломатериалов в год при применении форсированных режимов.
Здание лесосушильной камеры выполнено из монолитного железобетона, утепленного газосиликатными блоками по ГОСТ 5742—76. Каждая камера вмещает четыре штабеля (два по ее длине, два по ширине), загрузка и выгрузка которых производится по рельсовым путям.
Для нагревания агента сушки в камере применяют пластинчатые калориферы КФС-11, расположенные в верхнем рециркуляционном канале, и ребристые чугунные или биметаллические трубы, расположенные между штабелями. Производительность камеры при форсированных режимах около 6800 м3 условного материала в год.
Циркуляция агента сушки осуществляется при помощи шести реверсивных вентиляторов У-12 № 10. По сравнению с камерами УЛ-1 и УЛ-2М аэродинамические характеристики данной камеры несколько хуже. Если камеры УЛ-1 и УЛ-2М имеют три вентилятора У-12М № 12,5 на один штабель, то в камере Гипродрев — ЛТА также три вентилятора, но меньшего номера (У-12 № 10). При этом агент сушки от этих трех вентиляторов циркулирует через
60
Рис. 4.6. Схема камеры ВК-4:
/ — одностворчатая дверь; 2—съемное вентиляторное устройство; 3—трубы ребристые (промежуточный калорифер); 4—приточно-вытяжная система; 5~основной калорифер; 6—подштабельная тележка; 1—блок психрометрический
два штабеля, расположенные по ширине камеры, что повышает сопротивление движению агента сушки. По данным межведомственных испытаний, средняя скорость агента сушки через штабель 1,7 м/с. Хотя в камере установлены наклонные боковые экраны, наблюдается неравномерное распределение скорости агента сушки по высоте штабеля: внизу штабелей скорость в среднем на 0,6 м/с меньше, чем вверху (скорость замеряли на выходе из второго штабеля). Коэффициент использования потока 60 %. Это свидетельствует о неудовлетворительном экранировании разрывов между штабелями, между штабелями и ограждениями.
Отличительной особенностью камеры является конструкция вентиляторного узла, представляющего собой съемный вентиляторный блок. Привод вентилятора осуществляется от электродвигателя посредством цепной передачи. Хотя вентиляторный узел может быть легко заменен, привод посредством цепной передачи необходимо- отнести к конструктивным недостаткам данной камеры, так как цепные передачи при больших скоростях, особенно в условиях лесосушильных камер, работают неудовлетворительно. Следует учесть и то, что такие вентиляторные блоки промышленность не производит.
61
К недостаткам камеры Гипродрев-ЛТА с точки зрения аэродинамики можно отнести недостаточную ширину (675 мм) бокового циркуляционного канала между штабелем и боковой стеной камеры, что приводит к неравномерности распределения агента сушки по высоте штабеля.
4.2.9.	Сушилка Урал-72
В деревообрабатывающей промышленности для сушки небольших объемов пиломатериалов некоторое применение нашли камеры периодического действия с аэродинамическим подогревом сушильного агента. В таких камерах теплота на нагревание материала и сушку создается за счет аэродинамических потерь в циркуляционной системе камеры, где с большой скоростью циркулирует поток сушильного агента, создаваемый центробежным вентилятором, ротор которого установлен в камере. Одной из первых камер такой конструкции была камера ПАП-32. Однако качество сушки пиломатериалов в ней было неудовлетворительным (в основном из-за отсутствия реверса и
Рис. 4.7. Камера Урал-72-2СМ:
—электродвигатель; 2—редуктор; 3—вентилятор; 4—жалюзийная заслонка; 5—исполнительный механизм; 6—ограждение;»./—штабель; 8—дверь; 9—приторцовый]экран; U)—приточная вентиляция; 11—вытяжная вентиляция; /2—шибер
62
неравномерного распределения скоростей потока сушильного агента по штабелю) .
СвердНИИПдрев разработал более совершенную конструкцию камеры с аэродинамическим подогревом сушильного агента — Урал-72-2СМ, которую серийно выпускает Ижевский экспериментальный механический завод.
Камера предназначена для сушки по II—III категории качества пиломатериалов, идущих на изготовление столярно-строительных изделий. Устройство камеры поясняется схемой иа рис. 4.7.
Центробежный вентилятор специальной конеЯзукции нагнетает воздух в циркуляционный контур, где за счет аэродинамических потерь в роторе вентилятора и потерь на преодоление гидравлического сопротивления кинетическая энергия сушильного агента превращается в тепловую эвергию.
Схема камеры Урал-72-2СМ принципиально отличается от камеры ПАП-32 тем, что в ней выше аэродинамические и технико-экономические показатели: улучшено распределение сушильного агента по объему штабеля путем установки специальных экранов, обеспечен реверс сушильного агента (имеются специальные заслонки в циркуляционном канале). Испытания камеры показали, что она обеспечивает удовлетворительное качество сушки в том случае, если в процессе нагрева и сушки подается пар на увлажнение. Поэтому рекомендовано оснастить выпускаемые камеры специальным увлажнительным устройством, так как на ряде предприятий, где камера применяется, отсутствует технологический пар.
Камера Урал-72-2СМ рекомендуется к применению на предприятиях с небольшим объемом деревообработки, например в леспромхозах.
4.3.	СХЕМЫ ЗАРУБЕЖНЫХ КАМЕР
Одной из первых высокотемпературных металлических камер в СССР была применена камера периодического действия фирмы «Valmet». Аналог этой камеры—рассмотренная выше камера СПВ-62. Однако камера фирмы «Valmet», выполненная без наклонных боковых экранов, имеет более значительную неравномерность распределения скорости агента сушки по высоте штабеля по сравнению с камерой СПВ-62. Технические характеристики камеры «Valmet» (табл. 4.3) уступают показателям камеры СПВ-62.
Фирма «Sateko» выпускала одноштабельные металлические высокотемпературные камеры. Схема камеры показана на рис. 4.8, ее технические характеристики приведены в табл. 4.3. Принцип действия и конструкция камеры аналогичны рассмотренным выше отечественным камерам СПЛК-2, СПМ-1К.
Западногерманской фирмой «Hildebrand» разработан целый ряд камер периодического действия с осевыми вентиляторами на поперечных валах. На рис. 4.9 представлена схема лесосушильной камеры НД-78К, которая служит модулем для построения нескольких типоразмеров камеры. Циркуляция агента сушки осуществляется от осевого вентилятора Ns 10, который насажен непосредственно на вал электродвигателя. Электродвигатель имеет специальное исполнение и может эксплуатироваться при температуре до ПО °C. Мощность электродвигателя 5,5 кВт, частота вращения 750 мин-1. .На один штабель длиной 7 м устанавливают три вентилятора.
63
4.3. Техническая характеристика некоторых зарубежных камер периодического действия
Показатель	Фирма «Моог»	«Valmet» (высокотемпературная	«Hildebrand» НД-78К	«Sateko»	Фирма «Schilde» типа SH-11	Фирма «Bollman» типа НТ-70М КВ—S	Блок камер фирмы «Fexima»
Размеры (длина X ши-	27,0 X	6,25 X	17 6 X	7,5 X	19Х	12,5 X	13 х
рииа X высота), м	X 8,5 X 6,3	X 1,7X3,25	X 4,8 х 3,2	X 3,8 X 2,8	X 6,5 X 4,5	X 3,4 X 3,35	X 29 X 7,8
Размеры загружаемых	6,5 X	6,0 х	7,0 X	6,5 X	6,0 X	6,0 х	4,6 X
штабелей (длина X ширина X высота), м	X 2,4 X 3,0	X 1,2 X 2,08	X 1,5 X 1,5	X 2,0 X 2,0	X 1,6 X 2,4	X 1,4 X 2,8	X 1,6 X 3,2
Число штабелей	8	1	4	1	6	4	4 в камере (20 в блоке)
Вместимость камеры, м3 условных пиломатериалов	160	6,4	31,6	11,1	60,0	40,7	206 (блока)
Годовая производительность, м3 условных пиломатериалов	14 000	1 700	3 680*	2 300	11 000 *	4 300	7 840 **
Тип калорифера Вентиляторы:	Ребристые трубы	Пластинчатые	Биметаллические трубы	Пластинчатые	Биме	таллические т	рубы
ЧИСЛО	11	5	7	1	9	6	2 в камере (10 в блоке)
тип	Осевой		Центробежный		Радиальный (центробежный)	Осевой	Осевой № 10
Скорость сушильного на выходе из штабеля, м/с	1,34	—	1,5	—	—	—	1,4
Установленная мощность электродвигателей, кВт	30	7,5	21	7,5	45	9,0	55 иа блок
* При сушке форсированными режимами.
** При сушке мягкими режимами.
Рис. 4.8. Камера фирмы «Sateko»:
/ — вентилятор; 2—калорифер; 3—электродвигатель; 4 — штабель; 5—экран
Рис. 4.9. Камера НД-78К фирмы «Hildebrand»:
Канал притока свежего воздуха; 2—электродвигатель; 3 —вентилятор; 4—обтекатель; J калорифер; 6 —канал выброса отработанного воздуха; 7—увлажнительная труба; 8— штабель; 9—экран
Штабель формируют из двух пакетов сечением 1,5 X 1,5 м по высоте. При размещении двух штабелей (шириной 1,5 м) по ширине камеры реверсирование движения агевта сушки не предусмотрено, что является недостатком аэродинамической схемы. В данной камере, как и в камерах других типов с верхним расположением вентиляторов, выпускаемых этой фирмой, делают обтекатели ложного потолка для плавного поворота агента сушки.
В качестве нагревательных устройств применяют калориферы из биметаллических ребристых труб. Камеры по этой схеме изготавливаются различной длины от 4,6 до 27,9 м. Предусмотрен также вариант камеры проходного типа. По такой же схеме изготовляются камеры и с центробежными вентиляторами. В табл. 4.3 дана техническая характеристика двухпутной четырехштабельной камеры типа НД-78К.
Канадская фирма «Моог» считает оптимальной конструкцию камеры периодического действия с осевыми вентиляторами на продольном валу, расположенными в верхнем циркуляционном канале вдоль оси камеры.
На рис. 4.10 представлена схема двухпутной камеры периодического действия проходного типа фирмы «Моог». Камера имеет 11 реверсивных вентиляторов № 18, которые насажены на один общий продольный вал. Частота вращения вентилятора — 340 мин-1. Мощность электродвигателя привода вентилятора 30 кВт. Система экранов направляет поток агента сушки поперек штабеля. Данная камера имеет значительную ширину бокового циркуляционного канала между штабелем и боковой стеной камеры. Ширина канала составляет 40 % от высоты штабеля, что предопределяет равномерное распределение агента сушки по штабелю. По данным ЦНИИМОДа, при средней скорости циркуляции агента сушки по штабелю соСр=1>34 м/с и среднем квадратическом отклонении 6 = 0,33 м/с вариационный коэффициент составляет V = 24,6 %. Отечественная камера ЦНИИМОД-23 имеет аналогичную схему циркуляции. Ширина бокового циркуляционного канала между штабелем и боковой стеной камеры составляет только 20,% от высоты штабеля, что явно недостаточно для равномерного распределения скорости воздуха по высоте штабеля.
В камере фирмы «Моог» нагревательная система, размещенная по обеим сторонам вентиляторов, состоит из продольных рядов ребристых труб. Между штабелями расположена нагревательная система в виде продольных гладких труб. Общая площадь нагрева калориферов 590 м2. Данная камера вмещает восемь штабелей размером 6,5 X 2,4 X 3,0 (длина X ширина X высота), ее производительность около 14 000 м3 условных материалов в год.
Фирмой «Моог» разработан вариант камеры повышенной вместимости. Схема камеры аналогична схеме, представленной на рис. 4.10, но исключены калориферы между штабелями. Число вентиляторов прежнее-. Число штабелей доведено до 10. Размеры штабеля увеличены и составляют 6,5X2,85X4,27 м (длина X ширина X высота). Мощность привода увеличена до 55 кВт. Данная камера проходного типа. Двери камеры откатные со смотровым окном. Передвижение дверей механизировано.
В этих камерах наряду с сушкой экспортных пиломатериалов можно осуществлять высококачественную сущку до эксплуатационной влажности пиломатериалов, идущих на внутреннюю переработку. Применение камер про-
66
Рис. 4.10. Камера фирмы «Моог»:
/ — калорифер; 2—приточно-вытяжная вентиляция; 3 —вентилятор; 4 — калорифер промежуточный; 5—штабель; 5—экран
Рис. 4.11. Камера SH-11 фирмы «Schilde»:
/~увлажинтельная труба; 2,8 — обтекатели; 3— калорифер; 4—канал выброса отработан-Оог° возлУха; 5—вентилятор; 6—электродвигатель; 7—канал притока свежего воздуха; у—экран; W—штабель
3*
Рис. 4.12. Камера с центробежным вентилятором фирмы «Hildebrand»:
/ — канал выброса отработанного воздуха; 2—электродвигатель; 8—канал притока свеже го воздуха; 4—вентилятор; 5—штабель; 6—промежуточный калорифер; 7 — обтекатель;
8—увлажнительная труба; 9 —калорифер
ходного типа обеспечивает технологичность потоков в сушильных цехах, перерабатывающих значительные объемы пиломатериалов.
В последнее время за рубежом все большее распространение получают камеры периодического действия с центробежными вентиляторами. Такие камеры производят в Югославии, Чехословакии, ФРГ.
На рис. 4.11 представлена схема двухпутной камеры периодического действия SH-11 с центробежным вентилятором, разработанной западногерманской фирмой «Schilde». Камера вмещает шесть^табелей — три по длине и два по ширине. Размеры штабеля (длина X ширина X высота): 6Х1.6Х2.4 м. На рнс. 4.12 представлена схема трехпутной камеры фирмы «Hildebrand». Отличительная особенность этой камеры — промежуточный калорифер между вторым и третьим штабелями (по ходу агента сушки). Эта камера вмещает шесть штабелей: два по ее длине и три по ширине. Размеры штабеля: (длинах ширинах высота) 6Х 1.4 X 3,45 м. Как правило, в камерах такого вида на один штабель по длине устанавливают три вентилятора. Для плавного поворота агента сушки на ложном потолке делают обтекатель. Камеры данного вида могут быть изготовлены проходными. По аналогичной схеме фирма «Hildebrand» разработала камеру непрерывного действия с позонной циркуляцией. При правильных соотношениях геометрических размеров в данной камере можно получить довольно равномерное распределение скорости агента сушки по высоте штабеля.
К достоинствам камер данного вида можно отнести простоту конструкции привода и хорошие условия его эксплуатации. К недостаткам — отсутствие реверса направления циркуляции агента сушки и малый коэффициент полезного действия вентилятора.
За рубежом находят также распространение камеры с вентиляторами, расположенными в боковых рециркуляционных каналах. На рис. 4.13 представлена схема камеры HT-70MKB-S западногерманской фирмы «Bollman». Камера двухпутная (ширина колеи 800 мм), четырехштабельная. Штабель формируется из двух пакетов размером 1,4 X 1,4 X 6,0 м.
Для нагревания агента сушки используют 12 секций биметаллических калориферов. Теплоносителем служит пар давлением до 0,5 МПа. Характерной особенностью теплового оборудования этой камеры является то, что на каждую секцию калориферов устанавливают индивидуальный конденсатоотводчик, расположенный непосредственно в сушильном пространстве.
Увлажнение сушильного агента осуществляется при помощи впрыскивания холодной воды. Вода насосом (под давлением 0,4...0,6 МПа) подается в распределительный трубопровод и распыляется через форсунки, установленные напротив каждого вентилятора.
Свежий воздух в камеру поступает через четыре канала диаметром 200 мм, закрывающихся заслонками при помощи исполнительного механизма. Выброс отработанного воздуха осуществляется через три канала сечением 400 X 200 мм, не имеющих заслонок.
Рис. 4.13. Камера HT70MKB-S фирмы «ВоКтап»:
вы®Роса отработанного воздуха; 2—штабель; 8—калорифер; 4—увлажнительная труоа, 5 вентилятор; в—электродвигатель
69
Регулирование температуры и влажности воздуха происходит при помощи электронного регулятора «ТРОМАТИК УШ-Д-1». Контроль за температурой агента сушки ведут при помощи ртутных термометров, установленных в одном блоке с термометрами для регулирования.
Циркуляцию воздуха в камере обеспечивают шесть осевых вентиляторов № 10 (число лопастей 7, диаметр ступицы 400 мм). Вентиляторы установлены около нижней половины штабеля. Привод вентиляторов — от электродвигателей мощностью 1,5 кВт, при частоте вращения 720 мин-1, установленных на боковой стене камеры. Ступицы вентиляторов непосредственно насажены на валы электродвигателей. Вентиляторы засасывают агент сушки из нижней половины штабелей и нагнетают его через калорифер в верхнюю половину штабеля. При выходе из иее агент сушки проходит через калориферы, установленные у противоположной стенки камеры, и вновь поступает в нижнюю половину штабеля.
В камерах данного вида в штабеле создается два взаимно противоположных потока сушильного агента. Это ухудшает равномерность распределения его по высоте штабеля и является причиной существования в штабеле зон, где циркуляция сушильного агента практически отсутствует. Еще один недостаток камер этого вида — отсутствие реверса сушильного агента.
В Чехословакии выпускают серию камер с центробежными вентиляторами, аналогичных по конструкции камерам фирмы «Hildebrand». На рис. 4.14 представлены схемы компоновок различной вместимости. Камеры различаются числом путей по ширине, высотой штабеля и числом штабелей по длине. За модуль в этих схемах приняты одно- и двухштабельные камеры по ширине. При этом на каждый штабель по длине устанавливаются три центробежных вентилятора. Представленные на рис. 4.14 схемы позволяют получить камеры с вместимостью штабелей от 7 до 135 м3 и с годовой производительностью от 500 до 42 тыс. м3 и более.
Камеры выпускаются в алюминиевом исполнении и оснащены системами автоматического управления. По данным ЧСФР, удельный расход пара составляет в камерах типа KWC 1,9 кг/кг испаряемой влаги, а удельный расход электроэнергии — 0,243 кВт-ч/кг испаряемой влаги. Для всех рассмотренных выше схем камер присуща продольная закатка штабелей по рельсовым путям. Однако имеются камеры периодического действия и с поперечной закаткой штабелей.
На рис. 4.15 дана схема блока сушильных камер, поставляемых фирмой «Fexima» (Финляндия). Блок состоит из пяти камер периодического действия с поперечной закаткой штабелей. Камеры предназначены для сушки пиломатериалов из древесины хвойных и лиственных пород до эксплуатационной влажности 7...8 %. В каждой камере размещается четыре штабеля длиной 4,6 м, высотой 3,2 м, шириной 1,6 м. Загрузка и выгрузка штабелей производится автопогрузчиком, а перемещение их — на подштабельных швеллерах по роликовым конвейерам.
Камеры сборно-металлические тупикового типа. Каждая камера снабжена дверью, которая открывается и Закрывается с помощью подъемно-сдвижного устройства, снабженного лебедкой с ручным приводом. В каждой камере установлены два осевых реверсивных вентилятора № 10 с приводом от двух-
70
Рис. 4.14. Камера ЧСФР:
а—общий вид: б,в—поперечные разрезы малоемкостных камер KWBI1 и KWB12; г—поперечные разрезы среднеемкостных камер KWC12; д— поперечные разрезы крупноемкостных камер KWD12
скоростных электродвигателей, установленных непосредственно в камере в верхнем рециркуляционном канале.
Воздухообмен происходит через две приточно-вытяжные трубы, снабженные регулируемыми заслонками. Система теплоснабжения двухконтурная. Пар поступает в паровой теплообменник мощностью 1,2 МВт, в котором происходит нагрев воды, служащей теплоносителем в биметаллических калориферах лесосушильных камер. Для увлажнения сушильного агента в камерах исполь-
71
Рис. 4.15. Блок сушильных камер фирмы <Fexima»:
£—вентилятор; 2—приточно-вытяжные трубы; 3—трубопроводы; 4—штабель; 5—лаборатория; 6—калорифер; 7—двересдвижиое Устройство
зуют воду, распиливаемую через форсунки, установленные по дне на камеру в верхнем рециркуляционном канале.
Материал внутренней и наружной обшивки ограждений лесосу-шильиых камер, составленных из строительных панелей, — нержавеющая сталь.
Максимальная температура сушильного агента в камере 65 °C, что ограничивает ее применение только сушкой пиломатериалов и заготонок мягкими режимами. Производительность блока камер по результатам испытаний около 8000 м3 условных пиломатериалов в год.
Управление и регулирование процессом сушки в камерах осуществляется с помощью вычислительной техники: лаборатория имеет щит управления с компьютером, дисплеем и принтером. Главный недостаток этой системы — регулирование ведется по заданной программе изменения температур по сухому и смоченному термометрам во времени. В СССР типовые режимы по таким программам для различных пород и толщин пиломатериалов отсутствуют, так как стандартные режимы сушки ориентированы на текущую влажность древесины.
К недостаткам камер также относятся следующие: недостаточная скорость циркуляции через штабеля (около 1,4 м/с); неравномерность потока сушильного агента по высоте штабеля; неудачное расположение датчиков температуры в камере, так как они не отражают фактических температур сушильного агента в штабелях; неэффективность системы увлажнения водой;
72
слишком низкая допустимая температура сушильного агента (65°C); системы механизации загрузки и выгрузки штабелей, перемещения дверей не отвечают современным требонаниям.
Глава 5
КАМЕРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
5.1. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
При массовой сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности на лесопильных предприятиях в основном применяют камеры непрерывного действия. Онн могут также использоваться для сушки пиломатериалов, идущих на столярно-строительные изделия, тару, сельхоз- и вагоностроение и т. п.
В камерах непрерывного действия, загруженных постоянно, материал перемещается по мере высушивания от загрузочного к разгрузочному концу. Процесс сушки в них протекает непрерывно. Если в камерах периодического действия режим сушки изменяется но времени, оставаясь в данный момент одинаковым для всего объема камеры, то в камерах непрерывного действия состояние воздуха изменяется по их длине, оставаясь в каждой зоне камеры постоянным во времени.
Схемы циркуляции сушильного агента в камерах непрерывного действия условно можно разделить на трн группы.
В первую, наиболее распространенную группу, входят камеры с противоточной схемой циркуляции. Сушильный агент, заданные параметры которого (температура н степень насыщенности) обеспечиваются подготовкой тепловентиляционным оборудованием, последовательно проходя один за другим все штабеля в направлении, противоположном направлению перемещения штабелей, постепенно увлажняется и охлаждается. Таким образом, создаются определенные параметры сушильного агента в разных зонах. Ко второй группе относятся камеры с многократной подготовкой сушильного агента (многозон-ныё камеры) н тепловентиляторпом оборудонанни. При такой схеме перед поступлением в любую из зон сушильный агент обязательно проходит тепловентиляторное оборудование, в котором и создается режим для каждой зоны.
В третью группу входят камеры со схемой циркуляции сушильного агента, содержащей элементы схем первой и второй групп. В камерах третьей группы сливаются несколько потоков сушильного агента в один или разделяется один поток на несколько перед поступлением его в определенные сушильные зоны. Эти камеры имеют схемы циркуляции, при которых изменение параметров сушильного агента, подаваемого н определенные сушильные зоны, определяется и режимом работы теплонентиляторного оборудования и тепломассообменом н штабелях.
Камеры с противоточной схемой циркуляции. Из камер с противоточной Схемой наиболее часто встречаются камеры с вертикальным кольцом циркуля
73
ции сушильного агента и поперечным перемещением штабелей в камере. В Советском Союзе с такой схемой применяют отечественные камеры НБ-1, НБ-2, ЦНИИМОД-49, ЦНИИМОД-56, СП-5КМ и несколько типов камер финской фирмы «Valmet». За рубежом, кроме Финляндии, применяются камеры с такой схемой циркуляции в ФРГ, Швеции и других странах.
В противоточных камерах режим сушки по длине камеры, а следовательно, произнодительность камер и качество высушиваемых пиломатериалов зависят от количества циркулирующего воздуха, от скорости сушильного агента по штабелям.
На основе многочислеввых исследований рекомендуется при сушке хвойных пиломатериалов и пиломатериалов других быстросохнущих пород с влажностью более 30 % скорость сушильного агента по штабелю выбирать в пределах 2...4 м/с, а при сушке от 30 %-ной до конечной влажности в пределах от 1,5 до 2,5 м/с [2J. Эти скорости являются оптимальными для интенсивной сушки пиломатериалов с учетом энергетических затрат. Поэтому ряд современных камер непрерывного действия имеют в разных зонах разные скорости сушильного агента.
В связи с тем, что камеры непрерывного действия могут применяться для сушки как топкцх, так и толстых пиломатериалов, которым требуется для поддержания режима разное количество циркулирующего воздуха, то рекомендуется при расчетах принимать скорость воздуха по материалу 3...4 м/с, при этом целесообразно камеры снабжать устройствами для регулирования количества воздуха.
В камерах с противоточной циркуляцией в загрузочной зоне неравномерность распределения потока по высоте штабеля может привести к пересыханию досок, расположенных в верхней части штабеля, что увеличивает разброс конечной влажности. Поэтому при разработке камер необходимо обеспечить равномерность распределения потока сушильного агента по высоте штабеля н загрузочном конце камеры.
Одним из недостатков действующих противоточных камер является низкий коэффициент полезного использования воздушного потока (табл. 5.1), который определяется долей сушильного агента Гшт, проходящего по материалу через штабеля, по отношению к общему количеству воздуха Ув, подаваемого циркуляционными вентиляторами.
Низкий коэффициент использования объясняется наличием «паразитного» потока сушильного агента в зазорах между ограждениями и штабелями. Необходимо уменьшать эти зазоры и надежно экранировать.
В камерах Valmet-З (с высотой штабеля 5 м) коэффициент полезного использования несколько выше (т|в = 0,7), чем н других противоточных камерах, но все же не является оптимальным. Для снижения энергетических затрат, повышения КПД циркуляционной системы коэффициент полезного использования потока должен быть не ниже 0,8. Кроме того, конструкция камер должна исключать условия, способствующие пересыханию торцов штабеля относительно его середины. Для этого необходимо уменьшить температуру и скорость сушильного агента в приторцовых зонах. И, наконец, оснонное требование, которое предъявляется к циркуляционным системам лесосушильных камер, это создание условий для поддержания заданных температурно-влаж-
74
5.1. Аэродинамические показатели камер непрерывного действия
Камера	Средняя скорость сушильного агента в штабеле *, м/с	Среднее квадратическое отклонение скорости, м/с	Вариационный коэффициент, %	Коэффициент полезного использования потока, %
ЦНИИМОД-49	1,2	О.ЗМ?	43	0,30
НБ-1 (НБ-2)	1,4	0,37	27	0,40
1СП-5КМ	2,3	0,47	20	0,39
Valmet-2	1,9	0,49	26	0,38
Valmet-2 (пиломатериалы толщиной 22 мм)	1,6	0,59	37	0,42
Valmet-З с повышенной высотой штабелей (прокладки толщиной 32 мм)	2,5	0,4	23	0,70
* Определена при сушке пиломатериалов толщиной 50 мм, уложенных на прокладки толщиной 25 мм.
костных параметров сушильного агента и процессе сушки. Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно кратко сформулировать следующие общие требонання к системе циркуляции сушильного агента.
1.	Количество циркулирующего сушильного агента, т. е. и его средняя скорость н противоточных камерах непрерывного действия определяется степенью насыщенности сушильного агента на выходе из штабелей на загрузочном конце камеры и должна находиться в пределах 1,5...4 м/с. При создании нескольких зон средняя скорость сушильного агента в них должна быть дифференцирована: в зонах с пиломатериалами с влажностью более 30 % скорость должна быть и пределах 2—4 м/с, в зонах с пиломатериалами с влажностью менее 30 °/о скорость может быть в пределах 1...2 м/с.
2.	В связи с различным требуемым количестном сушильного агента н процессе сушки в зависимости от характеристики материала и применяемых режимов привод циркуляционных вентиляторов должен быть регулируемым, чтобы можно было изменять частоту оборотов.
3.	Напранление движения сушильного агента в штабеле пиломатериалов должно быть горизонтальным, поперек штабеля.
4.	Конструкция камеры должна обеспечивать равномерное распределение сушильного агента по штабелям с требуемыми параметрами (температурой, степенью насыщенности и скоростью).
5.	Отклонение температуры сушильного агента во фронтальной плоскости штабеля от средней не должно превышать +3°. Во фронтальной плоскости штабеля отклонение разности температур сухого и смоченного термометров от средней, характеризующей степень насыщенности сушильного агента, не должно превышать ±1 °C.
6.	Вариационный коэффициент скорости сушильного агента в центральной части штабеля не должен превышать 0,2.
75
7.	В противоточных камерах непрерывного действия в крайних зонах штабеля относительно центральной средняя скорость сушильного агента должна быть меньшей, что может быть достигнуто путем установки прнторцовых экранов.
8.	Кроме циркуляционной системы, большое влияние на работу камер оказывает конструкция примененного нагревательного устройства. Тепловая мощность камеры, г. е. количество тепловой энергии, передаваемой в единицу времени агенту сушки или непосредственно материалу, зависит от характеристики нагревательного устройства, параметров энергоносителя, режима, периода сушки и других факторов. Эта величина, как правило, непостоянна во времени и определяется и стадии проектирования камеры для расчетных условий сушки. Тепловая мощность камеры должна быть достаточной для создания режимных параметрон агента сушки в любой из периодов процесса и, в общем случае, должна покрывать расходы тепла на прогрев материала, испарение из него нлаги, а также потери тепла через ограждения.
9.	Тепловая мощность камер с паровыми или водяными калориферами при прочих равных условиях определяется параметрами теплоносителей: температурой воды и давлением пара. В камерах непрерывного действия теплоносителем, как правило, является горячая или перегретая вода. Большинство калориферов, применяемых в лесосушильных камерах, рассчитаны на рабочее давление теплоносителя 0,6...0,8 МПа.
10.	Рекомендуются следующие нормы удельной поверхности нагрева в зависимости от тепловой эффективности применяемых калориферов: для камер непрерывного действия, работающих по мягким режимам сушки 2...4 м2 на I м3 вместимости камеры; для универсальных камер непрерывного действия, работающих на мягких, нормальных и форсированных режимах 4...6 м2.
II.	Для экономии тепловой энергии камеры непрерывного дейстния должны оснащаться рекуператорами тепла отработавшего сушильного агента.
12.	Тепловая защита ограждений лесосушильных камер должна удовлетворять основному требованию: на внутренней поверхности ограждений не должно происходить конденсации паров. Водяной пар вместе с органическими кислотами, конденсируясь на поверхности ограждений, быстро разрушает их. При разработке конструкции наружных стен и потолка камеры необходимо исходить из того, чтобы коэффициент теплопередачи их не превышал 0,6 Вт/м2 град.
Камеры с многократной подготовкой сушильного агента. В отличие от камер с противоточной циркуляцией сушильного агента и поперечной загрузкой штабелей камеры, имеющие схемы с многократной подготовкой сушильного агента в тепловентиляционном оборудовании (или, как их часто называют, камеры с позопной циркуляцией сушильного агента), распространены значительно меньше.
Из этой группы в Сонетском Союзе находят некоторое применение камеры с горизонтальной позонной циркуляцией, например конструкции ЛатНИИЛХП. В камере (рис. 5.1) установлено четыре центробежных вентилятора, которые создают по длине камеры два кольца циркуляции сушильного агента. При перемещении штабеля на очередное место направление движения сушильного агента меняется на обратное. За время сушки направление
Рис. 5.1. Схема камеры ЛатНИИЛХП:
1 — ограждение; 2 — вентилятор; 3 — привод вентилятора; 4— калорифер; 5 — штабель;
6—зона загрузки; 7— штора; 8 — зона выгрузки; 9— механизм перемещения штабелей
движения сушильного агента по штабелю меняется 4 раза, таким образом обеспечивается реверсивность циркуляции, основное назначение которой — снизить перепад конечной влажности по ширине штабеля.
При проектиронании этой камеры предполагалось, что два кольца циркуляции сушильного агента будут автономны и в каждом из них будет поддерживаться свое состояние сушильного агента, причем отсутствие больших скоростей в приторцовых зонах штабеля приведет к снижению пересыхания торцов штабеля и уменьшению брака от растрескивания. Испытания, однако, показали, что автономность потоков не сохраняется, в результате режим сушки не соблюдается и камера дает много брака, а также большую неравномерность сушки, вызванную неравномерностью циркуляции, вариационный коэффициент скорости достигает 100 %.
Построенные камеры требуют модернизации в направлении обеспечения постоянных по всему штабелю температурно-нлажностных и скоростных параметров сушильного агента. Рекомендуется эксплуатировать их как камеры периодического действия, поддерживая постоянным состояние сушильного агента по длине камеры и регулируя его по времени. За рубежом камеры с подобной схемой циркуляции сушильного агента, но с применением осеных вентиляторов, имеются н ФРГ.
Ряд зарубежных фирм применяют многозонные камеры с продольным перемещением штабелей и вертикальными кольцами циркуляции сушильного агента. В таких камерах (рис. 5.2) вентиляторы и калориферы размещаются в рециркуляционном канале, расположенном над сушильной зоной.
Каждый вентилятор обслуживает определенную зону по длине камеры, в которой путем регулирования притоков свежего воздуха и подачи теплоносителя в калориферы антоматически поддерживается заданный режим сушки. Отработанный сушильный агент отсасывается только в загрузочном конце камеры. Поэтому циркуляция сушильного агента не является строго вертикальной, а имеет вертикально-винтовой характер. Для уменьшения разброса конечной влажности по ширине штабеля в камерах финской фирмы «Sateko», шведской фирмы «Flaktfabriken» и западногерманской фирмы «Hildebrand» используют реверсивные осевые вентиляторы, периодически изменяющие
77
Рис. 5.2. Схема миогозонной камеры с вертикальными кольцами циркуляции сушильного агента:
1—вентилятор; 2—ограждение; 3—теплорекуператор; 4—калорифер; 5—штабель
направление движения сушильного агента в штабеле на противоположное.
Основное преимущество камер непрерывного действия с многократной подготовкой сушильного агента перед противоточными камерами состоит в возможности создания оптимального режима сушки с прогревом пиломатериала после загрузки в камеру, а также с кондиционированием и охлаждением пнломатериалон перед выгрузкой из камеры, при этом становится реальным обеспечение рациональных скоростей сушильного агента в штабеле (уменьшающихся по величине в процессе сушки). Вторым преимуществом является возможность обеспечения реверсивной циркуляции сушильного агента для снижения разброса конечной влажности по ширине штабеля.
Недостатками этих камер по сравнению с противоточными являются: необходимость установки большого количества тепловентиляционного оборудования, рассредоточенного по всей длине камеры; значительная длина камеры; высокое аэродинамическое сопротивление циркуляционного контура из-за большого числа поворотов, сужений и расширений, числа прохождений калориферов; значительно меньшая относительная полезная площадь, занятая штабелями (из-за больших площадей, отведенных на поворотные (распределительные) каналы); значительная длина воздуховодов, обеспечивающих подвод отработавшего агента сушки и отвод нагретого свежего воздуха от тепло-рекуперационного аппарата; более сложная система регулирования температурно-влажностных параметров сушильного агента.
Камеры со схемами циркуляции сушильного агента, использующими разделение потока сушильного агента или слияние нескольких потоков в один. В таких камерах непрерывного действия становится реальной нозможность обеспечения рациональных режимов сушки и, в частности, оптимальных скоростей сушильного агента.
Одной из первых таких камер является камера с зигзагообразной циркуляцией сушильного агента ЦНИИМОД-32 (рис. 5.3), которая содержит сушильную зону с зигзагообразными боковыми стенками и расположенный над ней рециркуляционный канал, связанный с сушильной зоной несколькими окнами, разнесенными по длине камеры. В такой камере по мере нысыхания пиломатериала при перемещении штабеля из одной зоны в другую темпера-
78
тура сушильного агента возрастает, а его влажность и скороеть уменьшаются. Кроме того, направление движения сушильного агента в штабеле после каждого перемещения из зоны в зону меняется на противоположное. Такая схема циркуляции потока сушильного агента создает условия для интенсивной высококачественной сушки пиломатериалов. Однако проведенные аэродинамические испытания вскрыли и имеющиеся недостатки камеры ЦНИИМОД-32.
Основной недостаток действующих камер — это низкая средняя скорость сушильного агента (0,7 м/с), обусловленная небольшой мощностью привода вентилятора и значительными перетечками сушильного агента в зазорах между штабелями и ограждениями (коэффициент полезного использования потока 0,48). Из-за большого числа поворотов, даже при таких низких скоростях, вариационный коэффициент скорости, характеризующий неравномерность распределения скоростей по штабелю, равен 34 % Кроме того, отсутствие какого-либо смесительного устройства в районе дополнительного подвода сушильного агента отрицательно сказывается на перемещении сливающихся потоков: прошедшего два штабеля и поступающего из рециркуляционного канала. Это создает условия для пересыхания верха штабеля по сравнению с низом, так как сушильный агент, поступающий из рециркуляционного канала в верхнюю часть штабеля, имеет более высокую температуру и более низкую влажность, чем сушильный агент, прошедший уже два штабеля и поступающий в нижнюю часть следующего штабеля.
Но даже при устранении отмеченных недостатков аэродинамики камеры с зигзагообразной циркуляцией сушильного агента будут проигрывать противоточным камерам в отношении аэродинамического сопротивления циркуляционного контура (нз-за большого числа поворотов) и в отношении полезного заполнения производственных площадей штабелями.
В 1966 г. шведская фирма «Flaktfabriken» запатентовала камеру с противоточно-прямоточной схемой циркуляции сушильного агента (рис. 5.4). Первые противоточно-прямоточные камеры с вертикальными кольцами циркуляции сушильного агента, построенные в Швеции и Норвегии, показали преимущества и недостатки этого типа камер. Как указывает фирма «Flaktfabriken», основное преимущество этих камер заключается в нозможности автоматического регулиронания температурно-нлажностных параметрон сушильного агента в зависимости от скорости сушки во второй зоне.
Рис. S.4. Камера с противоточно-прямоточной циркуляцией сушильного агента фирмы <Flaktfabriken»:
1 — вентилятор; 2—калорифер; 3—ограждение; 4—теплорекуператор; 5—штабель
80
к преимуществам этого типа камер по сравнению с противоточными можно отнести то, что направление движения сушильного агента в штабеле при перемещении его из одной зоны в другую меняется на противоположное, что способствует снижению разброса конечной влажности по ширине штабеля. Снижению разброса конечной влажности способствует также повышенная по сравнению с противоточными камерами влажность сушильного агента в конце сушки.
К недостаткам этого типа камер следует" ЙтИести значительно увеличенную (по сравнению с противоточными) длину камеры, а также отсутствие регулирования расхода сушильного агента в зонах, что затрудняет поддерживание оптимальных параметров сушильного агента в загрузочном и разгрузочном концах камеры.
Противоточно-прямоточные камеры с регулируемым расходом сушильного агента в зонах в 1960-х гг. выпускала фирма «Ewemaskiner». В камерах этой фирмы зоны в процессе сушки разделены экраном, а скорости сушильного агента регулируются при помощи заслонок, изменяющих аэродинамическое сопротивление циркуляционных контуров.
Общим недостатком камер с противоточно-прямоточной циркуляцией сушильного агента является отсутствие возможности использования оптимальных режимов сушки, т. е. режимов с постоянно повышающейся в процессе сушки жесткостью. Схема двухзонной камеры с поперечной загрузкой штабелей, использующей режимы с повышающейся в процессе жесткостью, предложена ЦНИИМОДом (а. с. 595606. — БИ № 8, 1978). В такой камере (рис. 5.5) в рециркуляционном канале установлены два тепловентиляционных узла, создающих два кольца циркуляции сушильного агента. Вентилятор, установленный перед окном, соединяющим рециркуляционный канал с центром камеры, обеспечивает движение сушильного агента только по зоне, где расположены пиломатериалы с высокой влажностью, а второй вентилятор продувает сушильный агент по всем штабелям.
Созданный между зонами разрыв и установка в районе подвода дополнительного сушильного агента специальных средств формирования потока, например щелевых сопел, должны обеспечивать перемешивание сливающихся
Рис. 5.5. Двухзонная камера с противоточной циркуляцией сушильного агента:
1—теплорекуператор; 2—дополнительный тепловентиляционный узел; 3-*-основной тепло вентиляционный узел; 4—ограждение; 5—двери; 6—штабеля пиломатериалов с влажностью менее 30 %; 7—щелевые сопла с регулируемым расходом сушильного агента; 8—штабеля пиломатериалов с влажностью 30 %
81
5.2. Технические характеристики камер непрерывного действия
Показатель	ЦНИИМОД-32 * (ТП 411-2-34-70*	Газовая на древесном топливе **	ЦНИИМОД-49 **	СП-5КМ
Внутренние размеры, м (длина X X ширина X высота)	—	36,7 X X 2,6 X 5,6	24 X 6,85X5,08	31 X X 7,2 X 5,20
Объем камеры, м3	730	—	978,0 (с коридором управления)	1160,0
Размеры загружаемых штабелей, м (длина X ширина X высота)	6,5 X 1,8 X 2,6	6,5 X X 1,8 X 2,6	6,5 X 1.8 X 2,6	7|Х 1,8X3,0
Число штабелей в камере	7	5	11	14 ***
Габаритный объем всех штабелей в камере, м3	219,9	152,0	335,0	529,2
Вместимость камеры, м3 условных пиломатериалов (в зоне сушки)	93,2	65,7	150,0	154,0
Тип калорифера	Пластинчатый КФБ-8	—	Пластинчатый КФБ-9	КМС 10
Поверхность нагрева, м2 Вентиляторы:	290	—	640	382
Блок «Valmet»	Блок «Valmet» с повышенной высотой штабелей	Блок СП-5КМ-3 и СП-5КМ-1
22 X X 7,2 X 5,0	32X7X8,1	40 X 35 X 7,0
860.0	1814,0	—
7X1,8X3,0	6,8 X 2,05 X 5,0	6,6 х 1,8 X 3,0
10	12	12 + 2 в зоне влаготепло-обработки
352,8	836,4	500
154,0	367	184,8 + (30,8)
Ope6pei	1ные трубы	Биметаллические оребренные трубы
562		
ЧИСЛО J	1	1	3	3	3	3	3 + 4 в зоне влаготепло-обработки
тип;	Осевой У 12 № 16	Ц-9-57 № 16	В № 12	ВО-11А	Осевой		Осевой
Установленная мощность электродвигателей, кВт	22	75	54	66	39	66	90
Расчетная производительность вентилятора, м3/ч	—	—	40 000	60 000	65 000	70 000 ... 90 000	60 000 ... 90 000
Годовая производительность камеры, м3 условных пиломатериалов	10 000 (при нормальном режиме)	6 500	20 400 (при форсированном режиме)	8 400	8400	17 500	14 600 — мягкие режимы (с учетом отсека влаго-теплообра-ботки) 25 000 — нормальные режимы 32 000 — форсированные
Число	камер в блоке	—	—	5	5	6	5 Я	5
Годовая производительность блока, м3 условных пиломатериалов			102 000 (форсированные режимы)	42 000 (мягкие режимы)	50 500 (мягки	94 000 • е режимы)	73 000 — мягкие 125 000 — нор мальиые 160 000 — форсированные
*	Ранее действовавший ТП411-2-34-71 включает пять камер непрерывного действия по типу ЦНИИМОД-32 и две камеры СПВ-62. Общая производительность сушильного отделения 56 тыс. м3 условных пиломатериалов в год (в переработанном Гипродревом типовом проекте блок именуется СП-5КМ-2КП) - Характеристики даны для камеры непрерывного действия.
*	* Типовые проекты отсутствуют. Техническая документация на блок ЦНИ14МОД-49 имеется в Гипродреве.
*	** Из них по два штабеля в аванкамерах.
потоков с целью создания равномерного температурно-влажностного поля сушильного агента по высоте штабеля. Таким образом, при постоянно увеличивающейся жесткости режима в процессе сушки и скорости сушильного агента в штабеле они будут рациональными, т. е. при высокой влажности пиломатериала будут большими, нежели при низкой влажности пиломатериалов.
Кроме того, изменением расхода сушильного агента через центральное окно создается возможность регулирования температурно-влажностных параметров сушильного агента не только на загрузочном и выгрузочном концах, но и в центре камеры.
Общим недостатком двухзонных камер является усложнение конструкции относительно однозонных противоточных камер за счет создания разрыва между зонами и обеспечения перемешивания сливающихся потоков.
В промышленности используют в основном противоточные камеры непрерывного действия. Схемы и конструкции некоторых отечественных и зарубежных камер, применяемых в СССР, рассматриваются в следующем разделе, а технические характеристики камер приведены в табл. 5.2.
5.2. СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ КАМЕР
5.2.1. Камеры в строительных ограждениях
Первыми паровоздушными камерами непрерывного действия, применяющимися на лесопильных заводах, были камеры с естественной циркуляцией типа Некар и Грум-Гржимайло.
Камеры с естественной циркуляцией просты по устройству, не сложны в обслуживании, не требуют расхода электроэнергии. Но главные недостатки — низкая удельная производительность и неравномерность просыхания материала по объему штабеля не позволили им в дальнейшем широко распространиться. Для нового строительства камеры непрерывного и периодического действия с естественной циркуляцией давно уже не рекомендованы. А на тех предприятиях, где имеются действующие камеры такого типа, следует провести их реконструкцию с переводом камер на принудительную циркуляцию сушильного агента.
Камеры с противоточной принудительной циркуляцией в строительных ограждениях были разработаны ЦНИИМОДом совместно с Гипродревом в нескольких вариантах. Первыми из них были камеры типа ЦНИИМОД-24 и ЦНИИМОД-25.
В однопутной камере длиной 35 м размещаются по длине пять штабелей. В камерах нет подвала, а вентиляторы и калориферы расположены в верхнем рециркуляционном канале. Применяют осевой вентилятор серии У № 12. Калориферы в камерах ЦНИИМОД-25 из ребристых чугунных труб, а в ЦНИИМОД-24 — пластинчатые.
Основной недостаток камер типа ЦНИИМОД-25/24 — необходимость укладки пиломатериалов в штабеля со шпациями, что связано с продольным перемещением воздуха вдоль материала. Этот способ укладки штабелей более сложен, затруднена механизация формирования штабелей. Кроме того, наблюдается значительная неравномерность просыхания досок по объему шта-
84
белен. Как показали результаты испытаний, отклонения влажности в отдельных зонах по длине штабеля могут достигать 5...7 %, то же наблюдается и в поперечном сечении штабеля.
Значительна'?! часть вышеуказанных недостатков камер с противоточной циркуляцией была устранена в сушильных камерах с продольно-зигзагообразной реверсивной циркуляцией типа ЦНИИМОД-32 (см. рис. 5.3). Камеры этого типа построены и эксплуатируются на многих лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях страны. Но, как отмеСад&ь выше, эти камеры также имеют ряд принципиальных недостатков и нуждаются в реконструкции для обеспечения интенсивной и равномерной циркуляции сушильного агента по штабелям.
Наиболее распространены камеры непрерывного действия с поперечным перемещением штабелей вследствие их сравнительной простоты, рациональной схемы циркуляции и большой производительности.
Основной конструктивный вариант таких камер в строительных ограждениях — камера типа ЦНИИМОД-49 (рис. 5.6). Камера имеет сравнительно небольшой длины туннель (24 м), в котором размещены 10... 11 штабелей с поперечной укладкой относительно оси камеры. Циркуляцию воздуха осуществляют три осевых вентилятора, работающие параллельно и расположенные в верхнем рециркуляционном канале (электродвигатели установлены в коридоре управления). Воздух нагревают пластинчатые калориферы. Воздух циркулирует по материалу от загрузочного конца камеры к загрузочному прямолинейно вдоль прокладок в штабеле. Режимы сушки применяются как мягкие, так и нормальные н форсированные.
Недостатки камеры: неравномерное просыхание досок по длине штабеля (пересыхание торцов); неравномерное распределение воздуха по высоте штабеля; количество воздуха, проходящего по материалу, не регулируется в зависимости от его характеристики.
По схеме камеры ЦНИИМОД-49 спроектированы и другие варианты. Например, камера ЦНИИМОД-56. отличающаяся некоторыми конструктивными деталями (типом вентилятора, механизацией передвижения штабелей). В камере ЦНИИМОД-56 возможно применение форсированных режимов сушки. В некоторых вариантах камер для перемещения штабелей применены роликовые шины в камерах и на траверсных тележках.
Гипролеспром спроектировал по этой схеме камеры НБ-1 и НБ-2. Эти камеры имеют более длинный туннель (36 м), в котором размещается ^штабелей размерами 6,5 X 1>8 X 2,6 м (НБ-1). В рециркуляционном канале расположены четыре осевых вентилятора № 12 и пластинчатые калориферы.
Камеры НБ-1 и НБ-2 предназначены для сушки однородных партий хвойных пиломатериалов при нормальных или форсированных режимах. Штабеля пиломатериалов укладывают на три тележки и перемещают по шести рельсовым путям. Коридор управления размещен вверху со стороны загрузочной части камеры. Двери состоят из двух половин, которые сдвигаются в стороны специальным механизмом.
Камеры НБ-1 и НБ-2 построены и эксплуатируются на ряде предприятий страны. Однако широкого распространения они не получили в основном из-за неудовлетворительного качества сушки. Испытания камер показали, что при
85
Рис. 5.6. Камера ЦНИИ МОД-49:
/ — вентилятор; 2—привод вентилятора; 3—вытяжной канал; 4 —паропровод; 5—увлажнительная труба; 6—калорифер; 7 — дверное полотно; S—роликовый конвейер; 9—штабеля
такой длине туннеля не обеспечиваются необходимые параметры режима, недостаточно количество циркулирующего воздуха по штабелям, а его распре-ление неравномерно.
5.2.2. Сборно-металлические камеры
Начиная с 1965 г. на лесопильно-деревообрабатывающих комбинатах отрасли, особенно на вырабатывающих экспбртйые пиломатериалы, стали строить камеры непрерывного действия заводского изготовления в сборно-металлическом исполнении. Первыми типами таких камер были блоки камер финской фирмы «Valmet». Поэтому в данном разделе дап краткий обзор некоторых зарубежных камер.
Камера «Valmet-1». Финские камеры «Valmet» по принципу работы, схеме и основным конструктивным признакам аналогичны камерам ЦНИИМОД-49. Выпускают камеры из шести блоков. Общий вид камеры показан на рнс. 5.7.
Камеры предназначены для сушки мягкими режимами хвойных пиломатериалов, главным образом экспортных, до транспортной влажности. В камере размещают 10 штабелей габаритными размерами (длина X ширина X высота) 7 X 1,8X3 м, перемещающиеся на шинах по роликам.
Воздух тремя осевыми вентиляторами, расположенными в верхнем циркуляционном канале, проходя пластинчатые калориферы, направляется в разгрузочный конец камеры, проходит через все штабеля и возвращается по циркуляционному каналу к вентиляторам. В камере применяют режимы с температурой не более 55 °C, и это позволило разместить электродвигатели привода вентиляторов непосредственно в камере.
Воздухообмен (приток свежего и выброс отработавшего воздуха) осуществляется через специальный теплообменный аппарат — рекуператор. Свежий
Рис. 5.7. Схема камеры фирмы «Valmet»:
/—Штабель; 2—роликовый конвейер; 3—двери; 4—коридор управления; 5—скруббер; 6— теплорекуператор; 7—канал свежего воздуха; 8—канал отработавшего воздуха; 9—вентилятор; 10—калорифер
Рис. 5.8. Схема камеры СП-5КМ:
/ — аванкамера в загрузочном конце; 2—вытяжной канал; 3— теплорекуператор; 4 — приточный канал; 5—ограждение; 6 —вентилятор; 7—калорифер; S—коридор управления; 9— аванкамера в разгрузочном конце; 10—штабеля пиломатериалов
воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого основными циркуля-ционными вентиляторами, проходит через теплообменные трубки, через которые отсасывается ‘теплый воздух вспомогательным вентилятором, и поступает в камеру через приточную трубу. При невысокой температуре сушильного агента, когда требуется интенсивный воздухообмен между камерой и атмосферой, подогрев свежего воздуха в рекуператоре позволяет экономить 10...15 % тепловой энергии на сушку. Опыт эксплуатации камер «Valmet» показал, что в них обеспечивается качественная сушка товарных пиломатериалов до транспортной влажности.
Рассматриваемая схема камеры «Valmet» относится к наиболее распространенным типам камер непрерывного действия с противоточной схемой циркуляции сушильного агента и вертикальным кольцом циркуляции при поперечном перемещении штабелей в камере. За рубежом по такой схеме, кроме Финляндии, выпускали камеры также в Швеции и ФРГ.
Камеры СП-5КМ. На рис. 5.8 показана схема противоточной камеры непрерывного действия типа СП-5КМ. Сборно-металлический блок из пяти камер выпускал завод «Ижтяжбуммаш». СП-5КМ — камера непрерывного действия с противоточной циркуляцией агента сушки и поперечным перемещением штабелей. Предназначена для сушки мягкими режимами до транспортной влажности хвойных экспортных пиломатериалов. Камера по основным характеристикам аналогична камерам «Valmet».
Здание сушильного блока монтируют из металлических панелей, устанавливаемых иа чугунные шины по бетонным фундаментам. Внутренние поверхности панелей покрывают антикоррозионной краской; наружную обшивку стеновых панелей, откатных ворот и кровлю выполняют нз листового алюминия гофрированного профиля. Наружные стеновые и потолочные панели утепляют минераловатными матами.
Особенностью камеры являются аванкамеры для предварительного прогрева штабелей пиломатериалов со стороны загрузки, а также для кондиционирования и частичного остывания высушиваемых пиломатериалов со стороны выгрузки.
Аванкамеры отделены от сушильной зоны подъемными шторными воротами, что позволяет закатывать и выкатывать штабеля из камеры при опущенных шторах без нарушения режима сушки.
Штабель формируют из двух пакетов, уложенных друг на друга на межпакетных прокладках. Штабеля вдоль камер перемещаются по роликовому конвейеру из пяти рядов роликовых шин, установленных с уклоном по ходу движения. Штабеля по камере транспортирует цепно-штанговый механизм, позволяющий соблюдать промежутки между .штабелями в местах установки штор и дверей.
Циркуляция сушильного агента осуществляется тремя осевыми вентиляторами, расположенными вместе с электродвигателями в рециркуляционном канале. Для нагревания сушильного агента установлены восемь калориферов КСМ-10, теплоносителем в которых служит перегретая вода, подаваемая насосной установкой. Вода подогревается паром в теплообменнике. Режимные параметры сушильного агента в разгрузочной части камеры поддерживаются на заданном уровне автоматическими регуляторами. Для использования тепла отработанного воздуха камеры оборудованы рекуперационными установками.
Как уже отмечалось, основное отличие камер СП-5КМ от «Valmet» — наличие аванкамер. Однако конструкция их не лишена и недостатков. Отсутствие тепловентиляционного оборудования в отсеке кондиционирования (в разгрузочном конце) не позволяет проводить конечную тепловлагообработку и обеспечивает лишь медленное охлаждение высушенных штабелей.
В аванкамере со стороны загрузки отработанный сушильный агент перед поступлением в теплорекуператорную установку сначала проходит два штабеля, установленных в зоне нагрева пиломатериала. Такое техническое решение прогрева штабелей, поступающих в камеру, неудачно по следующим причинам: камеры СП-5КМ предназначены для использования только мягких режимов сушки, поэтому в зоне нагрева сушильный агент имеет низкую температуру при высокой влажности, что способствует поражению пиломатериала древесными грибами; проходя штабеля, отработанный сушильный агент охлаждается, в теплорекуператорной установке отдает свежему воздуху значительно меньшее количество тепла (из-за уменьшения перепада температур), т. е. снижается эффективность использования нагревательных поверхностей теплорекуператорной установки.
В процессе эксплуатации камер СП-5КМ выявился ряд других конструк тивных недостатков камеры (неудачные конструкции механизмов закатки и выкатки штабелей, шторных дверей и т. п.), поэтому необходима их модернизация.
Камера «Valmet» с повышенной высотой штабеля. На некоторых лесо-пильно-деревообрабатывающих предприятиях эксплуатируются новые финские камеры «Valmet» (рис. 5.9), отличающиеся от прежних повышенной высотой штабелей. Эти камеры входят в состав так называемых линий сушки, поставляемых комплектно. Сборно-металлические лесосушильные камеры, входящие в состав блока, поставляет фирма «Valmet» блоками по 5, 10 или 15 камер.
В блоке из пяти камер две специализированы на сушке тонких досок толщиной до 32 мм включительно. В этих камерах установлены более мощные калориферы и вентиляторные установки. В трех камерах сушат пилома-
89
Рис. 5.9. Схема кам ерь? «Valmet», входящей в состав линии сушки:
а—продольный разрез; б—поперечный разрез;
1 — штабель; 2—теплоре-куперационная установка;
3 —вентиляторная установка; 4—система циркуляции горячей воды; 5— калориферы; 6—устройство для установки датчиков; 7 — устройство для пожаротушения; 8—под-штабельная тележка; 9— гидравлическое остановочное устройство; 10—рельсовый путь; 11— дверь; /2—подъемно-перемещаю-щее устройство; 13—регулирующая заслонка
териалы толщиной более 32 мм (сушить тонкие доски не рекомендуется). Калориферы и вентиляторные установки этих камер имеют меньшую мощность.
Все стены здания собирают на болтах из стальных элементов размерами приблизительно 2,9 X 7,7 м, толщиной 200 мм. Герметичность достигается с помощью специального резинового уплотнителя, прижимаемого болтами. В местах, где стена граничит с наружным воздухом, выполняют теплоизоляцию из листов минеральной ваты путем укладки-вд на наружной поверхности элементов. Наружную поверхность обшивают профильной листовой сталью, которую прикрепляют к горизонтальным металлическим балкам. Элементы стен укладывают на стальную опорную конструкцию, прикрепленную анкерными болтами к фундаменту. Часть опорной конструкции остается в бетоне фундамента.
Верхний потолок собирают из элементов, ширина которых равна ширине стеновых элементов, и крепят болтами. Различаются они между собой тем, что потолочные элементы обшивают листовой сталью только со стороны камеры. Горизонтальный экран, отделяющий сушильную зону от рециркуляционного канала, монтируют из гнутых профильных балок и стягивают болтами. Стропила кровли в месте соединения потолочных и стеновых элементов опираются на колонны, находящиеся в каждой стене. На стропилах закрепляют профильные стальные листы.
Каждая камера имеет с разгрузочного и загрузочного концов двери каркасного типа. Сварная рама дверей изготовлена из профильного листового алюминия. Снаружи двери обшивают пропитанными под давлением сосновыми пиломатериалами толщиной 20 мм, а с внутренней покрывают алюминиевыми листами. Дверь собирают из двух секций и крепят болтами. Внутри двери теплоизолированы щитами из стекловаты толщиной 100 мм. Дверь собственной массой прижимается к дверному каркасу. По периметру притвора двери уплотнены разрезанным вдоль резиновым шлангом, прикрепленным к дверным косякам болтами, что значительно облегчает замену его при ремонте. Двери снабжены подъемно-передвижным устройством с электрогидравличе-ским приводом. Подъемно-передвижное устройство перемещается по швеллерам, расположенным над дверями.
Тепловое оборудование лесосушпльиой камеры состоит из системы подачи к теплообменнику и отвода конденсата от него, теплообменника, системы циркуляции горячей воды через калориферы и калориферов. Насыщенный пар избыточным давлением 0,3 МПа подается по паропроводу в теплообменник для нагрева воды, который состоит из трубной и корпусной частей. В трубной части циркулирует вода, нагреваемая паром, который подается в корпусную часть. Для циркуляции воды в системе установлен насос с приводом от электродвигателя мощностью 22 кВт. Вода от насоса через теплообменник подается в распределительный трубопровод, а из него через патрубок, на котором установлен запорный и трехходовой регулирующий клапан, поступает в калориферы каждой камеры. Из калориферов вода отводится в коллекторный трубопровод, и цикл повторяется. Часть охлажденной воды через трехходовые клапаны возвращается в калориферы.
91
Калориферы представляют собой замкнутую систему сообщающихся медных трубок с алюминиевыми ребрами, которая снаружи омывается циркулирующим сушильным агентом, а внутри обогревается водой с температурой иа входе 115 и выходе 85 РС. В каждой камере установлено по две секции калориферов. В камерах для сушки толстых пиломатериалов производительность калориферов составляет 1,16 МВт, для сушки тонких—1,57 МВт.
Для циркуляции воздуха через штабеля пиломатериалов в каждой камере перед калориферами в рециркуляционном канале установлено по три осевых вентилятора, смонтированных на общей раме. Вентиляторы должны обеспечивать скорость движения агента сушки по штабелю 4 м/с. Общая производительность трех вентиляторов в камере для сушки пиломатериалов составляет, тыс. м3/ч: тонких —-270, толстых — 210. Общая установленная мощность электродвигателей привода вентиляторов в камерах для сушки тонких и толстых пиломатериалов составляет соответственно 90 и 66 кВт. Количество воздуха, циркулирующего по штабелю, регулируется автоматически заслонкой, которая устанавливается перед центральным вентилятором.
Агент сушки, нагнетаемый вентиляторами через калориферы, поступает в камеру с разгрузочного конца, проходит через штабеля пиломатериалов, постепенно охлаждается и увлажняется за счет испарения влаги из материала. Увлажненный агент сушки поступает в рециркуляционный канал, где часть его удаляется вытяжным вентилятором через теплорекуперационный агрегат в атмосферу. В рециркуляционный канал поступает свежий воздух. На входе и выходе агента сушки из рециркуляционного канала установлены датчики температуры. По сигналам этих датчиков режим сушки регулируется в разгрузочном конце в соответствии с температурами по сухому tc и смоченному tK термометрам. Количество циркулирующего в камере агента сушки регулируется по показаниям датчика температуры tc загрузочного конца. После того, как агент сушки последовательно прошел все загруженные в камеру штабеля, он возвращается к вентиляторной установке. Если температура агента сушки в загрузочном конце камеры превышает заданную по режиму, регулирующая заслонка центрального вентилятора постепенно перекрывается (количество воздуха в камере уменьшается) до тех пор, пока фактическая температура по сухому термометру на загрузочном конце камеры не будет отличаться от заданных значений.
Для улучшения аэродинамики в камерах установлены экраны, которые направляют циркулирующий агент сушки через штабеля, не допуская прохождения его в промежутках между ограждениями камеры и штабелями. В камере устанавливают 6 потолочных экранов размером 7000 X 220 X 3 мм, 12 боковых пристеночных экранов размером 5500X 220X 3 мм и 6 экранов для пола размером 7000 X 150 X 2 мм.
Для повышения экономичности использования тепла каждая камера оборудована теплорекуперационной установкой. Установка состоит из теплообменника, скруббера, вытяжного вентилятора, каналов приточного и отработанного воздуха и бака для сбора воды. Удаляемый из камеры агент сушки, проходя по каналам теплообменника, подогревает поток приточного воздуха, который поступает из чердачного помещения или прямо из атмосферы за счет разрежения, создаваемого вытяжным вентилятором.
92
Канал приточного воздуха оборудован жалюзийными заслонками, которые работают в блоке с вытяжным вентилятором. При остановке вентилятора заслонки закрываются н доступ приточного воздуха через щели в рециркуляционный канал прекращается. Эффективность теплорекуперации повышается при использовании скруббера, в котором подогревается распыляемая вода. Из скруббера удаляемый агент сушки поступает в атмосферу. Количество удаляемого воздуха регулируется автоматически. С этой целью под вытяжным вентилятором установлена регулирующая заслони^ приводимая в действие от электродвигателя мощностью 0,15 кВт. Когда температура смоченного термометра в разгрузочном конце камеры превысит заданную по режиму, постепенно автоматически открывается регулирующая заслонка. Если температура смоченного термометра в разгрузочном конце камеры ниже заданной, заслонка начинает закрываться и количество воздуха, удаляемого из камеры, уменьшается. Когда заслонка закрывается полностью, вытяжной вентилятор останавливается.
Сушильные штабеля перемещаются на подштабельной тележке по наклонным рельсовым путям (уклон 1 :230) вдоль линии сушки. По конструкции тележка представляет собой металлическую раму с четырьмя ходовыми колесами. Грузоподъемность тележки 37 т.
Для перемещения сушильных штабелей в направлении фронта камер используют электрогидравлические траверсные тележки. Рельсовые пути для них расположены в начале промежуточного склада, в начале и в конце осты-вочного помещения. Такая схема позволяет перемещать сушильные штабеля к любой камере блока и складировать высушенные пиломатериалы в определенные группы в зависимости от дальнейшей обработки.
Камера снабжена устройством для остановки штабелей. Устройства для остановки штабелей включают гидравлический агрегат, гидроцилиндры с рычагами, электрические и ручные органы управления.
По направлению движения сушильных штабелей устройства расположены в конце пакетоформирующей машины, перед траверсными путями промежуточного склада, в конце промежуточного склада, в конце лесосушильной камеры, перед траверсными путями в начале и в конце остывочного помещения.
Гипродревом разработан технический проект камеры типа СМ-4К, аналогичной по конструкции и характеристикам камере «Valmet» с повышенной высотой штабеля.
Общим недостатком рассмотренных выше сборно-металлических камер непрерывного действия является ограниченность их применения: сушка до транспортной влажности товарных пиломатериалов (хвойных пород древесины) мягкими режимами. Расположение двигателей циркуляционных вентиляторов в камерах не позволяет применять режимы с температурой более 55...60°С, что снижает удельную производительность камер. Отсутствие отсеков влаготеплообработки не позволяет использовать камеры для качественной сушки пиломатериалов, идущих на деревообработку.
Блоки универсальных лесосушильных камер. С целью расширения областей применения камер непрерывного действия, улучшения качества сушки
93
Рис. 5.10. Схема двухзонной камеры типа СП-5КМ-3:
j_БОрота откатные; 2 —каркас; 3—несущая рама; 4—рекуператор; 5—электрическая таль; вентиляторный блок в зоне сушки; 7—система распределения воздуха по зонам; 8—датчик температуры; 9—калориферы в зоне сушки; 10—устройство для установки датчиков в зоне сушки; 11—устройство для установки датчиков в зоне влаготеплообработки; 12—калориферы в отсеке влаготепло обработки; 13—приточно-вытяжная система; 14 — вентиляторный блок в отсеке влаготеплообработки: 15—теплоизоляция; 16— подштабельная тележка; 17—шандорные ворота; 18—обтекатели; 19—экраны; id?—механизм передвижения штабелей; 21 — регулирующая заслонка; 22—устройство для установки датчиков; 23— гидравлическое остановочное устройство
и увеличения производительности по техническим заданиям ЦНИИМОДа Гипродрев разработал технические проекты блоков лесосушильных камер типа СП-5КМ-3 и СП-5КМ-1. Схема камеры, входящей в состав блока СП-5КМ-3, приведена на рисе 5.10.
Блок из пяти двухзонных лесосушильных камер непрерывного действия с поперечным перемещением штабелей и противоточной циркуляцией сушильного агента с отсеками для влаготеплообработки предназначен для сушки пиломатериалов мягкими и нормальными режимами .др транспортной влажности и мягкими, нормальными и форсированными режимами по II категории качества до влажности 10... 12 %.
Схема двухзонной сушильной камеры предусматривает применение режимов сушки в соответствии с ГОСТ 18867—84 и возможность подачи добавочного воздуха в промежуток между первой и второй зонами, что позволяет интенсифицировать сушку в первой зоне и снижать удельные энергетические затраты. Доля потока, поступающего в центральный промежуток между штабелями, регулируется посредством заслонок.
В зоне I влажность пиломатериалов снижается до 30 %, скорость агента сушки в ней 3,5—2,5 м/с.
В зоне II влажность пиломатериалов снижается от 30 % До заданной, скорость агента сушки 1,1...2,5 м/с. В каждой зоне размещены по шесть штабелей, Для пиломатериалов, высушенных нормальными и форсированными режимами по II категории качества сушки, предусмотрены отсеки влаготеплообработки.
Сушильные штабеля перемещаются в сушильных камерах иа тележках по наклонным рельсовым путям за счет гравитации. Сушильные штабеля фиксируются гидравлическими управляемыми остановами, размещаемыми перед сушильными камерами, в I и II зонах сушильных камер, в отсеке влаготеплообработки на остывочном участке. Циркуляция в камере осуществляется тремя блоками вентиляторов производительностью каждого 80 000 м3/ч, в отсеке влаготеплообработки — тремя блоками производительностью 36 000 м3/ч каждый, расположенными в рециркуляционном канале.
Теплоноситель.— перегретая вода с температурой 150/90 °C. В каждой камере устанавливают теплорекуперационные установки, предусмотрены системы распределения количества воздуха между зонами.
В каждой камере блока имеется система контроля массы штабелей контрольно-весовыми устройствами: на входе в камеры и выходе из I и II зон сушки. Режимные параметры в камерах регулируются автоматически от датчиков, установленных на входах и выходах I и II зон сушки и в отсеке влаготеплообработки на входе в сушильный штабель.
Блок камер размещается в отапливаемых зданиях с расчетной зимней температурой 10 °C.
Изготовление блоков СП-5КМ-3 и СП-5КМ-1 предусматривается по заказам предприятий ПО «Буммаш» (г. Ижевск). Характеристики блока СП-5КМ-1 аналогичны характеристикам блока СП-5КМ.-3, но камеры имеют одну зону сушки на 12 штабелей.
95
Глава 6
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ В ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ ЦЕХАХ
6.1.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УЧАСТКОВ СУШКИ НА ЛЕСОПИЛЬНО-ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Сушильные цеха лесопильных предприятий включают в себя ряд технологических и транспортных участков, устройств и механизмов, расположенных в смежных помещениях различного назначения. Кроме лесосушильиых камер к этим участкам относятся площадки для формирования и разборки штабелей, склады сырых и сухих пиломатериалов, транспортные пути (траверсный коридор и т. п.), коридор управления и лаборатория сушильного цеха, служебно-бытовые помещения. Варианты планировок этих участков могут быть различными в зависимости от объемов сушки, типов применяемых камер, средств механизации.
На рис. 6.1 дана схема с пакетным способом формирования сушильных штабелей при объемах сушки до 100 тыс. м3 пиломатериалов в год в камерах непрерывного действия типа СП-5КМ. Пакеты высотой 1,45 м укладываются иа пакетоформирующей машине. Готовый пакет забирается автопогрузчиком, при помощи которого формируется штабель перед сушильными камерами на подштабельных балках. Штабель подается в камеру автопогрузчиком. Перемещение штабелей в камере и выгрузку их из камеры осуществляют подающие механизмы по роликовым шинам, входящим в комплект камеры.
Высушенные штабеля разбираются автопогрузчиком, и пакеты укладываются на участках накопления сухих пиломатериалов по сечениям. По мере
Рис. 6.1. Схема участка сушки с камерами непрерывного действия при формировании штабеля из пакетов:
1 — участок накопления пакетов сырых пиломатериалов; 2—ПФМ для укладки пиломатериалов; 3 — автопогрузчик; 4—участок укладки сушильных штабелей; 5—сушильные камеры; £ —участок выгрузки сухих штабелей; 7— -участок накопления сухих пиломатериалов в пакетах; 8—сортнровочио-пакетнрующая установка
96
Рис. 6.2. Линия сушки «Valmet»:
1—-ПФМ фирмы «Valmet» (подача прокладок справа); 2—ПФМ фирмы «Valmet» (подача прокладок слева); 3—траверсный путь; 4—склад промежуточного хранения штабелей сырых пиломатериалов; 5 — лесосушильиые камеры; 6—траверсная тележка; 7—склад промежуточного хранения штабелей сухих пиломатериалов; 8—подача сухих пиломатериалов на сортировку н пакетирование; 9— две лннни сортировки н пакетирования фирмы «Plan-Sell»; 10—конвейер возврата тележек «Plan-Sell»; 11— конвейер возврата прокладок
необходимости пиломатериалы одного сечения подаются автопогрузчиком на окончательную обработку и формирование транспортного пакета.
На рис. 6.2 представлен участок технологического процесса на базе использования цельных сушильных штабелей при объемах сушки более 200 тыс. м3 материалов в год. Линия сушки состоит из двух пакетоформирующих машин и лесосушильных камер «Valmet» с повышенной высотой штабелей.
Сырые пиломатериалы поступают на одну из двух пакетоформирующих машин (ПФМ) фирмы «Valmet», которые формируют полногабаритный сушильный штабель высотой 5 м на подштабельных тележках. Сушильный штабель поступает на траверсную тележку, подается на склад промежуточного хранения, из него — в одну из лесосушильных камер по мере необходимости. Перемещение штабелей по буферным складам и камерам происходит гравитационно с использованием на этих участках гидравлических тормозных механизмов.
4 Под ред. Е. С. Богданова
97
Рис. 6,3. Технологическая схема для камер периодического действия:
/__пакеты сырых пиломатериалов; 2—ПФМ; 3—автопогрузчик; 4— место формирования
штабеля; 5—траверсная тележка; 6—камеры; 7—участок накопления сухих пиломатериалов; 8—расформировочное устройство
Рнс. 6.4. Технологическая планировка лесосушильного отделения внутри производственного здания на базе камер СПМ-1К:
1—	площадка для размещения операторской-лаборатории и бытовых помещений; 2—траверсная тележка; 3—коридор управления; 4—камеры СПМ-1К; 5 —траверсный путь; 6 — остывочное помещение __________________________________________________________________________________
Выгруженные из камер штабеля с сухими пиломатериалами поступают в остывочное помещение (склад), где их выдерживают в течение 1...6 сут в зависимости от сечения пиломатериалов. Из остывочного помещения пиломатериалы с помощью траверсной тележки подаютси в отделение сортировки и пакетирования. Сформированные там плотные пакеты конвейер выносит из
CTTnv о’ Технологическая планировка сушильного отделения на базе четырех камер J1K-2 внутри производственного помещения:
кИгтеСОсушнльная КамеРа СПЛК-2; 2—траверсная тележка ЭТ2-6,5;-3^-лифт Л-15; 4—щит у J И автоматики; 5—щит управления электродвигателями; 6—сушильный электрошкаф; / анцелярскнй шкаф; 8—лабораторный стол
4*
99
цеха. Подштабельиые тележки и прокладки возвращаются в отделение формирования штабелей специальными конвейерами.
Пример технологической планировки участка при использовании сушильных камер периодического действия дан на рис. 6.3 (применены сушилки типа СПМ-2К)- В этом случае при годовом объеме сушки пиломатериалов до 30...40 тыс. м3 возможно применение для укладки пакетов лифтов-подъемников. При больших объемах используют пакетоформирующую машину для выкладки полного штабеля или пакетов. Штабеля из двух пакетов формирует автопогрузчик. Закатку штабелей в камеру и выкатку их осуществляет траверсная тележка.
После сушки штабеля поступают к месту выдержки. При небольших объемах штабеля могут разбираться на отдельно стоящем лифте или на лифте, который применялся для укладки штабелей, после чего пиломатериалы направляются в деревообрабатывающий цех.
При больших объемах сушки высушенные штабеля поступают на линию окончательной обработки пиломатериалов или на специальную расформиро-вочную машину.
На рис. 6.4 дан пример технологической планировки лесосушильиых отделений и цехов с применением камер СПМ-1К, а на рис. 6.5—-с применением камеры в строительных ограждениях типа СПЛК-2. В указанных схемах формирование штабелей, закатка и выкатка их из камер, а также доставка высушенных пиломатериалов к месту их дальнейшей переработки с применением единого сушильного пакета механизируются с помощью вилочного автопогрузчика или лифта и траверсной тележки.
6.2.	СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ СУШИЛЬНЫХ ШТАБЕЛЕЙ
Формирование, транспортировка и разборка сушильных штабелей — наиболее трудоемкие операции в лесосушильных цехах. Эти технологические операции с каждым годом все более механизируются, но в целом по отрасли доля ручного труда здесь велика. Полностью механизированы эти операции лишь на некоторых крупных лесопильно-деревообрабатываюших предприятиях, выпускающих товарные пиломатериалы.
На небольших деревообрабатывающих и мебельных предприятиях для ручной укладки и разборки штабелей пиломатериалов рекомендуется лифт Л-6,5-15 (рис. 6.6), который выпускает Канский завод бумагоделательного оборудования (проект разработан Гипродревпромом).
Лифт предназначен для облегчения ручного труда при формировании или разборке штабеля пиломатериалов на треках или подштабельной тележке. Лифт рассчитан на формирование сушильного штабеля длиной до 6500 мм, шириной — до 1800 мм и высотой до 2600 мм.
Для формирования штабеля высотой 3 м необходимо сделать помост высотой 500 мм со стороны укладки штабеля. Лифт расположен в приямке, в который опускается платформа по мере набора штабеля. Платформа поднимается и опускается с помощью четырех подъемных винтов, приводимых во
100
Рис. 6.6. Схема лифта Л-6,6-15:
/ — платформа; 2—стойка подъемного винта; 3—коробка конической передачи; 4, 6—подъемные винты, левый н правый; 5—привод платформы
вращение от привода через систему коробок конических передач, находящихся на дне приямка.
Опоры каждого подъемного винта монтируют на стойке и коробке конической передачи. Стойки соединены между собой поперечными элементами и образуют жесткую раму. Гайки на подъемных винтах жестко связаны с подъемной платформой. Крайние верхнее и нижнее положения платформы фиксируются конечными выключателями.
Техническая характеристика лифта Л-6, 5-15
Грузоподъемность, ...................................... 15
Габаритные размеры подъемной платформы, мм: длина................................................. 6900
ширина..........\	...................... "	2200
Ход платформы, мм..................................... 2600
101
Наибольшая высота от уровня головки рельса пола до
верха рельса на платформе, мм............................. 715
Расстояние между стойками подъемных винтов, мм: по длине................................................. 5000
по ширине.............................................. 2480
Скорость перемещения	платформы, м/с.................... 0,0104
Электродвигатель...................................... АО2-61-6	исп.
М 101 мощность, кВт.............................................. 10
частота вращения, мин-1................................. 980
редуктор..............................................РПД	400-16-8Ц
Габаритные размеры приямка, мм: длина.................................................... 7000
ширина................................................. 3000
высота................................................. 3115
Масса, кг........*....................................... 2930
При камерной сушке используются штабеля двух типов: пакетный и цельный. Для сокращения транспортных операций и улучшения качества сушки лучше использовать цельный беспакетный штабель. Однако в настоящее время промышленность не располагает отечественными конструкциями машин для укладки цельных штабелей. Это вызывает необходимость применять более трудоемкий пакетный способ формирования штабелей. Наиболее приемлем пакет размерами 1,8X1,45 м. Такой пакет формирует отечественная машина ПФМ-10, ранее выпускаемая Вологодским станкостроительным объединением по заявкам предприятий. Сборку штабелей из пакетов могут осуществлять краны и автопогрузчики, выпускаемые серийно. С 1986 г. это объединение начало выпускать взамен ПФМ-10 линию формирования сушильных пакетов ПФЛ-1 (рис. 6.7.).
Техническая характеристика линии ПФЛ-1
Размеры формируемого пакета, м: ширина................................................. до 1,8
высота............................................... до 1,5
длина................................................ 7,0
Число прокладок на щит, шт...........................  ’	5; 9
Сечеиие прокладок, мм.................................. 25X50
Габаритные размеры обрабатываемых обрезных пиломатериалов: длина, м............................................... 2,1...6,8
ширина, мм............................................ 75...275
толщина, мм.......................................... 16... 75
Размеры подаваемого пакета, м: длина.................................................. 2,1...6,8
ширина................................................. 1,35
высота..................................................... 1,3
Производительность, дос/м ............................. до 63
Обслуживающий персонал,	чел................................  3
Установленная мощность, кВт............................ 73; 55
Габаритные размеры линии, м: длина.................................................... 40,8
ширина..................'............................ 14; 17
высота...............•................................  3,05
Масса линии, т......................................... 53
Гидростанция...........................................ЗДМПГ 48-85
Тип установленного насоса.............................. БК 12-24
'  Рис. 6.7. Линия формирования сушильных пакетов ПФЛ-1:
1—конвейер загрузки; 2—наклонный подъемник; 3, 4—приемный и наклонный конвейеры; 5—механизм поштучной^выдачи; 6—конвейер с разновысокой цепью; 7. 8 —роликовые конвейеры-торцевыравниватели; 9—упор; 20—щитонаборный конвейер; И— механизм фиксации щита-22—главный привод; 13—вертикальный подъемник; 14— конвейер распределения прокладок; 25—датчик положения пакета; 16— механизм выдачи прокладок; 27—выносной конвейер	4
Подача насоса, дм3/с (л/мин)............................. 1,17	(101)
Номинальное давление, МПа................................. 12,5
Вместимость бака, дм3...................................... 250
Для импортных камер «Valmet» с высотой сушильного штабеля 5 м поставлены штабелеформирующие машины ШФМ этой же фирмы. Фирма выпускает штабелеформирующие машины двух модификаций, отличающихся только стороной подачи прокладок. В машине левого исполнения прокладки подаются слева по ходу пиломатериалов, в машине правого йсполиения — справа. В зависимости от производительности лесосушильного цеха в отделении формирования штабелей устанавливают одну или две штабелеформирующие машины. Если в отделении сушки установлено 15 лесосушильных камер, то в отделении формирования штабелей необходимо установить две машины. Общая установленная мощность ШФМ 130 кВт. Конструктивная скорость машины 40...115 досок в 1 мин.
На ШФМ формируется сушильный штабель шириной 2050 мм, длиной 6800 мм, высотой 5000 мм. По длине штабеля укладывается семь прокладок.
6.3.	СРЕДСТВА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПАКЕТОВ
И ШТАБЕЛЕЙ ,
В камерах периодического действия сушильный штабель укладывается на подштабельные тележки или треки и перемещается иа них по рельсовым путям как в цехе, так и в камере.
В некоторых камерах непрерывного действия (СП-5КМ, «Valmet») штабеля укладывают на подштабельные балки (шины) и перемещают их в камере по роликовым конвейерам.
Трек представляет собой двухколесную тележку, устанавливаемую на один рельс. Обычно штабель укладывают на три пары треков. В камерах периодического действия ранее в основном применяли треки такого типа. В последнее время рекомендуется укладывать штабель на подштабельные тележки, что улучшает качество сушки за счет обеспечения жесткого горизонтального основания. Пример тележки, разработанной Гипродревпромом, показан на рис. 6.8.
Однако до сих пор не организован серийный выпуск подштабельных тележек для камер с поперечной и продольной загрузкой штабелей, в том числе камер периодического действия. Выпуск тележек может быть налажен на заводах-изготовителях лесосушильных камер, э также на заводах Минлеспрома СССР.
Прн формировании сушильного штабеля из пакетов применяют автопогрузчики. Рекомендуется автопогрузчик Львовского завода автопогрузчиков модели 4008-М. Автопогрузчик модели 4008-М — упиверсальнаи подъемнотранспортная машина большой производительности. Он может работать с вилами длиной 1,5 м для перегрузки штучных грузов массой до Юти длиной 3 м для перемещения крупногабаритных грузов. Вилы длиной 3 м включаются в поставку по условиям заказа.
Для перевозки штабелей пиломатериалов и заготовок с одного пути на другой, параллельный ему, в сушильно-раскроечных цехах и на складах пиломатериалов, а также для загрузки и выгрузки сушильных камер применяют
104
6500
электрифицированные траверсные тележки. На рис. 6.9 дана схема траверсной тележки ЭТ2-6.5 разработки Гипродревпрома.
Техническая характеристика тележки ЭТ2-6,5
Допускаемые габаритные размеры штабеля для перевозки на специальных тележках или треках, мм:
длина.............................................. 6 500
ширина............................................. 1 800
высота............................................... 2	600; 3 000
Допускаемые размеры штабеля для перевозки на трех специальных тележках или трех треках, мм:
длина.............................................. 2 000
ширина............................................. 1 800
высота............................................... 2	600; 3 000
Грузоподъемность, кг................................. 15 000
Скорость передвижения,	м/мин......................... 21,66
Скорость передвижения	троса лебедки, м/мин.......... 7; 92
Число рельсовых путей для тележки.......................... 4
Общая установленная мощность, кВт.......................... 9
В том числе: передвижения тележки .................................... 5
лебедки .................................. ........	4
Габаритные размеры тележки, мм: длина................................................ 3900
ширина................................................ 6490
высота	общая от головки рельса...................... 1660
высота	между головками нижнего и верхнего рельсов	215
ширина	колеи траверсного пути........................ 2000
Масса, кг.....................................• ...	3000
Для мебельных предприятий при сушке заготовок в камерах применяют также траверсную тележку ЭТ-4,5, отличающуюся от приведенной выше длиной штабеля —4,5 м.
105
6490
Рис. 6.9. Схема траверсной тележки ЭТ2-6.5:
I — платформа грузовая?2—платформа машиниста; 3—привод передвижения тележки; 4— ведущий вал; 5 —лебедка; 6—цепная передача; 7—блоки
Необходимо также организовать производство электрифицированных траверсных тележек для камер с поперечной загрузкой па роликовых шинах и траверсных тележек для камер непрерывного действия с поперечной загрузкой штабелей с передвижением их на подштабельных тележках по рельсовым путям.
Для больших объемов обработки пиломатериалов, не требующих специальной сортировки и подготовки пакетов пиломатериалов определенных длин, целесообразно разработать специальное расформировочное устройство, назначение которого — разборка высушенных штабелей и укладка сухих пиломатериалов в плотный пакет.
Объединение ПФМ, сушильных камер и линий обработки пиломатериалов после сушки в единый технологический комплекс позволит в перспективе комплексно механизировать трудоемкие операции в лесосушильных цехах.
Глава 7
ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕРНОЙ СУШКИ
ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
7.1.	УКЛАДКА ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В ШТАБЕЛЯ
Одно из важнейших условий оптимальной эксплуатации сушильных камер и высокого качества сушки — правильная укладка пиломатериалов в штабеля. При укладке должны обеспечиваться: механическая прочность штабеля, ста-
106
Рнс. 7.1. Типьцштабелей: а—пакетный; б—цельный
бильиость его формы и уложенных в него пиломатериалов, обдув всех досок в штабеле циркулирующим сушильным агентом. Прн правильной укладке значительно снижается брак от коробления и растрескивания и улучшается равномерность просыхания пиломатериалов в штабеле. Правила укладки регламентируются руководящими техническими материалами по технологии камерной сушки древесины [31].
Штабель должен состоять из пиломатериалов одной породы древесины и одной толщины. Подштабельное основание должно быть прочным, жестким, а верх его — горизонтальным. Длина основания должна равняться длине штабеля. В качестве подштабельного основания рекомендуется использовать подштабельные тележки.
При камерной сушке используют штабеля двух типов: пакетный штабель (рис. 7.1, а), формируемый при помощи подъемно-транспортных средств нз нескольких пакетов, предварительно уложенных на пакетоформирующей машине нли вручную; цельный штабель (рис. 7.1,6), формируемый полностью штабелеформирующей, пакетоформирующей машинами или вручную на лифте.
Форма поперечного сечения пакетов и штабелей должна быть прямоугольной, а торцы их должны быть выровнены по вертикали с обеих боковых сторон штабеля.
Размеры пакетов н штабелей должны соответствовать типам камер. Рекомендуемые размеры пакетов и штабелей приведены в табл. 7.1. Длина пакета или штабеля определяется максимальной длиной укладываемых
7.1. Размеры пакетов и штабелей, м
Размеры	Камеры периодического действия	Камеры непрерывного действия с закаткой штабелей	
		продольной	поперечной
Ширина Высота Длина *	1,8 2,6; 3,0 2,5; 4,5; 6,5	1,8 2,6; 3,0 4,5; 6,5	1,8; 2,0 3,0; 5,0 6,8**
* В камерах периодического действия при сушке заготовок длина штабеля равна или кратна длине заготовок.
** В зависимости от ширины камеры допускается длина штабеля до 7 м.
107
6
Рис. 7.2. Примеры укладки пиломатериалов в штабеля без шпаций (а), со шпациями (б), в ряду пакета или штабеля (в)
пиломатериалов; ширина и высота— типом сушильных камер и параметрами механизмов, применяемых при укладке.
В зависимости от характера циркуляции агента сушки через штабель пиломатериалы укладывают: сплошными рядами без промежутков (шпаций) между досками (рис. 7.2, а) для камер с горизонтальной циркуляцией поперек штабелей; с промежутками (шпациями) между досками (рис. 7.2, б) для камер с горизонтальной циркуляцией вдоль штабелей и с вертикальной, в том числе естественной циркуляцией.
Необрезные доски укладывают комлями в разные стороны. Если доски имеют разную ширину, то узкие укладывают в середину, а широкие — по краям пакета или штабеля. Если по ширине пакета или штабеля целое число досок не размещается, то оставляют зазор в середине.
В штабелях или пакетах со шпациями общая ширина шпаций должна составлять при укладке обрезных досок 35 %, необрезных 57 % от ширины штабеля. Шпации должны быть распределены равномерно по ширине штабеля.
Допускается укладка в один пакет или штабель пиломатериалов, различных по длине, вразбежку. При этом длинные доски укладывают по краям пакета или штабеля, короткие — в середине. Стыкуемые пиломатериалы располагают не менее чем на двух прокладках, при этом внешние торцы выравнивают по торцам пакета или штабеля (рис. 7.2, в).
Горизонтальные ряды пиломатериалов в пакетах и штабелях должны разделяться межрядовыми прокладками, а пакеты по высоте штабеля — межпакетными. Для закладки контрольных образцов в пакетах или штабелях оставляют свободные места. Контрольный образец должен располагаться не менее чем на двух прокладках. Число межрядовых прокладок по длине пакета или штабеля устанавливается в зависимости от породы, толщины пило-
материалов и длины штабеля. Рекомендуемое число прокладок в горизонтальном ряду дано ниже.
Толщина пиломатериалов, мм . . . Длина пакета или штабеля, м (числитель — хвойные, знаменатель — лиственные породы):
2,5 •..................................
4,0...4,5..............................
6,5...6,8..............................
16...19	22...25	32...40	50 и более
5/7	5/6	4/5	3/4
8/JO^	7/9	5/7	4/5
12/14”'	10/12	7/9	6/7
По высоте штабеля прокладки следует укладывать вертикально одна над другой. Крайние прокладки рекомендуется укладывать на расстоянии не более 25 мм от торцов пиломатериалов. Концы прокладок не должны выступать за боковые поверхности пакета или штабеля более чем на 25 мм.
При формировании пакетов и штабелей на машинах допускается размещать крайние прокладки на расстоянии до 100 мм от торцов штабеля и устанавливать число прокладок по длине в соответствии с техническими параметрами формирующей машины.
Число межпакетных прокладок по длине пакетного штабеля должно быть равным числу межрядовых прокладок. При формировании штабеля межпакетные прокладки должны размешаться в одном вертикальном ряду с меж
рядовыми прокладками пакетов.
Прокладки ...................
Размеры, мм: толщина.......................
ширина......................
длина ......................
Межрядовые
25*
40
1800; 2000
Межпакетные
75; 100
75; 100
1800; 1000
* В штабелях высотой до 3 м допускаются прокладки толщиной 22 мм, в штабелях высотой 5 м — толщиной до 32 мм и шириной до 50 мм.
Допустимые отклонения от установленных размеров, мм, не более: по толщине ±1; ширине ±2; длине ±10.
При укладке в штабель заготовок в качестве прокладок можно использовать сами заготовки, если толщина их не более 32 мм, а ширина не более 70 мм. Прокладки изготовляют из древесины хвойных и лиственных пород, не имеющей гнили и синевы. Влажность древесины для изготовления прокладок при сушке пиломатериалов до транспортной влажности не должна превышать 22 %, при сушке до эксплуатационной влажности — 10 %.
7.2.	ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ
Проведение процесса сушки пиломатериалов и заготовок в камерах всех типов характеризуется следующими технологическими и контрольными операциями: определение начальной и текущей влажности древесины; назначение режима сушки; загрузка камеры и начальный прогрев древесины; управление сушильной камерой; контроль за режимом сушки и состоянием материала; влаготеплообработка древесины, кондиционирующая обработка древесины.
109
7.2.1.	Определение влажновти древесины при сушке
Начальную влажность древесины определяют по секциям, а текущую — по контрольным образцам, выпиливаемым из досок. Схема отбора секций влажности и контрольного образца показана на рис. 7.3. Контрольный образец вырезается длиной не менее 1 м.
Выпиленные из досок, характерных для данной партии по строению, плотности и влажности, без гнили, засмолков, сучков и трещин, секции зачищают от заусенцев и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г.
Взвешенные секции укладывают в сушильный шкаф так, чтобы они не соприкасались с поверхностями виутреиней обшивки, и высушивают при температуре 103 ±2 °C. Влажность секций определяют согласно ГОСТ 16588—79 сушильно-весовым методом.
Первый раз секции взвешивают через 5...6 ч после начала сушки, последующие—через каждые 2 ч. Если результат последнего взвешивания совпадает с предыдущим или отличается от него не более чем на 0,02 г, его принимают за массу абсолютно сухой секции, записывают в журнал, а сушку заканчивают.
Перед взвешиванием секции охлаждают в эксикаторах с безводным хлористым кальцием иЛи серной кислотой концентрацией не менее 94 % (плотность 1,84).
Влажность секций подсчитывают по формуле
Гнач = —Ha4~ Wc 100 %,	(7.1)
Шс
где тНач — начальная масса секции, г; тс — масса абсолютно сухой секции, г.
Среднее значение влажности, вычисленное по двум секциям доскн (заготовки), принимается за начальную влажность 1Гнач контрольного образца. По контрольному образцу определяют текущую влажность в процессе сушки.
В каждый сушильный штабель укладывают по два контрольных образца в места интенсивной и замедленной сушки, устанавливаемые из опыта эксплуатации камер. Средняя влажность их принимается за начальную влажность пиломатериалов в штабеле.
Контрольные образцы нумеруют, торцы очищают и покрывают густотертой масляной краской. После этого их взвешивают на торговых весах с точностью до 5 г. Массу записывают на образцах и в журнале.
Образцы укладывают заподлицо с торцом штабеля или несколько глубже так, чтобы нх легко можно было вынуть. В процессе сушки через определен-
Рис. 7.3. Схема отбора секций влажности и контрольного образца: 1—секции влажности; 2—контрольный образец
ные промежутки времени (8 .24 ч) в зависимости от характеристик пиломатериалов образцы вынимают из штабеля и взвешивают. В камерах непрерывного действия образцы вынимают для взвешивания только тогда, когда штабель с контрольным образцом подойдет к разгрузочной части. Текущую влажность образцов находят по формуле
IFT = —т~с-с' 100 %,	(7.2)
где Мт — масса образца в момент определений' текущей влажности, г; Мс — масса образца в абсолютно сухом состоянии, г.
М = МначЮ0 с— 100+«7нач ’
где Л1Нач — начальная масса образца, г.
При этом необходимо учитывать, что контрольные образцы высыхают быстрее, чем остальные доски в штабеле, к концу сушки разница в ряде случаев может достигать 2...3 %
Если средняя влажность пиломатериалов (заготовок) в штабеле больше требуемой, пиломатериалы подлежат досушке. При меньшем значении средней влажности пиломатериалы требуют влаготеплообработки.
Возможно определение влажности пиломатериалов после выкатки штабеля при толщине их не более 40 мм и электровлагомером согласно ГОСТ 16588- 79.
7.2.2.	Режимы сушки
Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента, координированное по времени или по состоянию древесины. Стандартные режимы координированы по влажности древесины. При сушке пиломатериалов применяют режимы с повышающейся по ходу процесса жесткостью.
Жесткость режима характеризует скорость испарения влаги из материала в среде заданного этим режимом состояния. При повышении температуры и снижении степени насыщенности (повышении психрометрической разности) сушильного агента жесткость режима увеличивается.
Безопасность режима — обеспечение сохранения целостности древесины при сушке. Если внутренние напряжения, возникающие в древесине при сушке, меньше предела прочности древесины в режимных условиях, то безопасность обеспечивается. В противном случае могут возникнуть нарушения целостности древесины — трещины.
Характер развития внутренних напряжений при сушке обусловливает требования к допустимой жесткости режима, параметрам среды во время сушки [34].
В начальной стадии при определенной заданной температуре поддерживается высокая степень Насыщенности, а затем при снижении влажности древесины температура повышается, а степень насыщенности уменьшается.
В стандартных режимах в качестве определяющих параметров сушильного агента приняты температура /с, степень насыщенности <р, психрометрическая
111
разность Д/ = tc — /м, где tK — температура смоченного термометра психрометра.
Режимы сушки регламентируют состояние сушильного агента при входе его в штабель. Это определяет место установки в камере психрометров. Если по конструктивным причинам датчики установлены не на месте входа потока в штабель, в их показания должны вводиться поправки, устанавливаемые контрольными измерениями.
В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню. Различают режимы низкотемпературного и высокотемпературного процессов.
Режимы низкотемпературного процесса предусматривают использование в качестве сушильного агента влажного воздуха с температурой в начальной стадии ниже 100 °C. Установлено три категории этих режимов: мягкие, нормальные и форсированные [33].
Режимы высокотемпературного процесса предусматривают использование в качестве сушильного агента перегретого пара атмосферного давления с температурой выше 100 °C.
Выбор в каждом конкретном случае режимов той или иной категории производится с учетом характера их воздействия на свойства древесины. В связи с тем, что в лесопильно-деревообрабатывающей промышленности высокотемпературные режимы почти не применяют, так как они вызывают потемнение древесины и некоторое снижение ее прочности, то они здесь не описаны.
Мягкие режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе прочности и цвета, рекомендуют для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов внутрисоюзного потребления высших сортов.
Нормальные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных показателей древесины с возможными незначительными изменениями ее цвета, рекомендуются для сушки пиломатериалов внутрисоюзного потребления до любой конечной влажности.
Форсированные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором (до 20 %) снижении прочности на скалывание и раскалывание с возможным потемнением древесины, рекомендуются для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.
Режимы сушки пиломатериалов хвойных пород в паровоздушных камерах периодического действия. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины сосны, ели, пихты и кедра согласно ГОСТ 19773—84 приведены в табл. 7.2. Обозначение конкретного режима состоит из номера, характеризующего группу толщин, и прописной буквы (М, Н или Ф), указывающей категорию режимов. Например, нормальный режим сушки досок или заготовок толщиной 50 мм обозначается 5-Н.
112
7.2. Режимы низкотемпературного процесса сушкн пиломатериалов из древесины сосны, ели, пихты, кедра
Средняя влажность древесины, %	Параметры режима (t At °C, <р)	Номер							
		1	2	3	4	5	6	7	8
		Толщина пило				материалов, мм			
		до 22	свыше 22 до 25	свышз 25 до 32	свыше 32 до 40	свыше 40 до 50	свыше 50 до 60	свыше 60 до 75	свыше 75 до 100
Мягкие режимы (М)
	t	57	57	55	55	55	55	52	52
> 35	М	6	5	4	4	4	4	3	2
	ф	0,73	0,77	0,81	0,81	0,81	0,81	0,84	0,90
	t	61	61	61	58	58	58	55	55
35 ... 20	м	10	9	8	7	7	7	6	5
	ф	0,59	0,62	0,66	0,69	0,69	0,69	0,72	0,76
	t	77	77	77	75	75	75	70	70
< 20	AZ	26	25	24	24	24	24	21	20
	Ф	0,27	0,29	0,31	0,30	0,30	0.30	0,33	0,35
Нормальные режимы (Н)
	t	83	79	79	75	73	71	64	55
> 35	AZ	9	7	6	5	5	4	3	2
	Ф	0,68	0,73	0,77	0,80	0,80	0,83	0,86	0,90
	Z	88	84	84	80	77	75	68	58
35 ... 25	AZ	14	12	11	10	9	8	7	5
	Ф	0,55	0,59	0,62	0,64	0,66	0,70	0,71	0,77
	Z	110	105	105	100	96	94	85	75
<25	AZ	36	33	32	30	28	27	24	22
	Ф	0,24	0,26	0,27	0,29	0,31	0,32	0,33	0,34
Форсированные режимы (Ф)
	Z	94	92	92	90	87	83	73	—
> 35	AZ	11	10	8	7	6	5	4	—
	Ф	0,65	0,67	0,73	0,75	0,78	0,80	0,84	—
	z	99	97	97	95	92	88	78	—
35 ... 25	AZ	16	15	13	12	11	10	9	—-
	(f	0,54	0,55	0,60	0,62	0,64	0,66	0,66	—
	z	125	123	123	120	115	110	98	—
< 25	AZ	42	41	39	37	36	32	29	—
	Ф	0,21	0,22	0,24	0,25	0,25	0,29	0,30	
113
Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы приведены в табл. 7.3. Обозначение конкретного режима состоит из индекса Л (лиственница) с номером, характеризующим группу толщин, и прописной буквы (Н или Ф), указывающей категорию режимов. Например, нормальный режим сушки досок или заготовок толщиной 40 мм обозначается Л4-Н.
Режимы (табл. 7.2 и 7.3) предусматривают трехступенчатое изменение параметров сушильного агента в зависимости от влажности древесины. Влажность, при которой переходят со ступени на ступень, называют переходной влажностью. Для хвойных пород установлена переходная влажность 35 или 25 %• При начальной влажности ниже 35 % первую ступень режима не используют. При сушке до транспортной влажности не используют третью ступень режима. Время перехода со ступени на ступень определяют по фактической влажности древесины. Процесс сушки прекращают при достижении древесиной заданной средней влажности.
Режимы, регламентируемые табл. 7.2 и 7.3, предназначены для сушильных камер, обеспечивающих скорость циркуляции сушильного агента в штабеле от 1 до 2,5 м/с. При фактической скорости в штабеле ниже 1 м/с психрометрическую разность на первой и второй ступенях процесса рекомендуется увеличивать по сравнению с табличной на 1 °C, а при фактической скорости выше 2,5 м/с — уменьшать на 1 °C.
В зависимости от назначения пиломатериалов сушку проводят: до транспортной влажности — нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности, а в случаях, когда требуется сохранить естественный цвет древесины,— мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1,0 м/с; до эксплуатационной влажности — нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности; в случаях, когда предъявляются особо высокие требования 1$ прочности древесины, — мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции не менее 1 м/с, а в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины — форсированными режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1,5 м/с.
Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов лиственных пород в паровоздушных камерах периодического действия приведены в табл. 7.4. Режим, применяемый для сушки пиломатериалов конкретной породы и размера, обозначается номером (от 2 до 10), показывающим уровень температуры, и буквенным индексом (от А до Д), характеризующим уровень степени насыщенности сушильного агента, например 3-Б, 8-Д и т. п.
Режимы, приведенные в табл..7.4, предусматривают трехступенчатое изменение параметров сушильного агента при значениях переходной влажности древесины 30 и 20 %. Если начальная влажность пиломатериалов ниже 30 %, процесс начинают при параметрах второй ступени. Если конечная влажность выше 20 %, процесс заканчивают при параметрах второй ступени.
Для пиломатериалов с начальной влажностью более 60 %, высушиваемых до эксплуатационной влажности, допускается в целях сокращения продолжительности процесса повышение первой переходной влажности до 35 %, второй
7.3.	Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы
Средняя влажность древесины, %	f Параметры режима (t At «Оф	Номер						
		Л1	Л2	лз	Л4	Л5	Л6	Л7
		Толщина пиломатериалов, мм						
		до 22	свыше 22 до 25	свыше 25 до 32	свыше 32 до 40	свыше 40 до 50	свыше 50 до 60	свыше 60 до 75
Нормальные режимы (Н)
	t	70	70	70	65	60	60	60
> 35	Kt	9	8	6	5	4	3	2
	<Р	0,64	0,68	0,76	0,78	0,81	0,86	0,90
	t	75	75	75	70	65	65	65
35 ... 25	Kt	15	15	15	10	9	7	5
	<Р	0,49	0,49	0,49	0,61	0,63	0,71	0,78
	t	80	80	80	75	70	70	70
<25	Kt	26	25	25	20	19	18	15
	<p	0,28	0,29	0,30	0,38	0,37	0,39	0,47
Форсированные режимы (Ф)
	t	90	90	82	75	75	72	70
> 35	Kt	9	7	4	4	3	2	2
	<P	0,69	0,75	0,84	0,84	0,87	0,92	0,91
	t	98	96	87	80	80	78	76
35 ... 25	Kt	12	11	8	8	6	5	4
	<P	0,63	0,65	0,72	0,70	0,77	0,80	0,84
	t	112	110	108	100	100	95	90
<25	Kt	32	30	29	28	26	20	18
	<p	0,30	0,32	0,32	0,32	0,35	0,44	0,47
115
7.4. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов лиственных пород
Ин-	Средняя					Номер режима (Z, °C			д/. °с	<р) сушильного		агента				——
деке режима	влажность древесины, %	2			3			4			5			6		
		t	xt	ф	t		<Р	t	д/	ф	t	д/	<Р	t	AZ	<р
	30	82	3	0,88	75	3	0,87	69	3	0,87	63	2	0,91	57	2	0,90
А	30...20	87	6	0,78	80	6	0,77	73	6	0,76	67	5	0,78	61	5	0,78
	20	108	27	0,35	100	26	0,35	91	24	0,36	83	22	0,36	77	21	0,36
	30	82	4	0,84	75	4	0,84	69	4	0,83	63	3	0,86	57	3	0,85
Б	30...20	87	8	0,72	80	3	0,70	73	7	0,72	67	6	0,75	61	6	0,74
	20	108	29	0,32	100	28	0,32	91	25	0,34	83	23	0,34	77	22	0,34
	30	82	6	0,77	75	5	0,80	69	5	0,79	63	4	0,82	57	4	0,81
В	30...20	87	10	0,66	80	9	0,66	73	8	0,69	67	7	0,71	61	7	0,70
	20	108	31	0,30	100	29	0,31	91	26	0,33	83	24	0,32	77	23	0,32
	30	82	8	0,71	75	7	0,73	69	6	0,76	63	5	0,78	57	5	0,77
Г	30...20	87	12	0,60	80	11	0,61	73	10	0,63	67	9	0,64	61	9	0,62
	20	108	33	0,27	100	31	0,28	91	28	0,30	83	26	0,29	77	25	0,29
	30	82	10	0,65	75	9	0,66	69	8	0,68	63	7	0,70	57	6	0,73
Д	30...20	87	14	0,55	80	13	0,55	73	12	0,56	67	11	0,53	61	10	0,59
	20	108	35	0,24	100	33	0,25	91	30	0,26	83	27	0,28	77	26	0,27
Продолжение
Ин-	Средняя	Номер режима (f, °C; Л/, °C; <р) сушильного агента											
деке ре-	влажность древесины, %	7			8			9			10		
		t	м	<Р	t	&t	ф	t	Af	ф	t	А/	<р
	30	52	2	0,90	—	—	—	—	—	—	—	—	—
А	30...20	55	4	0,81	—	—	—	—	—	—	—	—.	—
	20	70	20	0,35	—	—	—	—	—	—	—	—	—
	30	52	3	0,84	47	2	0,90	42	2	0,89	38	2	0,88
Б	30...20	55	5	0,76	50	5	0,75	45	4	0,79	41	4	0,77
	20	70	21	0,33	62	18	0,36	57	17	0,36	52	16	0,36
	30	52	4	0,80	47	3	0,84	42	3	0,83	38	3	0,82
В	30...20	55	7	0,68	50	6	0,70	45	5	0,74	41	5	0,72
	20 30	70 52	22 5	0,31 0,75	62 47	19 4	0,33 0,79	57 42	18 4	0,34 0,77	52 Л 38'*	17 4	0,33 0,76
Г	30...20	55	8	6,64	50	7	0,66	45	6	0,69	41	6	0,67
	20	70	23	0,29	62	21	0,29	57	20	0,29	52	18	0,30
	30	52	6	0,71		—-	—	—	—	—	—	—	—
Д	30...20	55	9	0,60	—	—	—	—	—	—-	—	—	—
	20	70	24	0,27	—	—	—	—	—	—	—	—	—
7.5. Рекомендуемые режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов лиственных пород
Порода	Категория режима	Толщина пиломатериалов, мм						
		до 22	свыше 22 до 32	свыше 32 до 40	свыше 40 до 50	свыше 50 до . 60	свыше 60 до 70	свыше 70 до 75
Береза, ольха	м	6-д	6-Г	6-В	6-В	7-В	8-В	.—.
	и	з-д	4-Г	4-В	5-В	6-Б	7-Б	8-Б
	ф	2-Д	З-Г	3-В	4-В	—	—	—
Осина, липа,	н	з-г	3-Б	4-Б	5-В	6-В	7-В	9-В
тополь *	ф	2-Г	2-Б	3-Б	4-В	—	—	—
Бук, клеи	« н	3-В	4-В	5-В	5-Б	6-Б	7-А	8-Б
	ф	2-Г	3-В	4-В	-—	.—	—	—
Дуб, ильм	н	5-Г	6-В	6-Б	7-Б	8-Б	9-В	10-Б
	ф	З-Г	4-В	5-В	.—.	—-	—	—
Орех	н	5-В	5-Б	6-Г	6-Б	7-В	8-В	9-В
Граб, ясеиь	н	6-В	6-А	7-Б	8-Б	8-Б	9-В	10-В
* Выбор режимов сушки древесины указанной группы пород является ориентировочным и может уточняться иа основании производственного опыта.
Примечание. При толщине пиломатериалов свыше 75 до 100 мм рекомендуют режим сушки 9-Б категории Н только для древесины березы и ольхи. Для остальных пород при этой толщине режимы отсутствуют.
до 25 %, если контрольными опытными сушками установлено, что при этом сохраняется целостность древесины.
Отнесение режимов, приведенных в табл. 7.4, к мягким, нормальным илн форсированным, а также их выбор в зависимости от породы и толщины пиломатериалов, регламентируется табл. 7.5.
Учитывая особенности и трудности сушки пиломатериалов и заготовок твердых лиственных пород древесины, в Львовском лесотехническом институте проведены исследования и разработаны специальные режимы для сушки древесины некоторых применяемых в мебельной и деревообрабатывающей промышленности твердых лиственных пород.
Режимы проверены в производственных условиях, результаты экспериментов показали, что качество сушки этими специальными режимами выше, чем при сушке в сопоставимых условиях подобного материала стандартными режимами. Режимы сушки приведены в табл. 7.6...7.8.
Режимы сушки пиломатериалов в противоточных камерах непрерывного действия. В противоточных камерах подготовка сушильного агента производится только перед подачей его в разгрузочный конец. Состояние сушильного агента по длине камеры изменяется без промежуточного регулирования только за счет испарения влаги из материала, при этом температура по смоченному термометру сохраняется приблизительно постоянной. Режимы характеризуются стабильным (для данного материала) состоянием сушильного агента в разгрузочном и загрузочном концах камеры.
Основное назначение противоточных камер — сушка до транспортной влажности (нулевая категория качества) пиломатериалов хвойных пород толщиной до 75 м. Допускается сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов мягких хвойных пород (сосна, ель, пихта, кедр) такой же толщины и мягких лиственных пород (береза, осина) толщиной до 60 мм по III категории, а в отдельных случаях, в камерах с отсеками для конечной влаготепло-обработки, по II категории качества.
Режимы сушки до транспортной и эксплуатащйшпой влажности пиломатериалов мягких хвойных пород в камерах непрерывного действия приведены в табл. 7.9. согласно ГОСТ 18867—84. Конкретный режим обозначается номером, характеризующим группу толщин, и прописной буквой (М, Н, Ф), указывающей категорию режима. Например, нормальный режим сушки до транспортной влажности досок или заготовок толщиной 50 мм обозначается 5-Н.
Непосредственно по табл. 7.9 выбирают режимы сушки сосновых, кедровых и пихтовых пиломатериалов. Для еловых пиломатериалов режимы назначают по ближайшей меньшей группе толщин, для пиломатериалов мягких лиственных пород — по ближайшей большей группе толщин.
В зависимости от назначения пиломатериалов сушку проводят: до транспортной влажности — нормальными режимами, а в случаях, когда требуется сохранить естественный цвет древесины, в частности экспортных пиломатериалов, — мягкими;
до эксплуатационной влажности — нормальными режимами, в случаях, когда предъявляются особенно высокие требования к прочности древесины, — мягкими, в случаях, когда допускается снижение прочности древесины, — форсированными.
Режимы сушки до транспортной влажности пиломатериалов из древесины лиственницы согласно ГОСТ 18867—84 приведены в табл. 7.10. Обозначение конкретного режима состоит из индекса Л (лиственница) с номером, характеризующим группу толщин, и прописной буквы (М, Н, Ф), указывающей категорию режимов. Например, нормальный режим сушки досок или заготовок толщиной 40 мм обозначается Л4-Н.
При отклонениях заданной конечной влажности от указанных в табл. 7.9 и 7.10 предельных значений на величину ±2 % (при максимальной влажности не более 22 %) предусмотренные параметры сушильного агента не изменяются.
В камерах, оборудованных внутренними электродвигателями, не имеющими соответствующей теплозащиты, допускается применение Мягких режимов сушки с одинаковой для пиломатериалов всех толщин температурой смоченного термометра /м = 40 °C при сохранении регламентируемой табл. 7.9 и 7.10 психрометрической разности. В одной камере разрешается одновременная сушка только однородных по характеристике (породе, толщине, группам начальной и конечной влажности) пиломатериалов.
При переводе камеры на сушку пиломатериалов другой характеристики, а также если в камере находятся пиломатериалы двух разных характеристик, поддерживают тот из двух режимов сушки, по которому предусмотрена меньшая психрометрическая разность.
119
7.6. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов твердых лиственных пород
Влажность древесины U7. %		Вид обработки	Бук, клен	Дуб, ильм												Граб, ясень					
			Толщина	мм) материала н параметры	°C; А/, °C												ф) сушильного агента					
			до 22			свыше 22 до 32			До 22			свыше 22 до 32			ДО 22			свыше 22 до 32		
			*с	А/	ф	‘с	д/	Ф		М	ч>		д;	ф	*с	Af	Ф	«с	Д<	ф
		Прогрев	82	0	1,00	75	0	1,00	66	0	1,00	63	0	1,00	63	0	1,00	60	0	1,00
Гн	...35	Сушка	74	5	0,80	70	5	0,80	60	4	0,81	57	4	0,81	57	4	0,81	53	3	0,84
35	...25	То же	80	10	0,64	75	9	0,66	64	7	0,70	61	7	0,70	61	6	0,73	56	5	0,76
25		Влаготепло-	100	1	0,97	93	0	1,00	83	0	1,00	77	1	0,96	77	0	1,00	70	0	1,00
25	.. гк	обработка Сушка	100	29	0,31	93	26	0,33	83	23	0,32	77	22	0,34	77	22	0,34	70	20	0,35
7.7. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов твердых лиственных пород
Влажность древесины W, %		Вид обработки	Бук, клен	Дуб, ильм	Граб, ясень																	
			Толщина (sp мм) материала и параметры (<с, ”С; ДЛ °C; <р) сушильного агента																	
			свыше 32 до 40			свыше 40 до 50			свыше 32 до 40			свыше 40 до 50			свыше 32 до 40			свыше 40 до 50		
			<с	М	ф		М	ф	‘с	д/	ф	*с	А/	Ф		д/	Ф		Д/	ф
wH		Прогрев	70	0	1,00	68	0	1,00	60	0	1,00	55	0	1,00	55	0	1,00	52	0	1,00
Гн	...35	Сушка	64	4	0,82	62	3	0,82	53	3	0,84	50	3	0,84	50	3	0,84	47	2	0,89
35	...25	То же	68	7	0,71	66	6	0,74	56	4	0,80	53	4	0,79	53	4	0,79	50	4	0,79
25	Влаготепло-обработка	74	0	1,00	72	0	1,00	59	0	1,00	57	0	1,00	57	0	1,00	55	0	1,00
25 ... 15	Сушка	74	11	0,59	72	10	0,62	59	6	0,72	57	6	0,72	57	6	0,72	55	6	0,71
15 ... «7К	То же	88	25	0,33	83	23	0,34	70	20	0,37	66	18	0,37	66	18	0,37	62	17	0,38
Гк	Кондиционирование	88	11	0.63	83	И	0,62	70	11	0,58	66	12	0,54	66	12	0,54	62	12	0,52
7.8. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов твердых лиственных пород
		Бук, клен						Дуб, ильм								Граб.	ясень		
				Толщина		мм) материала и параметры						°C;	М, °C; <р) сушильного агента						
Влажность																			
древесины	обработки																		
		свыше 50			свыше 60			свыше 50			свыше 60			свыше 50			свыше 60		
			до 60			до 70			до 60			до 70			до 60			до 7(	
			At	<р		At	<Р	*с	At	ф	'с	At	«>	^с	At	«>	«с	At	ч>
	Прогрев	62	0	1,00	57	0	1,00	50	0	1,00	46	0	1,00	48	0	*1,00	42	0	1,00
W„ ... 35	Сушка	56	3	0,85	53	2	0,89	45	2	0,88	41	2	0,88	43	2	0,88	38	2	0,88
35 ... 25	То же	59	4	0,77	55	3	0,85	47	3	0,83	43	3	0,83	45	3	0,73	41	3	0,83
25	Влаготепло-	63	0	1,00	58	0	1,00	51	0	1,00	47	0	1,00	49	0	1,00	45	0	1,00
	обработка																		
25 ... 20	Сушка	63	6	0.74	58	5	0,76	51	4	0,79	47	4	0,78	49	4	0,79	45	4	0,78
20 ... 15	То же	69	11	0,61	64	10	0,63	57	7	0,67	52	6	0,70	53	7	0,66	50	6	0,66
15 ...		78	21	0,36	70	19	0,37	65	18	0,37	60	17	0,37	62	18	0,36	56	16	0,37
	Кондицнони-	78	12	0,58	70	12	0,55	65	12	0,53	60	12	0,51	62	12	0,52	56	12	0,50
	рование																		
7.9. Режимы сушки пиломатериалов из древесины сосиы, пихты, кедра (№ср к — средняя конечная влажность древесины, %)
Номер и индекс режима	Толщина пиломатериалов, мм	Состояние сушильного агента в разгрузочном конце камеры			Максимальная психрометрическая разность Д<2 в загрузочном конце при начальной влажности древесины, %	
		Л, °с	д*ь °с	<Р	более 50	до 50
	Мягкие режимы	при IFC[	>.к=18	... 22%		
1-м	До 22	55	15	0,40	4	6
2-М	Свыше 22 до 25	55	14	0,44	4	5
3-М	»	25 » 32	55	12	0,50	3	5
4-М	»	32 » 40	55	И	0,53	3	4
5-М	»	40 » 50	55	10	0,57	3	4
6-М	»	50 » 60	55	9	0,60	2	3
7-М	»	60 » 75	55	8	0,64	2	3
	То же при	№ ср. к =	10 ...	12%		
8-М	До 22	58	19	0,31	4	6
9-М	Свыше 22 до 25	58	17	0,36	4	5
10-М	»	25 » 32	58	15	0,42	3	5
11-М	»	32 » 40	58	13	0,48	3	4
12-М	»	40 » 50	58	12	0,51	3	4
13-М	»	50 » 60	58	И	0,54	2	3
14-М	»	60 » 75	58	10	0,58	2	2
Нормальные режимы прн IFcp. к = 18 ... 22 %
1-Н	До 22		94	25	0,35	7	9
2-Н	Свыше	22 до 25	92	23	0,38	6	9
3-Н		25 » 32	89	20	0,43	5	8
4-Н	»	32 » 40	87	18	0,46	5	8
5-Н	»	40 » 50	85	16	0,50	5	8
6-Н	»	50 » 60	83	14	0,54	4	7
7-Н	»	60 » 75	80	11	0,61	4	6
		То же при 1	^ср. к =	10 ...	12%		
8-Н	До 22		102	33	0,25	7	9
9-Н	Свыше	22 до 25	100	31	0,28	6	9
10-Н	»	25 » 32	97	28	0,31	5	8
11-Н	»	32 » 40	94	25	0,35	5	8
12-Н	»	40 » 50	91	22	0,39	5	8
13-Н	»	50 » 60	87	18	0,46	4	7
14-Н	»	60 » 75	84	15	0,51	4	6
	Форсированные режимы при			Ч^ср.к =	= 10 ...	12%	
1-Ф	До 22		112	35	0,26	7	10-
2-Ф	Свыше	22 до 25	НО	33	0,28	6	10
3-Ф	»	25 » 32	107	30	0,31	5	9
4-Ф	»	32 » 40	104	27	0,34	5	8
5-Ф	»	40 » 50	101	24	0,38	5	8
6-Ф	»	50 » 60	98	21	0,43	4	7
7-Ф	»	60 » 75	95	18	0,48	4	7
122
7.10.	Режимы сушки пиломатериалов из древесины лиственницы при ее средней конечной влажности, равной 18 ... 22 %» и максимальной психрометрической разности Д#2 в загрузочном конце камеры, равной 1
Номер и индекс	Толщина пиломатериалов,	Состояние сушильного агента в разгрузочном конце камеры	
режима	мм		<Р
л 1-м л 2-М л 3-М Л 4-М Л 5-М Л 6-М Л 7-М	Мягкие режимы До 22 Свыше	22	до	25 »	25	»	32 »	32	»	40 »	40	»	50 »	50	.»	60 »	60	»	70	при Д =55 °C 15 14 12 И 10 9 8	0,40 0,44 0,50 0,53 0,57 0,60 0,64
Нормальные режимы при Д = 85 °C
Л 1-Н	До 22	23	0,35
Л 2-Н	Свыше 22 до 25	20	0,41
Л 3-Н	»	25 » 32	17	0,47
Л 4-Н	»	32 » 40	15	0,52
Л 5-Н	»	40 » 50	13	0,57
Л 6-Н	»	50 » 60	11	0,63
Л 7-Н	»	60 » 75	9	0,69
Форсированные режимы при /1 = 105 °C
Л 1-Ф	До 22	20	0,46
Л 2-Ф	Свыше 22 до 25	18	0,50
Л 3-Ф	»	25 » 32	16	0,55
Л 4-Ф	»	32 » 40	14	0,60
Л 5-Ф	»	40 » 50	12	0,64
Л 6-Ф	»	50 » 60	11	0,67
Л 7-Ф	»	60 » 75	10	0,69
7.11.	Интенсифицированные режимы сушки пиломатериалов (сосна, ель) в камерах непрерывного действия
Толщина пиломатериалов,			Параметры су'Шнльного агента, °C			
			в разгрузочном конце камер			At2 в загрузочном конце камер
— .. -						
			fc		.. ... _	
До 22			 .	70	...75	—	21	6
Свыше	22	до 25	70	...75	20	5
»	25	» 32	68	... 73	18	5
	32	» 40	68	...73	16	4
	40	» 50	67	...72	14	4
	50	» 60	65	...72	12	3
	60	» 75	65	...70	10	3
123
Как показали экспериментальные исследования Сибирского технологического института и ЦНИИМОДа, для сушки товарных пиломатериалов возможно применение в камерах непрерывного действия режимов с температурой среды выше, чем температура, принятая в стандартных мягких режимах. Особенно это рекомендуется для камер, в которых электродвигатели вентиляторов защищены от воздействия повышенных температур. Рекомендуемые режимы приведены в табл. 7.11.
Интенсифицированные режимы позволяют повысить производительность существующих камер непрерывного действия на 20...30 % по сравнению с производительностью при использовании стандартных мягких режимов сушки при практически том же качестве высушенных пиломатериалов.
7.2.3.	Загрузка камеры и начальный прогрев древесины
В камеру загружают штабеля, уложенные в соответствии с правилами укладки (см. раздел 7.1). Не допускается загрузка в камеру неполногабаритных штабелей, работа камеры при неполном количестве штабелей.
Первой технологической операцией после загрузки камеры является начальная обработка материала — прогрев. Во время прогрева в камеру периодического действия подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах.
Температуру среды /Пр при прогреве пиломатериалов мягких хвойных пород (сосны, ели, кедра, пихты) поддерживают в зависимости от толщины и категории режима сушки по табл. 7.12.
При прогреве пиломатериалов других пород устанавливают температуру среды для лиственницы н древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, клена, ильма, ореха, ясеня, граба) — на 3...5 °C выше температуры начальной ступени режима сушки (но не выше 100°C), для древесины мягких лиственных пород (березы, ольхи, осины, тополя, липы)—выше на 5...8°С (но не выше 100 °C).
После достижения заданной температуры психрометрическую разность поддерживают на уровне А/ — 0,5...1,5 °C. Древесину прогревают до тех пор, пока разность между температурами среды и в центре доски Д или заготовки не достигнет 3 °C, после чего переходят на первую ступень режима сушки, поддерживая при этом психрометрическую разность А/ не выше заданной режимом.
7.12.	Температура среды f °C, при прогреве пиломатериалов [31J
Категория режима	Толщина пиломатериалов Si, мм						
	До 22	свыше 22 до 32	свыше 32 до 40	свыше 40 до 50	свыше 50 до 60	свыше 60 до 75	свыше 75 до 100
м	67	67	64	64	63	60	60
н	98	94	90	85	80	72	63
ф	100	100	100	100	98	88	—
124
Разность (/пр — /ц) измеряют в зоне камеры, где интенсивность прогрева минимальна.
При отсутствии устройств для контроля температуры древесины длительность прогрева определяется расчетом, методика которого, разработанная Московским лесотехническим институтом, приводится в работе [31].
Рекомендации по проведению прогрева древесины распространяются на камеры периодического действия, снабженные увлажнительной системой, и камеры непрерывного действия с отсеками для .начальной влаготеплообра-ботки.
В действующих противоточных камерах непрерывного действия прогрев материала осуществляется непосредственно влажным сушильным агентом, поступающим в загруженный штабель. Поэтому специальные режимы и продолжительность начального прогрева не регламентируются. Для того чтобы охлаждение сушильного агента во вновь загруженном штабеле не приводило к длительному нарушению заданного режима сушки, необходимо загружать в камеру (и выгружать) материал по одному штабелю.
7.2.4.	Управление камерой
Поддержание заданной температуры и степени насыщенности сушильного агента. При управлении в камере поддерживают заданную по режиму температуру и степень насыщенности сушильного агента. В паровоздушных камерах температуру сушильного агента регулируют, изменяя степень открытия вентилей на паропроводах. Для повышения степени насыщенности сушильного агента закрывают приточно-вытяжные каналы. Если необходимое повышение степени насыщенности не достигается, в камеру подают пар через увлажнительные трубы. Категорически запрещается пользоваться увлажнительными трубами при открытых приточно-вытяжных каналах. Для уменьшения степени насыщенности открывают приточно-вытяжные каналы, и если в камеру поступал пар через увлажнительные трубы, обязательно сначала их перекрывают.
Контроль за режимом сушки и состоянием материала. За состоянием сушильного агента в камере наблюдают систематически, а в отдельных случаях — непрерывно. Показания контрольных приборов рекомендуется записывать в журнал каждый час. Максимально допустимые установившиеся отклонения параметров воздуха от заданных по режиму регламентируются ГОСТ 18867—84 и ГОСТ 19773—84.
Отклонение степени насыщенности сушильного агента в камере от заданной по режиму опаснее, чем отклонение температуры. Поэтому, когда температура по независящим от обслуживающего персонала причинам колеблется, поддерживают заданную психрометрическую разность. При прекращении подачи пара (воды) или аварийной остановке камеры закрывают приточно-вытяжные каналы.
В камерах периодического действия контроль за режимом сушки и его регулирование ведут по состоянию сушильного агента, поступающего в штабель. В начале каждой смены оператор (в зависимости от текущей влажности материала) устанавливает и записывает в журнал заданное режимное состояние сушильного агента на всю последующую смену.
125
В камерах непрерывного действия контроль и регулирование режима сушки ведут по состоянию сушильного агента в сухом (разгрузочном) конце камеры. В сыром (загрузочном) конце камеры контролируют степень насыщенности сушильного агента дистанционным психрометром периодически перед каждой выгрузкой штабелей. При отсутствии в сыром конце камеры стационарного психрометра допускается контроль параметров среды переносным психрометром. Контролируется состояние сушильного агента непосредственно при выходе его из последнего штабеля. Если фактическая степень насыщенности оказывается ниже заданной, количество циркулирующего в камере воздуха необходимо уменьшить, а если выше заданной — увеличить.
Во время сушки периодически контролируют текущую влажность древесины и внутренние напряжения в ней. Текущая влажность определяется по контрольным образцам: при сушке тонких пиломатериалов хвойных пород в начальной стадии процесса через каждые 8, а в конечной стадии через 12 ч; при сушке пиломатериалов лиственных пород и толстых пиломатериалов хвойных пород в начальной стадии процесса через 12, а в конечной стадии — через 24 ч.
Значение текущей влажности записывают в журнал. По ней судят о возможности перехода на следующую ступень режима нли об окончании процесса. Время перехода с одной ступени режима на другую устанавливают по влажности медленносохнущего образца, а время окончания сушки — по средней влажности образцов, заложенных в штабель.
Как правило, контрольные образцы высыхают быстрее, чем материал в штабеле. Разница между влажностью контрольных образцов и материала к концу сушки в среднем достигает 2...3 %. Это следует принимать в расчет при определении времени окончания сушки.
Для контроля за полными внутренними напряжениями в штабель одновременно с контрольными образцами влажности закладывают (в быстросохнущие места) один-два образца примерно такой же длины, что и образцы для определения влажности (1...1.2 м). Торцы образцов покрывают густой масляной краской, на расстоянии 10 см от торцов в нужные моменты отпиливают торцовые срезы, из которых вырезают на ленточнопильном станке силовой образец. О знаке и примерной величине напряжений судят по направлению и величине изгиба зубцов. Изгиб зубцов наружу указывает на наличие растягивающих напряжений, а изгиб внутрь — сжимающих напряжений в поверхностных зонах доски. Свежие пропилы силовых образцов после от-пиловки каждого торцового среза вновь покрывают масляной краской.
Если необходимо контролировать перепад влажности по толщине материала, из силового образца рядом с силовой секцией выпиливают секцию послойной влажности.
7.2.5.	Влаготеплообработка древесины
Для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений, возникающих в древесине при сушке, проводят конечную и промежуточную обработку древесины в среде повышенной температуры и влажности, называемую влаготеплообработкой. Для создания такой среды в сушильное пространство
126
камеры периодического действия или в отсек влаготеплообработки разгрузочного конца камеры непрерывного действия подают пар или распыленную горячую воду при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. Если сушильные камеры не оборудованы увлажнительными системами или отсеками, конечная влаготеплообработка высушенных пиломатериалов может проводиться в специально предназначенных для этого пропарочных камерах. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности по I и II категориям качества сушки. Независимо от категории качества влаготеплообработку проводят при сушке пиломатериалов твердых лиственных пород и лиственницы.
Конечную влаготеплообработку проводят после достижения древесиной заданной конечной влажности. Во время обработки температуру среды в камерах периодического действия поддерживают на 5...8 °C выше температуры на последней ступени режима сушки (в отсеках камер непрерывного, действия на 6°C выше температуры в разгрузочном конце), но не более 100°C. Психрометрическую разность устанавливают равной 0,5...1,0°С (в отсеках камер непрерывного действия—1...2°С). Если тепловая мощность камер недостаточна, то допускается влаготеплообработка при температуре, соответствующей последней ступени процесса сушки.
Продолжительность влаготеплообработки должна быть такой, чтобы зубцы силовых секций, выпиленных из контрольных образцов, досок или заготовок (см. раздел 7.3), после выдержки их в сушильном шкафу имели относительную деформацию изгиба не более 2 %.
После конечной влаготеплообработки пиломатериалы выдерживают в камере в течение 2...3 ч при психрометрической разности последней ступени режима сушки, затем прекращают подачу пара в калориферы и охлаждают древесину до 30...40 °C при открытых приточно-вытяжных каналах.
В случаях, когда в древесине могут появиться внутренние трещины, проводят промежуточную влаготеплообработку. Рекомендуется подвергать промежуточной влаготеплообработке пиломатериалы, толщина которых превышает, мм: для сосны, ели, пихты, кедра, осины, липы, тополя — 60; для березы, ольхи -— 50; для лиственницы — 40; для твердых лиственных пород (бук, дуб, граб, клен, ясень, орех) промежуточная влаготеплообработка обязательна.
Промежуточную влаготеплообработку назначают в камерах периодического действия при переходе со второй на третью ступень при низкотемпературных режимах сушки. Температуру среды поддерживают на 5...8 °C выше температуры предшествующей обработке ступени режима сушки, но не более 100 °C, а психрометрическую разность устанавливают равной 1,5...2°С. Продолжительность промежуточной влаготеплообработки должна быть такой, чтобы зубцы силовой секции, выпиленной из контрольных образцов, досок или заготовок, имели после выравнивания влажности относительную деформацию не более 2 %. Допускается уменьшить продолжительность промежуточной обработки настолько, чтобы относительные деформации зубцов силовой секции не превышали 3...4 %, или вообще не проводить ее, если контрольными опытными сушками установлено, что при этом не наблюдается внутренних
127
7.13. Продолжительность влаготеплообработок, ч, в зависимости от породы и толщины пиломатериалов
Толщина пиломатериалов, мм	Порода				
	сосна, осииа, ель, пихта, кедр, липа, тополь	береза, ольха	лиственница	бук, клеи	дуб, ИЛЬМ, орех, граб, ясень
До 22	1,5	2	3	3,5	4
Свыше 22 до 32	2	3	4	5	6
Свыше 32 до 40	3	6	8	10	12
Свыше 40 до 50	6	12	14	16	20
Свыше 50 до 60	9	18	21	24	30
Свыше 60 до 75	14	30	35	40	50
Свыше 75	24	60	65	70	80
трещин. Ориентировочная общая продолжительность влаготеплообработок в зависимости от породы и толщины пиломатериалов приведена в табл. 7.13.
При отсутствии промежуточной обработки данные табл. 7.13 характеризуют продолжительность конечной обработки. В случаях, когда проводят и промежуточную и конечную обработки, — на первую используют до */з, а на вторую — остальную часть указанного в таблице времени. При влаготеплооб-работке остывшего материала в специальных пропарочных камерах ее продолжительность по сравнению с указанной в табл. 7.13 сокращается в 2 раза.
Поскольку необходимая продолжительность влаготеплообработок определяется рядом переменных факторов (параметрами внешней среды, теплопроводностью и герметичностью ограждений, давлением пара, фактической температурой среды при обработке и др.), то приведенные в табл. 7.13 рекомендации могут корректироваться в зависимости от конкретных условий и в соответствии с результатами контроля остаточных напряжений.
7.2.6.	Кондиционирующая обработка древесины
Для выравнивания влажности древесины по объему штабеля и толщине пиломатериалов проводят кондиционирующую обработку. С этой целью в камере с помощью калориферов и увлажнительных устройств поддерживают такое состояние среды, при котором недосушенные сортименты подсыхают, а пересушенные увлажняются.
При сушке низкотемпературными режимами температура среды во время кондиционирующей обработки поддерживается на уровне, соответствующем последней ступени режима сушки (но не выше 100 СС), а степень насыщенности должна соответствовать (по диаграмме равновесной влажности) средней заданной конечной влажности, увеличенной на 1 %.
Пример. Определить состояние среды при кондиционирующей обработке, если температура на последней ступени режима tc — 85 °C, а заданная конечная влажность WK = 7 %. Устанавливаем необходимую при обработке равновесную влажность = 7 + 1 = 8 %. Определяем по диаграмме (см.
128
рис, 2.1) требуемую степень насыщенности. При ta = 85 °C и Wp = 8 % она равна 0,62.
Продолжительность кондиционирующей обработки зависит от многих факторов и назначается в соответствии с категорией качества сушки, а также особенностями камеры и материала.
Для пиломатериалов I категории качества кондиционирующая обработка обязательна. Ее продолжительность ориентировочно в 2 раза меньше продолжительности конечной влаготеплообработки. *'
При сушке пиломатериалов по II и III категории качества кондиционирующую обработку проводят, если требуемая равномерность влажности досок по объему штабеля в соответствии с результатами по предшествующим сушкам аналогичного материала не была достигнута. В камерах непрерывного действия кондиционирование проводят в тех случаях, когда имеются отсеки для влаготеплообработки.
7.3.	ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ СУШКИ
7.3.1.	Транспортная и эксплуатационная влажность пиломатериалов и заготовок
При массовой сушке товарных пиломатериалов на лесопильных предприятиях основной целью сушки является обеспечение сохранности пиломатериалов на период их хранения и транспортирования от биологического разрушения, гниения.
В табл. 7.14 приведены требования к влажности пиломатериалов, заготовок и изделий из древесины по соответствующим стандартам. Как видно из табл. 7.14, в большинстве случаев для пиломатериалов и заготовок предельная влажность устанавливается не более 22 % абс. Так как при сушке штабеля наблюдается разброс влажности в отдельных досках относительно средней влажности, то для того, чтобы влажность отдельных досок не превысила предельную (22...23 %), штабель необходимо высушивать до более низкой влажности.
По экспериментальным данным ЦНИИМОДа [2], фактическое распределение влажности пиломатериалов, высушенных до транспортной влажности, по объему штабелей при атмосферной и камерной сушках в основном близко к нормальному и его можно характеризовать средним значением влажности 1УСр и величиной среднего квадратического отклонения влажности з. Пример кривых распределения влажности в партии высушенных пиломатериалов приведен на рис. 7.4.
При атмосферной и камерной сушках пиломатериалов среднее квадратическое отклонение зависит от влажности партии. Например, среднее квадратическое отклонение при атмосферной сушке пиломатериалов толщиной 40 мм до средней влажности 18 % составляет ±1,5 %, а при сушке в камерах непрерывного действия типа «Valmet» до той же влажности ±2 %, что с вероятностью 95 % обеспечивает влажность досок в партии в диапазоне 15...21 % или 14...22 %. В этом случае показатели равномерности сушки удовлетворяют нормам, по которым при сушке до транспортной влажности по
5 Под ред. Е. С. Богданова
129
7.14. Влажноеть изделий из древесины, регламентируемая стандартами
Наименование изделия	Требуемая влажность	Стандарт	
Пиломатериалы хвойных пород северной сортировки, поставляемые для экспорта	Не должна превышать 22 %	гост	26002—83Э
Пиломатериалы хвойных пород С	Для пиломатериалов отборного, 1, 2 и 3-го сортов, поставляемых с 1 мая по 1 октября, не более 22 + 3 %	ГОСТ	8486—66
Пиломатериалы лиственных пород «	Пиломатериалы изготовляют сухими (с влажностью не более 22 %), сырыми (с влажностью более 22 %) и сырыми антисептированными. Ан-тисептирование — по	ГОСТ 10950—78. В период с 1 мая по 1 октября изготовление сырых пиломатериалов допускается с согласия потребителя	ГОСТ	2695—83
Пиломатериалы хвойных пород черноморской сортировки, поставляемые для экспорта	Не более 22 %	ГОСТ	9302—83Э
Пиломатериалы авиационные (бруски и доски)	Не более 20 %	ГОСТ	968—68
Заготовки из древесины хвойных пород	Для заготовок ие более 22 %, клееных и калиброванных заготовок для паркетных покрытий должна соответствовать влажности деталей	ГОСТ	9685—61
Заготовки из древесины лиственных пород	Не должна превышать 22%. В период с 1 октября по 1 мая допускается по согласованию с потребителем изготовление заготовок с влажностью более 22%	ГОСТ	7897—83
Заготовки авиационные из древесины хвойных пород	Не более 15 %. По соглашению сторон допускается поставка антисептированных заготовок с влажностью древесины не более 20 %	ГОСТ	2646—71
Заготовки авиационные из древесины лиственных пород	Не более 15 %	гост	2996—79
130
Продолжение
Наименование, изделия	Требуемая влажность	Стандарт
Заготовки деревянные резонансные для музыкальных инструментов	Номинальные размеры заготовок по толщине и ширине установлены при влажности 15%. Влажность неаптисёдтирован-ных заготовок, поставляемых в период с 1 мая по 1 октября, не должна превышать 25 %. Прн влажности более 25 % заготовки в этот период должны быть антисептированы по ГОСТ 10950—78	ГОСТ 6900—83
Детали деревянные сельскохозяйственных машин	Для древесины неокрашенных деталей не более 18 %, кроме брусков сечением 100X 100 мм и выше, влажность которых не должна превышать 22%	ГОСТ 7072—71
Заготовки лыжные	Размеры заготовок установлены для древесины с влажностью 15 %	ГОСТ 48—76
Бочки для вин, соков и морсов	Не более 18 %	ГОСТ 248—75
Брусья перевозные деревянные клееные для железных дорог широкой колеи	То же	ГОСТ 9371—76
Бочки деревянные заливные и сухотарные Ящики:	Не должна превышать, %: 9— для бочек под консистентные нефтепродукты, лакокрасочную продукцию для южных районов; 12 — для других районов; 15 — для бочек под технический рыбий жир, жир морских зверей, икру лососевых пород рыбы, технический йод, древесную смолу и пек для заливных бочек, изготовляемых в IV климатической зоне СССР; 18 — для заливных бочек, изготовляемых в других районах страны, и сухотарных бочек. Влажность древесины пробок и нагелей должна быть на 3...5 % ниже влажности клепок	ГОСТ 8777—80Е
Дощатые для продукции пищевой промышленности	Не должна превышать 18 % для макарон и маргарина и 22 % для остальных видов продукции	ГОСТ 13360—84
131
Продолжение
Наименование изделия	Требуемая влажность	Стандарт
деревянные многооборотные для продукции	Не более 22 % и не менее 12%	ГОСТ 6215—82
легкой промышленности		
дощатые неразборные	Не более 18 %	ГОСТ 13357—81
для кондитерских изделий		
дощатые для консервов	Не более 22 % и не менее 12%	ГОСТ 13358—84
дощатые для овощей н	Нс более 22 %	ГОСТ 13359—84
фруктов		ГОСТ 11354—82
деревянные многооборотные для продукции пищевой промышлен-	Не более 22 %; для хлебных лотков на шиповых соединениях — 18 %	
ности		
Обрешетки дощатые для	Не более 22 %	ГОСТ 12082—82
грузов массой до 500 кг		
Доски подоконные деревянные	Влажность древесины подоконных досок должна быть 12 ± ±3%, древесины заделок (пробок, планок) на 2...3 % меньше	ГОСТ 17280—79
Детали деревянные, фре-	12 ± 3 %	ГОСТ 8242—75
зерованные для строительства		
Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и общественных зданий	В строганых деталях, предназначенных для применения внутри помещения — 15 %, снаружи помещения—18 %	ГОСТ 11047—72
Ящики дощатые неразборные для мясной, молочной и птицеводческой продукции	Не более 20 %; дощечек и планок ящиков или комплектов для сливочного масла — не более 18 %	ГОСТ 13361—84Е
Ящики дощатые неразборные	Для дощечек, планок ящиков или комплектов не более 20 %	ГОСТ 2991—76
Окна и двери деревянные	Для наружных коробок и тамбуров дверей 12 ±3 %; внутренних дверей и дверных полотен 9 ± 3 %	ГОСТ 475—78
Плиты столярные	8 ± 2 %	ГОСТ 13715—78
Паркет штучный	9 ± 3 %	ГОСТ 862.1—76
Паркет мозаичный	9 ± 3 %	ГОСТ 862.2—76
Паркетные доски	8 ± 2 %	ГОСТ 862.3—77
Паркетные щиты	8 ± 2 %	ГОСТ 862.4—77
Мебель	Деталей из массивной древесины 8±2%. Древесины тары для упаковки мебели не более 22%	ГОСТ 16371—84
132
Рис. 7.4. Кривые распределения влажности в партии пиломатериалов при сушке до транспортной влажности:
I у—фактическая и расчетная при атмосферной сушке: 2 и 2'—то же в камерах «Valmet»
нулевой категории качества материал необходимо высушить до 18 % влажности при допустимых отклонениях ±4 %.
Требования к влажности пиломатериалов, предназначенных для перевозки и хранения, предусматривают, что древесина при этом не должна подвергаться грибковым заболеванием
На основании ранее проведенных исследований [8] можно счи
тать, что хвойная древесина не поражается синевой при влажности 22...23 % и ниже. Чтобы не выйтн за указанные пределы и иметь гарантию от пора-
жения пиломатериалов синевой, необходимо правильно выбирать среднюю
влажность, до которой надо сушить пиломатериалы на лесопильных заводах, а также устанавливать требования к допускаемым отклонениям от средней
влажности.
Производственный опыт сушкн пиломатериалов в камерах непрерывного действия показывает, что при сушке тонких пиломатериалов до средней конечной влажности свыше 17 % диапазон колебаний уже значительно больше допустимого, причем чаще встречаются доски влажностью, превышающей 22 %, Наблюдается также зависимость величины среднего квадратического отклонения s от средней конечной влажности н толщины пиломатериалов. Чем выше конечная влажность, тем больше значение величины s, и чем тоньше
пиломатериалы, тем выше s при тех же значениях средней влажности.
Опыт сушки пиломатериалов в зарубежных странах (США, Швеции, Канаде) подтверждает целесообразность сушки до влажности 18 % и ниже.
Как показывают результаты обследования, на наших предприятиях экспортные пиломатериалы, особенно тонкие сортименты, в основном сушатся уже до более низкой конечной влажности, чем предусмотрено ГОСТ 8486—66, 38081—85, 26002—83Э и прежними Руководящими материалами по камерной сушке пиломатериалов. Следует отметить при этом, что соблюдение технологической дисциплины и режимов обеспечивает хорошее качество сушкн. Пересортица по дефектам сушки незначительна или составляет 2...3 %, т. е. не больше, чем при сушке до средней конечной влажности 20 %.
Таким образом, к величине средней конечной влажности надо подходить дифференцированно, назначать конечную влажность высушиваемых пиломатериалов в зависимости от их толщины Величина эксплуатационной влажности древесины зависит от условий эксплуатации деталей и изделий и изменяется в широких пределах.
133
Рис. 7.5. Кривые распределения влажности в партии пиломатериалов при сушке:
1 и 1Г— в эжекционных камерах; 2 и 2'— в камере СПВ-62
Климатические условия эксплуатации (среднегодовая температура и относительная влажность воздуха) определяют требования к влажности древесины пиломатериалов и заготовок, идущих на изготовление изделий. Из табл. 7.14. видно, что средняя эксплуатационная влажность изменяется в пределах от 6 до 15%.
Как правило, пиломатериалы для производства столярно-строительных изделий, мебели и т. п. сушат в камерах периодического действия. В этих камерах распределение конечной влажности по объему штабеля хорошо
описывается кривыми нормального распределения (рис. 7.5), поэтому разброс влажности можно характеризовать величиной среднего квадратического
отклонения s.
7.3.2.	Нормы требований к качеству камерной сушки и методы контроля показателей качества
В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов устанавливается четыре категории качества камерной сушки пиломатериалов и заготовок:
О — сушка до транспортной влажности пиломатериалов экспортных и внутрисоюзного потребления.
I — сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей по ГОСТ 6449.1—82 «Изделия из древесины и древесных материалов. Допуски и посадки» для высокоточных составных частей изделий, влияющих на эксплуатационные показатели изделий (соединения механики клавишных инструментов, точное машиностроение и приборостроение, деревянные клееные несущие конструкции, производство моделей, лыж и т. п.).
II — сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей по ГОСТ 6449.1—82 для ответственных составных частей изделий, от которых зависит качество изделий (мебельное производство, футляры для радио- и телеаппаратуры, столярно-строительные изделия, деревянные строительные клееные ограждающие конструкции, пассажирское вагоно- и автостроение и т. п.).
III — сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая механическую обработку и сборку деталей по ГОСТ 6449.1—82 для менее ответственных составных частей изделий (производство погонажных столярно-строительных изделий, товарное вагоностроение, сельхозмашиностроение, рядовая тара и т. п.).
К показателям качества сушки относятся: 1) средняя влажность высушенных пиломатериалов (заготовок) в штабеле; 2) величина от
134
клонений влажности отдельных досок или заготовок от средней влажности пиломатериалов в штабеле; 3) перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); 4) остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках)
Нормы показателей качества сушки пиломатериалов и заготовок устанавливают в зависимости от условий эксплуатации изделий. Нормы для категорий качества I...III даны ниже.
Нормативные показатели качества сушки пиломатериалов и заготовок
Категории качества:
	I	П	ш
Средняя конечная влажность пило материалов нли заготовок в штабеле, % 		7; 10**	7; 10; 15**	10; 15**
Отклонения влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля пиломатериалов *, %, ие более- 		±2	±3	±4
Среднее квадратическое отклонение влажности s, %		±1,0	±1,5	±2,0
Перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок), %, не более, при толщине, мм: 13...22		1,5	2,0	2,5
25...40 		2,0	3,0	3,5
45...60 		2,5	3,5	4,0
70...90 		3,0	4,0	5,0
Условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубцов силовой секции), %, ие более 		1,5	2,0	не контроля-
			руется
*	Допустимые отклонения принимаются равными ±2 s.
*	* При сушке до эксплуатационной влажности средняя конечная влажность пиломатериалов в штабеле должна назначаться по средней устойчивой влажности при увлажнении и высыхании в зависимости от средних темпе-Р^УР^н относительной влажности воздуха в условиях эксплуатации изде-Нормы для категории качества О приведены ниже.
Нормативные показатели качества сушки пиломатериалов и заготовок категории О
Средняя конечная влажность пиломатериалов или заготовок в штабеле, % Отклонения влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля пиломатериалов *, %.........
Среднее квадратическое отклонение влажности, s, %.....................
Толщина пиломатериалов,		мм:
32 и менее	38...50	свыше 50
16	18	20
±6	+4	±2,5
±3	±2	±1,25
* Допустимые отклонения принимаются равными ±2 s.
Примечание. Перепад влажности по толщине пиломатериалов у заготовок, а также условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубов силовой секции) не контролируются.
135
В приведенных выше нормах качества приняты предельные значения конечной влажности для трех основных случаев: 1ГК = 7 %, отапливаемые помещения со среднегодовой температурой /СР = 20 ± 2 °C и относительной влажностью <рс₽ = 0,4 ± 0,1; 1ГК = 10 %, отапливаемые помещения с повышенной влажностью при /ср =(7...20)°С и <рср = 0,6 ± 0,1; 1ГК = 15 %, наружные условия эксплуатации при /СР = 4,3± ГС и <рС|> = 0,75 ± 0,2.
Конкретные значения средней конечной влажности допускается назначать в соответствии с техническими условиями на изделия и продукцию.
Для пиломатериалов, высушиваемых по категории качества О до транспортной влажности, конечную влажность назначают в зависимости от толщины пиломатериалов с тем, чтобы с вероятностью 95 % влажность отдельных досок не превысила 22...23 %.
Для определения средней влажности партии пиломатериалов из контролируемого штабеля из различных его зон при разборке отбирают не менее девяти досок (заготовок). Зоны быстрого и замедленного просыхания устанавливаются предприятием для каждой камеры путем опытных сушек.
Из каждой отобранной доски (заготовки) на расстоянии не менее 0,3 м от торцов перпендикулярно длине вырезают два поперечных среза (секции влажности) с размером вдоль волокон 10... 12 мм (см. рис. 7.3) и определяют их влажность согласно ГОСТ 16588—79 сушильно-весовым методом.
Влажность пиломатериалов штабеля вычисляют как среднее арифметическое из значений влажности отобранных досок (заготовок).
Древесина секций не должна содержать кору и видимые пороки по ГОСТ 2140—71. Влажность пиломатериалов (заготовок) в штабеле при толщине их не более 40 мм допускается контролировать электровлагомером согласно ГОСТ 16588—79.
Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) в штабеле от средней конечной контролируют по среднему квадратическому отклонению s, которое вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле
s= V	’	(7-4>
где Wi — влажность отдельных секций, %; 1ГС₽— средняя влажность партии, %; п — число секций (или замеров электровлагомером).
Перепад влажности по толщине материала контролируют по I, II и III категориям качества.
Из отобранной доски рядом с секцией для определения общей влажности выпиливают секцию для определения послойной влажности (см. рис. 7.3). Эту секцию раскалывают для досок толщиной до 32 мм по схеме на рис. 7.6, а; для досок толщиной свыше 32 мм — по схеме на рис. 7.6, б. Разница во влажности боковых (взвешиваемых вместе) и средней полосок показывает перепад влажности:
Д1Г = И7ВИ-И7ПОВ, %,
где Гвн— влажность внутренних слоев древесины секции, %; lVnoB— влажность поверхностных слоев (средняя), %.
Рис. 7.7. Силовые образцы для пиломатериалов толщиной до 40 мм (а) и более 40 мм (б); В — ширина доски
Рис. 7.6. Секции послойной влажности цля пиломатериалов толщиной 32 мм (а) и свыше 32 мм (б); В—ширина доски
Число досок, из которых вырезают секции, должно быть не менее пяти для I категории качества и не менее трех для II и III. При сушке по III категории качества перепад влажности определяют в том случае, когда пиломатериалы поступают на раскрой по толщине.
Контроль остаточных напряжений проводится в пиломатериалах, высушиваемых по I и II категориям качества.
Из трех-четырех отобранных досок рядом с секцией послойной влажности выпиливают силовые секции размером вдоль волокон 10 мм. Секции после выравнивания их влажности путем выдержки в сушильном шкафу при температуре 103 ± 2 °C в течение 2...3 ч раскраивают по схеме на рис. 7.7.
Для пиломатериалов I и II категорий качества сушкн относительное отклонение зубцов секций f (в вершине) от нормального положения не должно превышать 1,5...2 % длины зубца. Это отклонение измеряется индикаторной скобой или штангенциркулем с точностью ±0,1 мм и характеризуется отношением
Т’__Т’
f -	2< 1 100 %,
где / — длина зубца, мм.
7.4.	ДЕФЕКТЫ СУШКИ И МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ИХ СНИЖЕНИЯ
7.4.1.	Видимые дефекты сушки
При камерной сушке к видимым дефектам, снижающим качество пиломатериалов, относятся: растрескивание, коробление (основные виды дефектов), а также выпадение сучков, выплавление смолы, плесень и синева.
137
Рис. 7.8. Виды коробления:
а—поперечное; б —продольное по кромке; в — продольное по пласты; г — винтовая покороб-ленность; 1 — радиальное; 2, 3—смешанное направление волокон («желобчатая» покороблен-иость) при распиловке
Прн сушке древесины изменяются ее линейные размеры н объем (усушка), причем возникающие деформации имеют различную величину в радиальном и тангенциальном направлениях. Изменение заданной формы пиломатериалов при сушке называется короблением. Различают два типа коробления: поперечное и продольное (соответственно в поперечной и продольной плоскостях доски).
Поперечная покороблен и ость возникает вследствие большей усушки в тангенциальном направлении, чем в радиальном. На рис. 7.8 показано, что доска чисто радиальной распиловки (доска /) не коробится при сушке. Доскн, выпиленные из левой или правой части бревна, приобретают желобчатую покороблепность (доски 2 и 3). Так как направление внутренней (обращенной к центру бревна) пластн доски ближе к радиальному, чем наружной пласти, то она усыхает меньше, и доска изгибается выпуклостью к центру бревна. Отсюда и большое значение правильной укладки штабеля пиломатериалов для сушки, что позволяет предотвратить коробление (кроме верхних рядов досок в штабеле).
Продольное коробление досок при сушке вызывается различием между усушкой вдоль и поперек волокон. Доски выпиливают не строго параллельно волокнам, поэтому после сушки доска или заготовка может иметь покоробленность по кромке (рис. 7.8, б) нли по пласти (рис. 7.8, в). Эти виды коробления особенно присущи доскам, имеющим неоднородные по строению участки (например, крень).
Винтовая покоробленность (рис. 7.8,г) возникает у досок, имеющих наклон волокон (отклонение волокон от продольной оси бревна).
Рассмотренные виды коробления возникают при сушке досок в свободном состоянии. Единственным способом предупреждения коробления является сушка досок в зажатом состоянии под нагрузкой. При этом во время сушки
под нагрузкой доска сохраняет плоскую форму, так как возникающие упругие деформации перерождаются в остаточные [40].
Второй распространенный вид дефектов сушки — трещины, определяется главным образом режимными параметрами среды и условиями проведения процесса. Наиболее типичные виды трещин: наружные (пластевые и кромочные), внутренние (свищи и раковины), торцевые и радиальные.
Пластевые и кромочные трещины образуются вследствие чрезмерно интенсивного испарения влаги с поверхности при излишне жестком режиме в первый период сушки, когда наружный слон пересыхают и внутренние напряжения растяжения в них достигают предела прочности.
Образовавшиеся поверхностные трещины обычно углубляются и расширяются до момента перемены знака внутренних напряжений. После перемены знака напряжений трещины начинают закрываться п в конце сушки могут быть незаметны. Прочность пиломатериалов при этом понижается. Наружному растрескиванию больше подвержены сердцевинные доски, в которых образуются так называемые радиально направленные трещины (боковые), выходящие на боковую поверхность вследствие различной усушки древесины в радиальном и тангенциальном направлениях.
Торцовые трещины — следствие высокой влагопроводностн древесины вдоль волокон. Торцы пиломатериалов испаряют влагу интенсивнее, чем остальная их поверхность. Понижение влажности в торцах вызывает их усушку, вследствие чего возникают внутренние напряжения растяжений, которые являются причиной образования трещин.
Внутренние трещины образуются в конце процесса сушки, когда растягивающие внутренние напряжения в центре сортимента достигают предела прочности древесины. Эти трещины характерны для толстых пиломатериалов (особенно твердых пород древесины). Для их предупреждения необходимо в начальной стадии процесса применять режимы с небольшой жесткостью, проводить периодическую влаготеплообработку древесины.
Таким образом, растрескивание пиломатериалов происходит из-за несоблюдения или неправильно выбранного слишком жесткого режима сушки, режимов влаготеплообработки.
Другие дефекты сушки — выпадение и ослабление сучков, выплавление смолы, изменение цвета древесины, появление на пиломатериалах плесени и синевы не распространены, поэтому специальных средств по нх предупреждению нет. Например, выпадения и ослабления сучков не произойдет, если опасный в этом отношении пиломатериал сушить мягкими низкотемпературными режимами, не пересушивая его. Мягкими режимами предупреждают и выплавление смолы из смоляных кармашков и изменение цвета древесины, а появление иа пиломатериалах плесени и синевы исключается при сушке режимами с температурой по смоченному термометру tM = 40 °C в начале процесса.
7.4.2.	Предупреждение и снижение растрескивания и коробления
Правильный выбор и соблюдение режима сушки — одно из основных условий, предупреждающих растрескивание пиломатериалов, особенно образование наружных и внутренних трещин. При этом в камерах периодического
139
действия обязательно соблюдение и правильное проведение начальной, промежуточных и конечной тепловлагообработок древесины в зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов.
Предупредить торцовое растрескивание можно путем уменьшения испарения влаги с торцов пиломатериалов. Для этого нужно тщательно выравнивать прн укладке торцы штабеля, а крайние прокладки укладывать как можно ближе к торцам досок. При сушке толстых и широких досок, особенно из древесины твердолиственных пород н лиственницы, рекоменудется применять замазку торцов влагонепроницаемыми составами: масляными густотертыми красками (белилами, охрой, суриком), эмульсиями, специальными замазками. Например, для ручной н механизированной обмазки торцов рекомендуется состав, %: ацетон 77; перхлорвиниловая смола 15; канифоль (или канифольные масла) 8. Хорошие результаты также дает обмазка торцов 30 %-ной по-лнвинилацетатной эмульсией ПВАЭ.
В камерах непрерывного действия с поперечной закаткой штабелей снижение торцовых трещин наблюдается, как показали исследования ЦНИИМОДа, при применении прнторцовых экранов в разгрузочном конце камеры. На рис. 7.9 показан пример выполнения приторцовых экранов.
Экраны закрывают прнторцовые части штабелей примерно на 0,8... 1 м с обеих сторон, препятствуя их обдуву сушильным агентом. Действительно,
Рис. 7.9. Схема установки приторцовых экранов в камере непрерывного действия:
I—штабель; 2—поворотный приторцовый экран; 3—упругий элемент; 4—ниша в стенке камеры
140
Рис. 7*10. Зажимное устройство:
/ — штабель; 2—брус; 3—тяги; 4—талреп; 5—замок; 6—пружина
в разгрузочной части камер непрерывного действия в последних двух штабелях сушка заканчивается, а так как торцы сохнут быстрее, то практически они уже достигли заданной конечной влажности. Поэтому приторцовые экраны предохраняют торцы досок от пересыхания, а следовательно, и уменьшают вероятность растрескивания. При установке таких экранов доски по длине высыхают более равномерно.
Коробление пиломатериалов — один из основных дефектов сушки. Основное средство предупреждения и уменьшения коробления —- правильная укладка пиломатериалов в штабеля для камерной сушки (см. рис. 7.1).
Однако и при правильной укладке верхние ряды досок, не зажатые массой самого штабеля, коробятся, а часто и нижние ряды досок подвергаются короблению. Для предупреждения коробления нижних рядов достаточно укладывать каждый штабель на прочное жесткое горизонтальное основание (применять подштабельные тележки).
Для устранения коробления верхних рядов необходимо их зажимать. Можно использовать груз, обеспечивающий равномерное давление на штабель (массу груза в зависимости от размеров штабеля и толщины пиломатериалов выбирают в пределах 1,5...2,5 т).
Для сжатия верхних рядов пиломатериалов ЦНИИМОДом предложены
пружинные стяжки, которые и при усадке штабеля в процессе сушки надежно зажимают верхние ряды пиломатериалов (рис. 7.10).
 Пружинные стяжки несложны по конструкции и поэтому нх можно изготовить в любой механической мастерской деревообрабатывающих предприятий. Стяжки для сжатия штабеля состоят из зажима, талрепа и тяг. Зажим служит для окончательной установки стяжек на штабеле, т. е. для полного расчетного растяжения пружины. Он представляет собой систему из рычага и тяг, шарнирно соединенных между собой. Талреп, который состоит из стяжки и двух тяг, предназначен для предварительного растяжения пружины при установке стяжки на штабеле. Пружина, одна из основных деталей зажимного устройства, обеспечивает постоянное сжатие штабеля во время сушки. Каждая пружина давит на штабель силой 107 кг. Число устанавливаемых устройств зависит от толщины высушиваемого материала и ..длины штабеля, что и предопределяет первоначальное давление на штабель.
141
Ленинградская лесотехническая академия для сжатия штабелей во время сушки рекомендует специальные пневмоприжимы [36]. Для этого в камере над штабелем устанавливают специальные пневмоцилиндры, соединенные с прижимной рамкой, которая прижимается к штабелю после подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры с заданным усилием. Хотя эта система и проста по принципу действия, но конструктивно ее трудно устанавливать в действующих камерах.
7.5.	ХРАНЕНИЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
ПОСЛЕ СУШКИ
Высушенные пиломатериалы после длительного хранения (более 15 сут) укладывают в пакетные штабеля. Для кратковременного хранения перед окончательной обработкой пиломатериалы укладывают также в пакетные штабеля под навесы илн на открытой площадке. Высота фундамента не менее 300 мм. Штабеля, уложенные на открытом складе, покрывают съемными крышами или водонепроницаемой бумагой со свесами на всю высоту штабеля. Плотные пакеты формируют в соответствии с ГОСТ 19041—73.
Каждый штабель пиломатериалов укладывают на фундамент из стационарных или переносных элементов — железобетонных, бетонных, деревянных опор и железобетонных или деревянных прогонов. Фундаменты на открытых складах устраиваются в соответствии с ГОСТ 3808.1—85 и ГОСТ 7319—85.
В закрытых неотапливаемых складах и под навесом высота фундамента должна быть не менее 300 мм, в отапливаемых — не менее 100 мм. Схемы подштабельных деревянных фундаментов для укладки пакетных штабелей в закрытом неотапливаемом складе краном и под навесом автопогрузчиком приведены на рис. 7.11.
Размеры фундаментов и размещение опор должны соответствовать нагрузке от массы штабеля, размерам пакетов, конструкции штабеля, виду механизации, используемой при укладке штабелей.
В закрытом отапливаемом складе фундамент устраивают из деревянных брусков сечением не менее 100 X 100 мм. Закрытые склады оборудуют системами противопожарного водоснабжения согласно строительным нормам и правилам, утвержденным Госстроем СССР, и системами противопожарной автоматики.
Пакетный штабель пиломатериалов формируется из пакетов, одинаковых по размерам поперечного сечения, которые укладываются на фундамент горизонтальными и вертикальными рядами. Пакеты различной длины стыкуются по длине, в нижний ряд укладывают более длинные пакеты. Ширина штабеля определяется максимальной длиной укладываемых или суммой длин стыкуемых пакетов и должна быть не более 12 м. Высота штабеля зависит от типа склада и средств механизации и определяется ГОСТ 12.3.011—77, длина его — нормативно-технической документацией.
В штабель укладывают пакеты, сформированные из пиломатериалов одного сорта, сечения и породы древесины. В секционный штабель допускается укладывать пиломатериалы нескольких сорторазмерных групп. На сторонах штабелей, обращенных к проездам, укрепляют табличку, в которой указы-
142
Рис. 7.11. Схема подштабельных фундаментов для укладки пакетных штабелей краном в закрытом неотапливаемом складе (а) н автопогрузчиком под навесом (б):
1—прогон; 2—опоры-подклздки; 3—переносные подставки
вают породу, сорт, сечение, количество пиломатериалов, среднюю влажность с допускаемым отклонением, дату укладки.
Горизонтальные ряды пакетов в штабеле отделяют друг от друга межпакетными прокладками квадратного сечения не менее 100 X 100 мм. Прокладки изготовляют из пиломатериалов влажностью не более 22 % без гнили и синевы. Число межпакетных прокладок в горизонтальном ряду штабеля должно соответствовать числу прогонов в фундаменте. Длина межпакетных прокладок в штабелях, формируемых автопогрузчиком, принимается равной ширине пакета, при формировании кранами — из расчета перекрытия прокладками не менее трех смежных пакетов. При стыковании коротких пакетов допускается укладка дополнительных прокладок, чтобы каждый пакет опирался не менее чем на две прокладки. Расстояние между вертикальными рядами пакетов зависит от параметров грузозахватных приспособлений.
В закрытом складе пиломатериалы укладывают в пакетные штабеля группами, которые отделяются друг от друга проездами или противопожарными разрывами. Штабеля в группе отделяются друг от друга и от выступающих частей здания разрывом шириной не менее 0,8 м. Ширина проезда должна быть не менее 6 м. Рекомендуемые схемы размещения пакетов и штабелей на складах приведены на рис. 7.12.
На открытом складе пиломатериалы укладывают в пакетные штабеля отдельными группами с учетом параметров подъемно-транспортного оборудования, а также требований противопожарных норм проектирования складов лесных материалов по СН 473—75. Штабеля в группе отделяют друг от друга межштабельными разрывами шириной не менее 1 м. Законченный вертикаль-
143
Рис. 7.12. Схема размещения штабелей и пакетов в закрытых складах с поперечным (а) и продольными (б) проездами:
1 — штабель; 2—размещение пакетов в сплошном штабеле; 3 — размещение пакетов в секционном штабеле; 4 — группа штабелей; 5—мостовой кран; 6—ворота; 7—дверь
ный ряд пакетов (или несколько рядов) закрывают односкатной или двускатной секционной съемной крышей.
Пиломатериалы, высушенные в камере до эксплуатационной влажности, могут храниться в закрытом отапливаемом складе, на открытом складе или
7.15. Наибольшая допустимая равновесная влажность древесины в помещении отапливаемого склада, % (ПРИ положительных температурах)
Категория качества сушки	Конечная влажность пиломатериалов wK. %	Длительность хранения, мес		
		до 1	от 1 до 2	свыше 2
I	7±2	11	11	10
	10±2	14	14	13
II	7±3	12	11	10
	10±3	15	14	13
	15±3	20	19	18
III	10±4	16	14	13
	15±4	21	19	18
144
Рис. 7.13. Диаграмма равновесной влажности
в закрытом нёотапливаемом складе с ограниченными сроками хранения.
В отапливаемом складе температура и относительная влажность (степень насыщенности) воздуха поддерживаются отопительно-вентиляционной системой. Сроки хранения определяются в зависимости от конечной влажности пиломатериалов, категории качества сушки и равновесной влажности (при положительных температурах) по табл. 7.15.
Например, для пиломатериалов, высушенных по II категории качества до 10 %, установить допустимый срок
хранения, если средняя температура в складе 15°, а относительная влажность воздуха 70 %. По этим данным (рис. 7.13) определяем равновесную влажность Wp = 13,3 %. По табл. 7.15 допустимый срок хранения составляет 2 месяца.
При длительном хранении (1...2 мес) средняя влажность пакета при заданных в табл. 7.15 значениях равновесной влажности может увеличиться на 1 %, но влажность досок за допустимые верхние границы при этом не выйдет.
При длительности хранения более 2 мес равновесную влажность задают так, чтобы средняя влажность пакета не изменялась более чем на 0,5 %.
Допускается хранение пиломатериалов иа открытом складе, если пакеты защищены с пяти сторон водонепроницаемой упаковкой, со сроками хранения, приведенными в табл. 7.16.
7.16. Сроки хранения пиломатериалов на открытом складе
Категория качества сушки	Ч7К, %	Климатические зоны				1Гр, %
		1	2	3	4	
I	10+2	Май, июнь	Апрель — июль	Апрель — август	Апрель — сентябрь	14
II	7+3	Май, июнь *	Май, июнь *	Май, июнь	Май — июль	12
II, III	10+3 10+4	Апрель — июль	Апрель — август	Апрель — август	Апрель — сентябрь	15
II, III	15+3 15+4	Январь — октябрь	Январь — октябрь	Январт— ноябрь	Январь — ноябрь	20
* Срок хранения в течение одного из указанных месяцев.
145
Пример. Для пиломатериалов, высушенных по I категории качества до влажности 10 %, установить допустимые месяцы и срок хранения на открытом складе, расположенном в Ленинградской области.
По ГОСТ 3808.1—85 определяем номер климатической зоны Ленинградской области — 2-я.
Допустимое время хранения по табл. 7.16 — с апреля по июль включительно, срок — 4 мес.
Глава 8
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ сушки
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КАМЕР.
ПЛАНИРОВАНИЕ И УЧЕТ В ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ ЦЕХАХ
8.1.	УКРУПНЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
Методы расчета продолжительности камерной сушки пиломатериалов разработаны Московским лесотехническим институтом [42].
Теоретические уравнения для расчетов продолжительности сушки сложны в производственных условиях, поэтому МЛТИ разработал укрупненные методы определения продолжительности с помощью таблиц и коэффициентов, которые ниже и рассматриваются. Эти методы рекомендуются для расчета производительности камер, составления календарных планов работы сушильных цехов и т. п.
8.1.1.	Определение продолжительности сушки в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе
Общую продолжительность сушки, ч, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находят по выражению
= ТнсхАрАцАкАвАд,	(8-1)
Г — исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы, толщины (Si) и ширины (Sp) нормальными режимами в камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней интенсивности (расчетная скорость воздуха—1 м/с, ширина штабеля 1,5...2 м) от начальной влажности 60 % до конечной влажности 12 %. тИсХ определяем по табл. 8.1.
Ар — коэффициент, учитывающий жесткость применяемого режима сушки: для мягких режимов АР = 1,70, нормальных—1,0; форсированных — 0,8. Ац — коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере. Определяется по табл. 8.2 в зависимости от произведения тИсхАр и скорости циркуляции.
Поскольку продолжительность сушки зависит от многих переменных факторов, то приведенные в табл. 8.1 исходные данные для некоторых пород дре-
8.1. Исходная продолжительность сушки тиСХ при низкотемпературном процессе
пиломатериалов, ч, в камерах периодического действия
Толщина пиломатериалов Si, мм	Ширина пиломатериалов	гам						Толщина пиломатериалов мм	Ширина пиломатериалов S2, мм					
	40...50	60...70	80... 100	ПО... 130	140... 180	более 180 и для нео врезанных		40...50	60...70	80... 100	110...130	140...180	более 180 и для необре-заниых
		Сосна.	ель, пихта, кедр						Лиственница				
До 16	23	25	26	27	27	27	До 16	58	63	64	67	68	68
19	29	31	32	33	33	33	19	68	72	74	77	77	7?
22	34	37	39	39	39	39	22	75	80	83	86	87	87
25	45	50	53	54	55	55	25	83	88	91	92	93	94
32	59	63	68	72	73	73	32	94	99	104	108	110	113
40	71	79	84	86	88	88	40	113	129	144	157	166	175
50	—	93	99	100	104	105	50		182	224	256	279	304
60	—	103	114	122	125	130	60		.	235	304	361	400	443
70	—	—	147	161	178	194	70			431	521	585	635
75	—	—	156	177	197	218	75			466	574	650	737
100	—	.—	340	354	379	432							
									Береза, ольха				
		Осина, липа, тополь											
До 16 19 22 25 32 40 50 60 75	29 36 43 59 73 81	31 38 45 62 80 87 98 112	33 39 47 64 84 93 109 128 253	34 40 53 66 88 96 116 140 282	34 40 54 67 89 99 119 152 311	34 40 54 68 91 102 123 164 344	До 16 19 22 25 32 40 50 60 75	36 44 50 67 81 93	37 45 51 73 85 96 115 155	37 47 53 78 88 100 130 187 377	38 47,., 54 814fe ' 91*4 101 141 213 420	39 48 55 83 92 105 149 231 463	39 48 55 84 94 107 158 249 514
	Бук, клеи,		берест, ясень, ильм						Дуб, орех, граб				
	58	59	61	63	63	63	До 16	84	85	85	87	87	88
19	65	68	71	73	73	74	19	88	91	94	96	96	97
22	73	77	80	81	82	83	22	97	101	104	105	106	107
25	91	94	96	99	101	102	25	117	125	132	136	138	140
32	102	109	115	118	120	122	32	146	173	193	206	214	221
40	114	126	140	152	159	167	40	183.	234	269	293	307	321
50		170	199	225	239	255	50	—	365	431	488	520	551
60		.	250	296	339	367	396	60	—	562	679	777	841	905
75	—		591	657	728	805	75	—	—	1086	1209	1340	1483
8.2. Значения коэффициента Дц в формуле (8.1) для камер с реверсивной циркуляцией
тисхлр- * 4	Скорость циркуляции Юмат» м/с							
	0,2	0,5	1,0	1,5^	2,0	2,5	3,0	3,5
20	3,14	1,80	1,00	0,78	0,63	0,54	0,49	0,46
40	2,40	1,65	1,00	0,81	0,67	0,59	0,54	0,52
60	2,03	1,58	1,00	0,84	0,71	0,64	0,60	0,58
80	1,76	1,42	1,00	0,85	0,76	0,72	0,68	0,67
100	1,56	1,32	1,00	0,88	0,81	0,79	0,78	0,77
140	1,31	1,15	1,00	0,92	0,91	0,90	0,89	0,88
180	1,15	1,10	1,00	0,96	0,95	0,94	0,93	0,92
220 и более	1,08	1,05	1,00	0,99	0,98	0,97	0,96	0,95
Примечание. При нереверсивной циркуляции табличный коэффициент Лц умножается на 1,1.
весины являются ориентировочными (например, для ясеня, граба, ильма, ореха, лиственницы). В зависимости от конкретных условий и результатов контрольных сушек в условиях производства они могут корректироваться.
В тех случаях, когда ымат неизвестна, для приближенных предварительных расчетов ее можно принимать следующей, м/с: 1) для камер в строительных ограждениях с естественной циркуляцией — 0,2; 2) с циркуляцией слабой интенсивности (например, ЦНИИМОД-39)—0,5; 3) с циркуляцией средней интенсивности (например, ЦНИИМОД-23, эжекционные Гипродревпрома)—1;
4) с циркуляцией повышенной интенсивности (например, ВК-4, СПМ-2К, СПЛК-2) — 2; 3) для сборно-металлических с реверсивной циркуляцией (например, СПВ-62, УЛ-1, УЛ-2М) — 2,5...3,0.
Коэффициент Д„, зависящий от начальной 1ГИ и конечной 1ГК влажности, определяется по табл. 8.3.
Коэффициент Дк, учитывающий длительность влаготеплообработки и кондиционирования древесины в камере, имеет следующие значения: I категория качества — 1,2; II — 1,15; III — 1,05; О—1,00.
Коэффициент длины Дд для заготовок находят в зависимости от отношения длины материала L к ее толщине Si; для пиломатериалов Дд = 1.
Значения коэффициента Дд
Отношение длины заготовок L к ее толщи-
не Sj ...................... 40	35	30	25	20	15	10	7 5
Дд........................... 1	0,97 0,95 0,93 0,91 0,88 0,80 0,7 0,6
Примечание. Для пиломатериалов Дд = 1.
Если заданные для расчетов определяющие факторы имеют промежуточные, не указанные в табл. 8.1...8.3 значения, исходную продолжительность сушки и коэффициенты Дц, Дв находят по таблицам путем интерполяции, как и коэффициент Дд.
148
8.3. Значения коэффициента Ав в формуле (8.1)
Начальная	Конечная влажность WK, %											
влажность «V %	22	20	18	16	14	12	11	10	9	8	7	6
120	1,07	1,12	1,18	1,25	1,33	1,43	1,49	1,55	1.61	1,68	1,76	1,86
ПО	1,00	1,06	1.12	1,20	1,28	1,37		#1,49	1,55	1,62	1,71	1,81
100	0,94	1,00	1,06	1.14	1,22	1,31	1,37-	”1,43	1,50	1,57	1,65	1,75
90	0,87	0,93	1,00	1,07	1.16	1,25	1,30	1,36	1,43	1,51	1,58	1,68
80	0,80	0,86	0,93	1,00	1,09	1.18	1,23	1,29	1,35	1,43	1,51	1,61
70	0,72	0,78	0,84	0,92	1,00	1,10	1,15	1.21	1,27	1,35	1,43	1,52
65	0,67	0,74	0,80	0,87	0,96	1,05	1,10	1.16	1,23	1,30	1,38	1,48
60	0,62	0,68	0,75	0,82	0,91	1,00	1,05	l.H	1,18	1,25	1,33	1,43
55	0,57	0,63	0,69	0,77	0,85	0,94	1,00	1,06	1,12	1,20	1,28	1,38
50	0,51	0,57	0,63	0,71	0,79	0,89	0,94	1,00	1,06	1,14	1,22	1,32
45	0,44	0,50	0,57	0,64	0,73	0,82	0,87	0,93	1,00	1,07	1,15	1,25
40	0,37	0,43	0,49	0,57	0,65	0,75	0,80	0,86	0,93	1,00	1,08	1,18
35	0,29	0,35	0,43	0,49	0,57	0,66	0,72	0,78	0,84	0,92	1,00	1,10
30	0,19	0,25	0,32	0,39	0,48	0,57	0,62	0,68	0,75	0,82	0,90	1,00
28	0,15	0,21	0,27	0,35	0,43	0,53	0,58	0,64	0,71	0,78	0,86	0,96
26	0,10	0,16	0,23	0,31	0,38	0,48	0,54	0,59	0,66	0,73	0,82	0,91
24	0,06	о,п	0,18	0,27	0,33	0,43	0,49	0,54	0,61	0,68	0,77	0,86
22	.—	0,06	0,13	0,22	0,28	0,38	0,43	0,49	0,56	0,63	0,71	0,81
20	—	—	0,07	0,14	0,22	0,32	0,37	0,43	0,49	0,57	0,65	0,75
Пример 1. Определить продолжительность сушки нормальным режимом сосновых обрезных заготовок сечением 40X150 мм длиной 2 м по II категории качества от начальной влажности 50 % до конечной 7 % в камере УЛ-1 (реверсивная циркуляция, <омат = 2,5 м/с).
Продолжительность сушки т = тИсхАРАцАвАкАд.
Находим: тИСх = 88 ч (табл. 8.1); Ар = 1,00; Ац = 0,75 (табл. 8.2); Ав = = 1,22 (табл. 8.3); Ак = 1,15; Ад = 1,00 (см. выше). Отсюда т=88-1-0,75Х XI,22-1,15-1 = 92,4 ч.
Пример 2. Определить продолжительность сушки форсированным режимом березовых необрезных пиломатериалов толщиной 50 мм длиной 6 м по III категории качества от начальной влажности 70 % до конечной 10 % в камере СП ЛК-2 (реверсивная циркуляция, <омат — 2 м/с). Находим: тВСх = = 158 ч (табл. 8.1); Ар = 0,8; тВсхАР = 158-0,8 = 126,5; А„ = 0,876 (по табл. 8.2 с интерполяцией); Дв = 1,21 (табл. 8.3); Ак = 1.05; Ад = 1 (см. выше на с. 148). Отсюда т= 158-0,8-0,876-1,21  1,05-1 = 141 ч.
8.1.2.	Определение продолжительности сушки в камерах непрерывного действия
По принципу работы и характеру циркуляции агента сушки камеры непрерывного действия делятся на камеры с позонной поперечной циркуляцией и противоточные камеры.
В камерах с позонной циркуляцией в загрузочном конце поддерживается состояние сушильного агента по первой, а в разгрузочном —
149
по третьей ступени стандартных режимов сушки. Продолжительность сушки пиломатериалов в этих камерах определяется по формуле (8.1) и рекомендациям раздела 8.1.1.
В противоточных камерах непрерывного действия продолжительность сушки, включая начальный прогрев и влаготеплообработку (когда они проводятся в камере), находят по формуле
т — тисхДпДцДвДк,	(8.2)
где Тисх — исходная продолжительность сушки сосновых пиломатериалов заданных размеров от начальной влажности 60 % до конечной 12 % в камерах с поперечной штабелевкой при объеме циркулирующего сушильного агента, обеспечивающем минимальную себестоимость процесса при сохранении целостности материалу, ч; Дп, Дц, Дв, Ак —• коэффициенты, учитывающие: Дп — породу древесины; Дц— интенсивность циркуляции; Дв— начальную и конечную влажность; Дк — качество сушки.
Исходную продолжительность сушки тИсх находят в зависимости от категории режимов, а также толщины SI и ширины S2 пиломатериалов по табл. 8.4.
Установлены следующие значения коэффициента Дл: ель, пихта — 0,90; сосна, кедр—1,00; осина—1,10; береза — 1,45; лиственница — 2,3.
Коэффициент Дп для лиственницы в связи с недостатком опытов сушки в камерах непрерывного действия является ориентировочным и может уточняться по результатам опытных сушек на конкретном предприятии. Коэффициент Дц для обрезного материала находят по табл. 8.5 в зависимости от толщины материала Sb конструкции камер, категории режимов сушки и расчетной скорости циркуляции (<Вгав. ₽, м/с), которая представляет собой отношение секундной производительности циркуляционных вентиляторов (VB. с, м3/с) к площади габаритного сечения штабеля (Frae, м2), перпендикулярного направлению в нем сушильного агента
®габ. р = Кв. с/У габ*	(8.3)
Для необрезного материала табличные значения коэффициента Дц умножают на поправочный коэффициент (табл. 8.6).
Производительность вентиляторов определяют непосредственными измерениями скоростп сушильного агента в циркуляционном канале или принимают по паспортной характеристике вентиляторной установки (для ориентировочных расчетов).
Коэффициент Дв определяют в зависимости от начальной II7,, и конечной 1УК влажности, а также толщины пиломатериалов и категории режимов сушки по табл. 8.7.
Коэффициент Дк, учитывающий длительность влаготеплообработки при наличии специального отсека, примыкающего к разгрузочному концу камеры, составляет
Дк= ^об1ц/(^общ лотс),	(8.4)
где Повщ — общее число штабелей в камере; пОтс — число штабелей в отсеке.
150
8.4. Исходная продолжительность сушки, ч, пиломатериалов из древесины сосны в противоточных камерах непрерывного действия
Толщина пиломатериалов Sp мм	тисх при шиРине пиломатериалов S2, мм					
	40...50	60...70	80...100	ПО...130 	•*' 		140...180	более 180 и для иеоб-резанности
Мягкие режимы
До 16	27	29	31	32	32	33
19	35	39	42	43	45	46
22	42	48	52	53	55	57
25	48	56	62	64	66	68
32	61	72	80	86	90	93
40	72	90	112	121	126	132
50	—	112	133	148	160	169
60	—	130	168	190	201	216
70	—	—	203	237	256	286
75	—	—	220	265	290	319
		Нормальные режимы				
До 16	16	17	18	18	18	18
19	21	22	24	24	25	26
22	25	28	30	31	32	32
25	29	32	35	37	38	39
32	36	42	46	48	50	52
40	41	51	59	63	65	68
50	—.	63	74	81	87	92
60	.—	75	90	102	ПО	118
70	—	.—.	107	125	136	148
75	—	—	116	138	149	163
		Форсированные режимы				
До 16	11	12	12	13	13	13
19	14	15	16	16	17	17
22	17	19	20	21	21	22
25	20	22	24	24	25	27
32	26	30	33	35	36	37
40	32	38	45	48	50	52
50	—	49	57	62	66	70
60	—	59	72	82	86	93
70	—	.—.	87	100	108	118
75	—	—	94	111	121	132
При отсутствии отсека для влаготеплообработки значение принимают в соответствии с категорией качества по рекомендациям для камер периодического действия.
Если заданные для расчетов определяющие факторы имеют промежуточные, не указанные в табл. 8.5...8.7 значения, исходную продолжительность сушки и коэффиценты Лц, Ав находят по таблицам путем интерполяции.
Пример 3. Определить продолжительность сушки по О категории качества сосновых обрезных досок сечением 40X150 мм мягким режимом от
151
8.5. Значение коэффициента Дц в формуле (8.2) для камер различной конструкции
С поперечной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией				С зигзагообразной циркуляцией				С продольной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией	
скорость “габ. р’ м/с	Лц при режимах			скорость ыгаб. р’ м/с	Лц при режимах			скорость “габ. р’ м/с	Лц при нормальных режимах
	мягких	нормальных	форсированных		мягких	нормальных	форсированных		
		_ Толщина пиломатериалов = 16 мм							
0,6	1,94	2,24	2,80	0,3	2,30	2,60	—	0,9	1,89
0,8	1,50	1,71	2,40	0,4	1,62	1,88	,—	1,0	1,64
1,0	1,18	1,37	1,97	0,5	1,36	1,44	2,60	1,2	1,32
1,2	0,97	1,12	1,68	0,6	1,15	1,22	1,99	1,4	1,10
1,4	0,85	0,95	1,44	0,7	1,00	1,14	1,65	1,6	0,97
1,6	0,77	0,84	1,26	0,8	0,90	0,91	1,43	2,0	0,79
2,0	0,71	0,66	0,97	0,9	0,83	0,80	1,27	2,4	0,64
2,8	0,68	0,49	0,72	1,0 Го же	0,78 = 22 м	0,72 м	1,15	2,8	0,53
0,6	1,77	1,94	2,47	0,2	3,0	—	—	0,9	1,61
0,8	1,32	1,45	2,03	0,3	1,85	2,20	.—-	1,0	1,43
1,0	1,03	1,16	1,68	0,4	1,39	1,60	2,90	1,2	1.17
1,2	0,88	0,95	1,41	0,5	1,12	1,20	1,86	1,4	1,01
1,4	0,80	0,81	1,18	0,6	0,97	1,03	1,87	1,6	0,90
1,6	0,77	0,71	1,01	0,7	0,86	0,90	1,27	2,0	0,73
2,0	0,72	0,56	0,80	0,8	0,79	0,78	1,13	2,4	0,60
2,8	0,70	0,48	0,67	0,9 'о же S]	0,75 = 32 м	0,70 м	1,03	2,8	0,52
0,6	1,46	1,68	2,20	0,2	2,40	—	—	0,9	1,36
0,8	1,07	1,27	1,75	0,3	1,48	1,94	2,80	1,0	1,21
1,0	0,93	1,00	1,40	0,4	1,Н	1,32	1,80	1,2	1,04
1,2	0,88	0,84	1,16	0,5	0,95	1,05	1,39	1,4	0,94
1,4	0,86	0,75	0,98	0,6	0,86	0,92	1,15	1,6	0,88
1,6	0,84	0,72	0,90	0,7	0,82	0,84	1,03	2,0	0,80
2,0	0,80	0,68	0,80	0,8	0,80	0,80	0,94	2,4	0,74
2,8	0,77	0,66	0,76	0,9 То же S(	0,80 = 40 и	0,76 4М	0,88	2,8	0,69
0,6	1,25	1,58	2,01	0,2	2,00	—	—	0.9	1,27
0,8	0,99	1,18	1,57	0,3	1,26	1,77	2,40	1,0	1,15
1,0	0,90	0,96	1,24	0,4	1,01	1,22	1,59	1,2	1,06
1,2	0,87	0,85	1,04	0,5	0,93	0,97	1,22	1,4	0,93
1,4	0,85	0,80	0,94	0,6	0,88	0,89	1,06	1,6	0,89
1,6	0,83	0,76	0,88	0,7	0,85	0,83	0,98	2,0	0,84
2,0	0,82	0,73	0,82	0,8	0,84	0,81	0,92	2,4	0,80
	—	—	—	0,9	0,83	0,80	0,88	2,8	0,76
Продолжение
С поперечной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией				С зигзагообразной циркуляцией				С продольной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией	
	Ац при режимах				Ац при режимах				
скорость ^раб. р* м/с	мягких	нормальных	форсирован- ных	скорость юраб. р» м/с	мягких	• Ц«р-iteftib-ных	форсирован- ных	скорость °раб. р» м/с	Ац при нормальных режимах
Толщина пиломатериалов S1 = 50 мм
0,4	1,53	2,29	2,73	—	—	—	—	—	
0,6	1,04	1,50	1,82	0,2	1,65		—	0,9	1,17
0,8	0,92	1,10	1,40	0,3	1,08	1,60	2,00	1,0	1,06
1,0	0,88	0,93	1,08	0,4	0,94	1,10	1,36	1,2	0,96
1.2	0,86	0,86	0,96	0,5	0,90	0,91	1,11	1,4	0,92
1,4	0,85	0,83	0,90	0,6	0,88	0,86	0,99	1,6	0,90
1,6	0,84	0,80	0,86	0,7	0,88	0,84	0,93	2,0	0,86
2,0	0,83	0,76	0,83	0,8	0,87	0,83	0,88	2,4	0,84
—	—	—	—	0,9	0,87	0,82	0,87	2,8	0,81
			То же S(		= 60 м	м			
0,4	1,22	2,13	2,49		——-	—	—	—	—
0,6	0,94	1,40	1,65	0,2	1,35	2,60	2,80	0,9	1,12
0,8	0,89	1,04	1,27	0,3	0,99	1,45	1,76	1,0	1,03
1,0	0,86	0,92	1,00	0,4	0,91	1,04	1,26	1,2	0,95
1,2	0,85	0,89	0,92	0,5	0,89	0,92	1,06	1,4	0,91
1,4	0,84	0,85	0,89	0,6	0,88	0,88	0,96	1,6	0,90
1,6	0,84	0,82	0,85	0,7	0,87	0,86	0,91	2,0	0,87
2,0	0,83	0,78	0,83	0,8	0,87	0,86	0,90	2,4	0,85
—	—	—	—	0,9	0,87	0,85	0,89	2,8	0,82
			То же S]		= 70 м	м			
0,2	1,93	3,48	4,48	—	—	—	—	—	—
0,4	0,99	1,95	2,28	—	—	—	—	—	—
0,6	0,88	1,27	1,45	0,2	1,06	2,07	2,50	0,9	1,04
0,8	0,85	0,98	1,П	0,3	0,92	1,23	1,55	1,0	0,98
1,0	0,85	0,92	0,96	0,4	0,88	1,01	1,12	1,2	0,93
1,2	0,84	0,90	0,91	0,5	0,88	0,94	0,99	1,4	0,91
1,4	0,84	0,86	0,88	0,6	0,87	0,91	0,93	1,6	0,90
1,6	0,84	0,84	0,85	0,7	0,87	0,90	0,90	2,0	0,88
2,0	0,83	0,80	0,84	0,8	0,87	0,89	0,90	2,4	0,86
—	—*	—	—	0,9	0,87	0,89	0,90	2,8	0,84
153
8.6. Поправочный коэффициент к величине Ац для необрезного материала
Скорость ^габ. р’ м/с	Толщина пиломатериалов Sp мм, при режимах					
	мягких			нормальных и форсированных		
	до 25	32...40	50 и более	до 25	32...40	50 и более
0,4	0,61	0,74	0,86	0,57	0,57	0,64
0,6	0,68	0,80	0,90	0,63	0,64	0,76
0,8	0,73	0,86	0,93	0,65	0,82	0,82
1,0	0,80	0,91	0,95	0,67	0,76	0,88
1,2	0,84	0,94	0,97	0,72	0,82	0,92
1,4	0,88	0,96	0,98	0,75	0,88	0,95
1,6	0,90	0,97	0,99	0,80	0,91	0,97
2,0	0,95	0,99	1,00	0,85	0,96	1,00
2,8 Г ~	1,00	1,00	1,00	0,90	0,98	1,00
8.7. Значения коэффициента Дв в формуле (8.2)
Толщина пиломатериалов Sp мм	Нормальные и форсированные режимы	Мягкие режимы
	конечная влажность WR, %	конечная влажность %
	8	|	10	|	12	|	18	| 20...22	10... 12 |	18	| 20...22
Начальная влажность IFH=120%
16	2,30	2,33	2,20	2,20	2,20	1,84	1,72	1,65
19	2,22	2,14	2,09	2,06	2,06	1,70	1,54	1,46
22	2,14	2,06	2,00	1,96	1,94	1,60	1,41	1,32
25	2,08	1,99	1,92	1,86	1,83	1,54	1,33	1,23
32	1,98	1,87	1,78	1,66	1,64	1,46	1,22	1,13
40	1,91	1,77	1,68	1,52	1,49	1,43	1,18	1,08
То же IFH = ПО %
16	2,09	1,01	1,99	1,99	1,99	1,70	1,53	1,51
19	2,03	1,95	1,91	1,87	1,87	1,59	1,43	1,35
22	1,98	1,89	1,84	1,79	1.71	1,52	1,32	1,23
25	1,93	1,85	1,77	1.71	1,69	1,46	1,26	1,15
32	1,86	1,76	1,66	1,55	1,50	1,41	1,17	1,07
40	1,80	1,38	1,57	1,43	1,39	1,38	1,11	1,08
То же WH= 100 %
16	1,90	1,85	1,80	1,80	1,80	1,56	1,44	1,37
19	1,84	1,77	1,72	1,69	1,69	1,48	1,32	1,24
22	1,80	1,72	1,66	1,61	1,60	1,41	1,22	1,13
25	1,78	1,69	1,62	1,55	1,53	1,37	1,16	1,06
32	1,74	1,63	1,54	1,42	1,40	1,33	1,09	1,00
40	1,70	1,57	1,47	1,32	1,28	1,31	1,06	0,96
50	1,65	1,52	1,41	1,23	1,16	1,31	1,06	0,96
154
Продолжение
Толщина пиломатериалов Sp мм	Нормальные и форсированные режимы					Мягкие режимы		
	конечная влажность 1^к, %					конечная влажность 1РК. %		
	8	ю	12	18	20... 22	10... 12	18	20...22
Начальная влажность 11^, =4,90 %
16	1,69	1,63	1,59	1,59	1,59	1,42	1,30	1,22
19	1,66	1,59	1,54	1,50	1,50	1,35	1,19	1,11
22	1,64	1,56	1,50	1,44	1,44	1,31	1,12	1,03
25	1,63	1,55	1,47	1,41	1,39	1,29	1,08	1,97
32	1,62	1,51	1,42	1,30	1,27	1,26	1,01	0,94
40	1,59	1,46	1,36	1,22	1,18	1,25	1,00	0,89
50	1,55	1,42	1,31	1,14	1,07	1,25	1,00	0,89
>60	1,54	1,38	1,28	1,05	0,97	1,25	1,00	0,89
То же Гн = 8Оо/0
16	1,50	1,43	1,40	1,40	1,40	1,28	1,16	1,09
19	1,49	1,42	1,37	1,34	1,34	1,23	1,07	0,99
22	1,48	1,40	1,34	1,29	1,28	1,21	1,02	0,93
25	1,48	1,39	1,32	1,25	1,23	1,20	0,99	0,89
32	1,48	1,37	1,28	1,18	1,14	1,18	0,94	0,85
40	1,47	1,35	1,25	1,11	1,06	1,18	0,93	0,83
50	1,45	1,32	1,21	1,03	0,96	1,18	0,93	0,83
>60	1,44	1,29	1,18	0,95	0,87	1,18	0,93	0,83
То же Гн = 70 %
16	1,31	1,23	1,21	1,20	1,19	1,14	1,02	0,95
19	1,31	1,22	1,19	1,16	1,14	1,12	0,96	0,88
22	1,32	1,23	1,17	1,12	1,11	1,01	0,92	0,82
25	1,32	1,24	1,16	1,10	1,07	1.Н	0,90	0,80
32	1,33	1,22	1,13	1,03	1,00	1,10	0,86	0,77
40	1,34	1,23	1,12	0,99	0,94	1,10	0,85	0,74
50	1,35	1,22	1,11	0,93	0,86	1,10	0,85	0,74
>60	1,37	1,22	1,11	0,89	0,80	1,10	0,85	0,74
То же Гн = 60 %
16	1,10	1,03	1,00	1,00	1,00	1,00	0,88	0,81
19	1,12	1,05	1,00	0,98	0,97	1,00	0,84	0,76
22	1,14	1,06	1,00	0,95	0,94	1,00	0,81	0,72
25	1,16	1,07	1,00	0,93	0,91	1,00	0,79	0,69
32	1,20	1,09	1,00	0,88	0,86	1,00	0,76	0,67
40	1,23	1,11	1,00	0,85	0,81	1,00	0,75	0,65
50	1,24	1,Н	1,00	0,82	0,75	1,00	0,75	0,65
>60	1,26	1,Н	1,00	0,82	0,75	1,00	0,75	0,65
То же Гн = 50 %
16	0,89	0,83	0,79	0,79	0,79	0,86	0,74	0,68
19	0,91	0,85	0,81	0,78	0,78	0,87	0,71	0,64
22	0,98	0,89	0,84	0,77	0,77	0,89	0,71	0,60
25	1,00	0,91	0,84	0,77	0,74	0,89	0,69	0,58
32	1,05	0,95	0,85	0,74	0,71	0,89	0,65	0,55
40	1,11	0,99	0,88	0,72	0,68	0,88	0,64	0,54
50	1,13	0,90	0,89	0,71	0,64	0,88	0,64	0,54
>60	1,15	1,00	0,89	0,66	0,57	0,88	0,64	0,54
155
Продолжение
Толщина пиломатериалов Sp мм	Нормальные и форсированные режимы					Мягкие режимы		
	конечная		влажность	%			конечная влажность		
	8	10	12	18	20...22	10... 12	18	20...22
		Начальная влажность 1^н = 40 %						
16	0,69	0,64	0,59	0,59	0,59	0,71	0,59	0,52
19	0,75	0,67	0,63	0,59	0,59	0,73	0,58	0,50
22	0,79	0,71	0,65	0,60	0,57	0,75	0,57	0,47
25	0,83	0,73	0,67	0,60	0,57	0,75	0,54	0,43
32	0,89	0,80	0,69	0,59	0,56	0,75	0,51	0,42
40	0,96	0,83	0,73	0.58	0,53	0,74	0,50	0,39
50	0,99	0,85	0,75	0,57	0,51	0,74	0,50	0,39
>60	1,11	0,86	0,75	0,53	0,43	0,74	0,50	0,39
			То же Га =		30%			
16	0,50	0,43	0,40	0,40	0,40	0,54	0,42	0,35
19	0,55	0,48	0.43	0,40	0,40	0,56	0,40	0,32
22	0,59	0,51	0,45	0,40	0,39	0,57	0,38	0,29
25	0,63	0,54	0,47	0,40	0,38	0,57	0,36	0,26
32	0,72	0,61	0,52	0,40	0,37	0,57	0,33	0,24
40	0,78	0,65	0,55	0,40	0,36	0,57	0,32	0,22
50	0,81	0,68	0,57	0,39	0,32	0,57	0,32	0,22
>60	0,83	0,68	0,57	0,33	0,26	0,57	0,32	0,22
			То же №н =		25%			
16	0,39	0,32	0,29	0,29	—	0,40	0,28	—-
19	0,43	0,36	0,31	0,29	—	0,42	0,26	—
22	0,48	0,40	0,34	0,29	—	0,44	0,25	—
25	0,52	0,43	0,36	0,29	—	0,46	0,23	—
32	0,60	0,49	0,40	0,28	—	0,47	0,23	—
40	0,66	0,54	0,43	0,28	—	0,47	0,22	—
50	0,68	0,55	0,44	0,26	—.	0,47	0,22	—
>60	0,71	0,56.	0,45	0,23	—	0,47	0,22	—
			То же Wн =		20%			
16	0,30	0,23	0,20	0,20	—	0,27	0,15	—
19	0,34	0,27	0,22	0,20	—	0,30	0,14	—
22	0,38	0,30	0,24	0,19	—	0,31	0,12	—
25	0,42	0,33	0,26	0,19	—	0,32	0,11	—
32	0,49	0,38	0,29	0,17	—	0,32	0,08	—
40	0,53	0,41	0,30	0,15	—	0,32	0,07	—
50	0,56	0,43	0,32	0,14	—	0 32	0,07	—
>60	0,58	0,43	0,32	0,10	—	0,32	0,07	—
156
начальной влажности 60 % ДО конечной 18 % в камере с поперечной штабелевкой СП-5КМ (длина штабеля 7 м, высота 2,9 м) при производительности вентиляторной установки 120 тыс. м3/ч.
Площадь габаритного сечения штабеля Frae = 7,0-2,9 = 20,3 м2. Расчетная скорость согав. р = VB. ч/ (3600 • Ргаб) = 120 000/(3600-20,3)= 1,64 м/с. Продолжительность сушки т = ТисхЛпЛцЛвЛк. Находим; тисх = 126 ч (табл. 8.4); А„ = 1,0; Дц = 0,83 (по табл. 8.5); Ав = 0,75 (табл. 8.7); Дк = 1,0. Отсюда X = 126-1,0-0,83-0,75-1,0 = 78,5 ч.
Пример 4. Определить продолжительность сушки нормальным режимом по III категории качества еловых обрезных досок сечением 50 X 175 мм от начальной влажности 55 % до конечной 10 % в камере ЦНИИМОД-32 (с зигзагообразной циркуляцией, без отсека для влаготеплообработки, длина штабеля 6,5 м, высота 2,6 м) при производительности вентиляторной установки 35 тыс. м3/ч.
Площадь габаритного сечения штабеля Даб — 6,5-2,6 = 16,9 м2. Расчетная скорость соГаб. р = VB. ч/(3600-Ргаб) = 35 000/(3600-16,9) = 0,575 м/с. Находим: Тисх = 87,0 ч (табл. 8.4); Дп = 0,9; Дц = 0,872 (по табл. 8.5 с интерполяцией); ДБ = 1,05 (табл. 8.7 с интерполяцией); Дк = 1,05. Отсюда продолжительность сушки т = 87-0,9-0,872-1,005-1,05 = 71,7 ч.
8.2.	РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ КАМЕР
На лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях камерной сушке мо-. гут подвергаться пиломатериалы и заготовки различных пород древесины и размеров. Срок сушки различных пиломатериалов может сильно отличаться, поэтому в практике важно правильно определить производственную мощность сушильных камер и цеха для сушки заданной спецификации пиломатериалов.
Для планирования работы сушильных камер, учета их работы, сопоставления и оценки эффективности различных сушильных камер расчеты производительности ведут для сушки условных пиломатериалов. Условному материалу эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 до конечной 12%.
Для камер непрерывного действия при сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности в понятии «условный материал» можно не учитывать категорию качества сушки, т. е. в расчетах продолжительности принимают Дк = 1.
До 1986 г. принятый условный материал имел толщину 50 мм, поэтому расчетная производительность камер на новом условном материале больше примерно на 15...30 % в зависимости от типа камер, принятых режимов сушки и т. д.
8.2.1.	Расчет производительности лесосущильиых камер на материале заданной характеристики
Производительность камеры при сушке пиломатериалов определенной характеристики (породы, толщины, начальной и конечной влажности) рассчиты
157
вается в кубометрах древесины за заданное календарное время (месяц, квартал, год) по формуле
П = пЕ,	(8.5)
где п — число оборотов камеры (сушильных циклов) в течение заданного времени; Е — вместимость камеры, м3.
Число оборотов камеры определяется по выражению
п = Т/г,	(8.6)
где Т — время, за которое определяется производительность, ч или сут; т— продолжительность оборота камеры, ч или сут.
В камерах периодического действия
т = тсуш 4* Ч'з. р>	(8.7)
где Тсуш — продолжительность процесса сушки; т3. ₽ — продолжительность загрузки и разгрузки камеры, ч или сут.
В камерах непрерывного действия, загрузка и разгрузка которых производится без ОСТаНОВКИ СУШИЛЬНОГО Процесса Тз.р = О И Т = Тсуш.
Для определения нормативной (плановой) производительности камеры Тсуш рассчитывается в соответствии с рекомендациями раздела 8.1, а т3. ₽ (в камерах периодического действия) принимается равной 0,1 сут.
Для определения действительной производительности камеры при оценке ее отчетных показателей, обследованиях и испытаниях, значение ТсУШ и т3. р берут по фактическим данным.
Число оборотов камеры в год составляет
где С — коэффициент технического использования камер (отношение планируемой продолжительности работы камер в году к общему числу дней в году).
При проектировании и разработке сушильных камер принято, что планируемое время работы камеры равно 335 сут. В этом случае коэффициент С = 335/365 = 0,92. Практически 1 мес в году планируется па периодические текущие ремонты технологического оборудования камер, вынужденные их простои. При этом учитывается, что на ряде предприятий часть камер некоторое время может быть не загружена из-за отсутствия пиломатериалов. В практике массовой сушки пиломатериалов, особенно на лесопильных предприятиях, вырабатывающих товарные пиломатериалы, камеры эксплуатируют более интенсивно почти в течение всего года, поэтому на таких предприятиях в связи с лучшим использованием сушильных мощностей фактическая производительность камер может быть больше плановой, паспортной производительности сушильных установок.
Вместимость камеры рассчитывается по выражению
E = LBHm$,	(8.9)
где L, В, Н — размеры штабеля (длина, ширина, высота), м; т—-число штабелей в камере; 0 — объемный коэффициент заполнения штабеля.
158
В свою очередь, объемный коэффициент заполнения
₽ = ₽д₽ш₽в 1(100-Уо)/Ю0],	(8.10)
где рд> рш> Рв — линейные коэффициенты заполнения штабеля по длине, ширине, высоте; Уо — объемная усушка древесины, учитывающая уменьшение ее объема при высыхании до номинальной влажности товарных пиломатериалов (1Г = 15 %); Уо — принимают в среднем равным 7 %.
Коэффициент заполнения по длине штабеля1? рд показывает отношение средней длины уложенных в штабель пиломатериалов (Lcp) к его длине (L).
Рд = £СрД..	(8.П)
Для штабеля пиломатериалов различной длины Рд принимается в среднем равным 0,85 (при длине штабеля 6,5 м). Если длина всех досок или заготовок в штабеле одинакова (ЕСР = Е)Рд = 1.
Коэффициент заполнения по ширине рш — отношение суммарной ширины пиломатериалов в горизонтальном ряду штабеля к его ширине. Он зависит от вида пиломатериалов и способа укладки. Рекомендуемые для расчетов средние значения 0Ш приведены ниже.
Значения коэффициента заполнения штабеля 0Ш по ширине
Способ укладки......................без шпаций со шпациями
Обрезные пиломатериалы.............. 0,90	0,65
Необрезные.......................... 0,60	0,43
Коэффициент заполнения йггабеля по высоте 0В характеризует отношение суммарной толщины пиломатериалов в вертикальном ряду штабеля к его высоте. Он определяется по'выражению
с
рв= С  .	(8.12)
где Sj — толщина пиломатериалов, мм; SBp— толщина прокладок, обычно равная 25 мм; в отдельных случаях применяются прокладки толщиной 22 и 32 мм.
Если в штабель укладывают заготовки, используемые также в качестве прокладок, то коэффициент 0В будет несколько больше, чем по формуле (8.12) при Si = SBp, так как объем прокладок включается в полезный объем штабеля. При этом с уменьшением длины заготовок уменьшается шаг между прокладками и коэффициент рв увеличивается. Для такого штабеля рв принимают следующим: при длине заготовки 0,5 м — 0,6; при длине заготовки 1м — 0,58; при длине заготовки от 1 до 2 м — 0,55.
Нормативные значения объемного коэффициента заполнения штабеля, уложенного из обрезных или необрезных пиломатериалов на прокладках практически используемых толщин, рассчитанные по формуле (8.10) при 0Д = 0,85, приведены в табл. 8.8.
Обозначив произведение LBHm в выражении (8.9) символом Г, характеризующим габаритный объем штабелей (м3), загружаемых в камеру, получаем формулу для определения нормативной вместимости камеры (кубомет-
159
8.8. Нормативные значения объемного коэффициента заполнения штабеля
Номинальная толщина пиломатериалов Sp мм	Способ укладки								
	со шпациями				без шпаций				
	обрезные		необрезные		обрезные			необрезные	
		Толщина прокладок Snpl мм							
	22	25	22	25	22	25	32	22	25
13	0,191	0,176	0,126	0,116	0,264	0,244	0,206	0,176	0,162
16	0,216	0,201	0,143	0,133	0,300	0,278	0,237	0,200	0,185
19	0,238	0,222	0,158	0,147	0,330	0,307	0,265	0,220	0,205
22	0,257	0,241	0,170	0,159	0,356	0,333	0,290	0,237	0,222
25	0,273	0,257	0,181	0,170	0,378	0,356	0,312	0,252	0,237
32	0,304	0,288	0,201	0,191	0,422	0,399	0,356	0,281	0,266
40	0,331	0,316	0,219	0,209	0,459	0,438	0,395	0,306	0,292
45	0,345	0,330	0,228	0,219	0,478	0,458	0,416	0,319	0,305
50	0,357	0,342	0,236	0,227	0,494	0,474	0,434	0,329	0,316
60	0,378	0,362	0,249	0,243	0,521	0,502	0,464	0,347	0,335
70	0,391’	0,379	0,259	0,250	0,541	0,525	0,488	0,361	0,350
75	0,397	0,385	0,263	0,255	0,550	0,533	0,499	0,367	0,356
90	0,413	0,402	0,273	0,266	0,572	0,557	0,525	0,381	0,371
100	0,421	0,411	0,279	0,272	0,583	0,569	0,539	0,389	0,379
ров древесины)
£ = Г0.	(8.13)
Фактическая вместимость камеры при ее обследованиях и испытаниях определяется по размерам и числу уложенных в штабелях досок путем суммирования их фактического объема.
Следует учесть, что в табл. 8.8 объемные коэффициенты заполнения штабеля рассчитаны для укладки пиломатериалов в штабеля длиной 6,5 м, а средняя длина пиломатериалов принимается 5,5 м. Однако в практике нередко средняя длина выпиливаемых на предприятии пиломатериалов в зависимости от их толщины и принятой системы сортировки и торцовки (до или после сушки) изменяется в широких пределах. Кроме того, применяют камеры непрерывного действия с поперечной закаткой, где длина штабеля отличается от расчетной (6,8 или 7,0 м в зависимости от типа камер). Поэтому при расчете производительности, составлении календарного плана работ сушильного цеха необходимо с учетом условий предприятия определить расчетную и фактическую вместимость высушиваемых штабелей (по формулам (8.10) ...(8.12) и фактическим объемом досок, уложенных в сушильный штабель).
Годовая производительность камеры П при сушке пиломатериалов определенной характеристики при заданных режимах и определенной категории качества вычисляется по формуле
/7 = МС£=~Гр.
(8-14)
160
8.2.2.	Расчет производительности лесосушильных камер в условном материале
Поскольку сушке подвергаются пиломатериалы различной характеристики, производительность лесосушильных камер в объеме фактически высушиваемой древесины значительно колеблется. Поэтому учет и планирование работы камер производится в условном материале.
Нормативная годовая производительность камеры на условном пиломатериале Пу рассчитывается по формуле	я-
г/у=-^с₽уг=Луг,
(8.15)
где Ту — продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут; Ру — объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом; Г — габаритный объем загружаемых в камеру штабелей, м3; С = 0,92.
Выражение 335ру/ту в формуле (8.15) представляет собой удельную годовую производительность камеры Пу. уд, габаритный объем штабелей в которой равен 1 м3. Тогда
Пу = /7у^Г.	(8.16)
8.9. Нормативная (плановая) годовая Сдельная производительность камер периодического действия в условном материале
Тип камер	Скорость по мате-риалу-ымат’ м/с	Значение ту и Пу уд при режимах			
		мягких (М)	нормальных (Н)	форсированных (Ф)	высокотемпературных (В)
Камеры в	строительных ограждениях				
С естес! венной циркуляцией	0,2	-/-	7,2/15,0	-/-	-/-
С циркуляцией слабой интенсивности, например ЦНИИМОД-39	0,5	-/-	5,9/25,0	-/-	-/-
С циркуляцией средней интенсивности, например ЦНИИМОД-23, эжекционная Гипродревпрома	1,0	7,3/20,0	4,3/34,0	3,5/42,0	-/-
С циркуляцией повышенной интенсивности, например ВК-4, СПЛК-2 Сборно	2,0 металл	6,8/22,0 ическне к?	3,4/43,0 шеры	2,6/56,5	-/-
С нереверсивной циркуляцией (СКД)	2,0	-/-	-/-	-/-	1,65/89,0
С реверсивной циркуляцией, например СПМ-2К, УЛ-2М, УЛ-1	1,5	6,8/21,5	3,7/39,5	2,95/49,5	-/-
То же	2,0	-/-	3,4/43,0	2,6/56,5	1,55/94,5
»	2,5	-/-	3,3/44,5	2,4/61,0	1,4/105,0
» Примечание. Числитель — i	3,0 'у, знам	енатель—	3,1/47,5 Пу. уд.	2,3/64,0	1,3/113,0
6 Под ред. Е. С. Богданова
161
8.10. Нормативная (расчетная) годовая удельная производительность камер непрерывного действия на условном материале
Тип камер	Расчетная скорость (0габ. р при режимах			Значения гу и Пу уД, м3 в год при режимах		
	М	н	ф	М	н	ф
Противоточное с поперечной штабелевкой н прямолинейной циркуляцией	0,78	0,95	1,26	6,05/24 *	3,1/47	2,4/61,0
Противоточные с продольной штабелевкой и зигзагообразной циркуляцией	0,41	0,48	0,67	6,05/24	3,1/47	2,4/61,0
То же с прямолинейной циркуляцией	—	1,25	—	-/-	3,1/34	-/-
* Для камер с крупногабаритными штабелями при использовании прокладок толщиной 32 мм Пу. уД = 22.
Примечание. Числитель — ту, знаменатель — Пу. уд.
Удельная производительность Пу. уд зависит от типа камеры, интенсивности циркуляции в ней сушильного агента и категории режимов сушки. Ее нормативные значения (в кубометрах древесины в год на 1 м3 габаритного объема штабелей) для камер основных типов при использовании прокладок толщиной 25 мм приведены в табл. 8.9 (камеры периодического действия) н табл. 8.10 (камеры непрерывного действия), в которых для справок указаны также расчетная продолжительность оборота камеры (ту, сут) и принятая для расчетов скорость циркуляции сушильного агента по материалу (оМат-Принятые для расчетов н указанные в табл. 8.9 значения (омат выбраны на основании обобщения результатов испытаний камер. Для камер непрерывного действия базовой является расчетная скорость в габаритном сеченни штабеля (ыгаб. Р), представляющая собой частное от деления секундной производительности циркуляционных вентиляторов на площадь габаритного сечения штабеля, перпендикулярного направлению в нем воздушного потока (Ев/Даб). Принятые для расчетов и указанные в табл. 8.10 значения О)Гав. р выбраны из расчета обеспечения минимальной себестоимости сушки при сохранении целостности материала и являются ориентировочными. При расчете производительности камер по данным табл. 8.10 следует учитывать как фактическую скорость сушильного агента, так и возможность ее регулирования в конкретных условиях.
Габаритный объем штабелей Г для камер с поперечной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией следует вычислять по длине штабеля L = 6,5 м.
8.2.3.	Перевод производительности лесосушильных камер на материале заданной характеристики в производительности на условном материале
Производительность камеры на материале заданной характеристики (Д) переводят в производительность на условном материале умножением на пе-
162
реводной коэффициент К:
Пу=-ПК.
Из выражений (8.17) и (8.14) находим переводной коэффициент
Пу 335£v /335J? Т Еу
(8.17)
(8.18)
где т и Е — продолжительность оборота камеры и ее вместимость на материале заданной характеристики; ту и Еу—продолжительность оборота камеры и ее вместимость иа условном материале.
Таким образом, общий переводной коэффициент К равен произведению двух составляющих: коэффициента продолжительности оборота — т/ту и коэффициента вместимости камеры Ке = Еу/Е, который при постоянстве габаритного объема штабелей может быть выражен отношением объемных коэффициентов заполнения
Яя = ₽у/₽-	(8.19)
В объем условного материала может переводиться как расчетная (//₽), так и фактическая (77ф) производительность камеры на материале заданной характеристики.
Фактическая производительность камеры в условном материале может быть определена исходя из установленных при испытании фактической продолжительности оборота (тф) и фактической вместимости камеры (Сф), а также ее расчетной производительности на условном материале (77у. р), расчетных продолжительности тр и вместимости СР при характеристиках материала во время испытаний по формуле
т £
^у-Ф=/7у.Р7Е-#-	(8-20)
ТФ £р
8.2.4.	Перевод объема высушенной или подлежащей сушке древесины в объем условного материала
Объем однородной партии фактически высушенной или подлежащей сушке древесины (Ф/) переводится в объем условного материала (У<) по формуле
(8'21)
I	I С Е	I Т	Г)
У-Р НР
Объем фактически высушенной древесины и соответствующий объем условного материала учитывают отдельно для каждой камеры и определяют по числу и размерам загруженных в камеру досок и заготовок, суммируя их табличный объем, а значения тр, ry. р, fp и ру. р находят в соответствии с приведенными выше рекомендациями и разделом 8.1.
Общий объем высушенной за данный период времени древесины в натуральном (Ф) и условном (У) исчислении определяется суммой
ф == 2ф.;	(8.22)
у = 2Г(ф.Кт/С£).	(8.23)
6*
Г63
Этот метод рекомендуется для использования при планировании работы камер и их проектировании для определения суммарного объема сушки в условном исчислении по заданной спецификации и объему пиломатериалов, подлежащих сушке. Примеры расчетов производительности приведены ниже.
Пример 1. Определить плановую годовую производительность двухкамерной сушилки СПМ-2К и перевести ее в объем условного материала при сушке в ней сосновых обрезных досок сечением 50 X 150 мм форсированным режимом по II категории качества от начальной влажности 60 % до конечной 7 %. Средняя скорость циркуляции (реверсивной) по результатам испытаний равна 2 м/с. Размеры штабеля: £ = 6,5 м; В = 1,8 м; //=3,0 м. Число штабелей в сушилке 4. Прокладки толщиной 25 мм, укладка досок в штабель без шпаций.
Находим продолжительность сушки по формуле (8.1): тсуш = = Тисх-ЛрДцЛкЛвЛд. По таблицам раздела 8.1 получаем: тИсх = 104 ч; Лр=0,8; Лц = 0,77; Лк = 1,15; Лв = 1,33; Ад = 1.
Находим Тсуш = 104-0,8-0,77-1,15-1,33-1 = 98 ч или 4,09 сут. Продолжительность оборота камеры т = 4,09 + 0,1 = 4,19 сут. Габаритный объем штабелей Г = LBHm = 6,5-1,8-3,0-4 = 140,4 м3. Объемный коэффициент заполнения штабеля на прокладках толщиной 25 мм р = 0,474 (табл. 8.8).
Тогда производительность сушилки по формуле (8.14) составит
336	336
П = гр =	• 140,4 • 0,474 = 5320 м3/год.
Для перевода полученной плановой производительности в объем условного материала по формуле (8.17) из табл. 8.9 находим нормативную продолжительность оборота камеры на условном материале ту. р = 2,6 сут. Тогда коэффициент продолжительности оборота /(.(.= тР/ту. р = 4,19/2,6 = 1,613. Из табл. 8.8 объемный коэффициент заполнения штабеля для условного материала ру. р=0,438, тогда коэффициент вместимости сушилки Ке=Еу. t/Ep= = ₽у. р/Рр = 0,438/0,474 = 0,925.
Отсюда нормативная производительность сушки на условном материале П р = ПрКхКЕ = 5320 • 1,613 • 0,925 = 7920 м3/год.
Такая же производительность сушилки получается при непосредственном расчете по формуле (8.16). Действительно, из табл. 8.9 Пу. уд = 56,5, тогда Пу. р = Пу. УДГ = 56,5-140,4 = 7920 м3/год.
Пример 2. На лесопильно-деревообрабатывающем комбинате, вырабатывающем товарные пиломатериалы, в блоке сушильных камер СП-5КМ за год высушено мягкими режимами обрезных еловых пиломатериалов, м3: сечением 75 X 200 мм от начальной влажности 50 % до 20 % — 7000 м3; сечением 50X 150 мм влажностью от 60 до 18 °/о—32 000; сечением 22X 125 мм от начальной влажности 80 % до 16 % —38 000.
Требуется определить, сколько предприятием просушено за год пиломатериалов (в условных пиломатериалах) и сравнить с нормативной плановой производительностью.
Определяем нормативные значения коэффициента Кх и Для этого рассчитываем продолжительность процесса сушки для высушиваемых пиломатериалов
164
1.	Сечением 75X200 мм:
\ Тсуш = ТисхЛпЛцЛвДк = 319-0,9-0,84-0,57-1 — 137,5 ч (5,73 сут).
- Продолжительность оборота камеры на условном материале равна 6,05 сут (табл. 8.10). Тогда /Сг = т/Ту = 5,73/6,05 = 0,946.
Расчетная величина коэффициента КЕ = Е^/Е = ₽у/Р = 0,438/0,533 = = 0,822 (см. табл. 8.8).
Объем условного материала составит (формула 8.23):	У. = Ф1Е-(Ке =
= 7000 • 0,946  0,822 = 5450 м3.	#
2.	Сечением 50 X 150 мм:
Расчетная продолжительность процесса сушкн тсуш = 160-0,9-0,84-0,82Х X 1 = 99,2 ч (4,13 сут).
= 4,13/6,05 = 0,684, КЕ = 0,438/0,474 = 0,925.
Объем условного материала У, = 32 000-0,684-0,925 = 20 220 м3.
3.	Сечением 25 X 125 мм:
тсуш = 53-0,9-0,76-1,3-1 = 47 ч (1,96 сут).
К = 1,96/6,06 = 0,324; Ке = 0,438/0,333 = 1,316. .
Объем условного материала У, = 38 000-0,324-1,316 = 16 200 м3.
Суммарный объем сушки в условном материале У = 2У/ = 5450 + + 20 220 + 16 200 = 41 870 м3.
По формуле (8.16) определяем нормативную годовую производительность блока СП-5КМ Пу — Пу. уг.Г.
В блоке СП-5КМ одновременно просушивается 50 штабелей размером 6,5 X 1,8 X 2,9 м, следовательно, габаритный объем штабелей Г = 2,9-1,8 X X 6,5-50 = 1695 м3 (при фактической длине штабеля 7 м принимается расчетная длина 6,5 м).
Из табл. 8.10 Пу. уД = 24, тогда 77у — 24-1695 = 40 600 м3/год.
Таким образом, сушильные мощности на предприятии используют полностью, так как фактически просушено на 3 % больше, чем нормативный паспортный объем сушки условных пиломатериалов.
8.3.	ПЛАНИРОВАНИЕ, УЧЕТ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ
8.3.1.	Календарное планирование в сушильном цехе
Календарное планирование работы сушильного хозяйства обеспечивает бесперебойный и своевременный выпуск сухих пиломатериалов (заготовок), необходимых производству, предотвращает перебои в снабжении деревообрабатывающих цехов и скопление высушенного материала.
Календарный план работы сушильного цеха (участка) составляется на основе календарных планов цехов-потребителей сухих пиломатериалов. По спецификации цехов-потребителей производственный отдел предприятия устанавливает, какие материалы и к какому сроку требуется высушить. При назначении сроков выпуска сухой продукции учитывают необходимость своевременной сдачи потребителю всех нужных ему сухих сортиментов. После этого устанавливают календарный план загрузки в сушильные камеры и выгрузки из них определенных сортиментов.
•165
По календарному плану загрузок составляют график сроков поставки сушильному цеху сырых пиломатериалов определенной спецификации н передается производственному отделу предприятия для обязательного выполнения его лесопильным цехом. При составлении календарного плана работы сушильного цеха рекомендуется пользоваться графиком, представляющим собой доску, пригодную для любого месяца. На доске в горизонтальном направлении напротив номеров камер расположены продольные пазы, куда вставляются плановые ленты-карточки. На каждой карточке отмечают породу, толщину, начальную влажность высушиваемого материала.
Календарное планирование в сушильном цехе при использовании передвижного графика состоит из следующих этапов: 1) по полученной спецификации и объему загружаемого в камеру материала подсчитывают число загрузок определенного материала; при этом учитывают объем пиломатериалов, остающийся от незавершенного производства прошлого месяца; 2) отбирают или заготавливают ленты-карточки числом, равным числу загрузок по сортиментам; 3) карточки раскладывают на доске без разрывов, число карточек должно соответствовать числу загрузок подлежащего сушке материала; фактическое выполнение плана отмечают на графике путем вставки более высоких карточек сзади плановых; 4) при разработке плана работы сушильного цеха сначала определяют производительность камер в условном материале, затем заданную сушильному цеху спецификацию материала переводят в объем условного материала и сравнивают его с плановой производительностью сушильного цеха.
8.3.2.	Себестоимость сушки и состав технико-экономических показателей
Себестоимость сушки (плановая и фактическая) 1 м3 условного материала определяют по статьям затрат, перечень которых приведен в табл. 8.11. Состав технико-экономических показателей сушильного цеха приведен ниже.
8.3.3.	Организация работы и учетная документация лесосушильных цехов
Число штатных единиц персонала сушильного цеха и его состав зависят от производственной мощности сушильного хозяйства, спецификации высушиваемого материала, степени механизации и автоматизации процесса сушки.
Число операторов сушильных камер может быть установлено из расчета один оператор на 10... 12 камер.
Число рабочих, занятых на формировании сушильных штабелей, загрузке и выгрузке материала из камер и на разборке штабелей, определяют в зависимости от объема работ и степени их механизации.
Технадзор и ремонт приборов и оборудования по дистанционному контролю и авторегулнрованию в лесосушильном цехе осуществляет служба контрольно-измерительных приборов (КИП).
Квалификационные характеристики работников сушильного цеха и должностные обязанности определены Квалификационным справочником Должностей служащих (М., НИИтруда, 1970) и Единым тарифно-квалификациоиным справочником работ и профессий рабочих (М., НИИтруда, Выпуск 40. — 1975).
166
8.11. Состав затрат сушки условного материала
t Наименование статей затрат	План		Фактически	
	сумма расходов на квар- тал (месяц)	затраты на 1 мч усл. мате- риала 		сумма расходов на квартал (месяц)	затраты иа 1 м* 1 2 3 условного материала
1.	Материалы, р
2.	Топливо и пар, р.
3.	Электроэнергия, р.
4.	Заработная плата основная и дополнительная, р.
5.	Отчисления на социальное страхование, р
6.	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, р.
в том числе амортизация
7.	Цеховые расходы, р.
8.	Прочие расходы, р.
Итого цеховая себестоимость, р.
Технико-экономические показатели сушильного цеха
1.	Всего камер, шт.
В том числе по типам, шт.
2.	Число действующих камер, шт.
3	Отработано камеро-суток
4.	» камеро-оборотов
5.	Простои, камеро-суток
6.	Коэффициент использования сушильных камер
7.	Производственная мощность сушильных камер, м8 усл.
8.	Высушено пиломатериалов
в фактическом материале, м3
в условном, м3 усл.
брак, %
9.	Производительность на 1 чел.-день на транспортно-погрузочных работах:
в фактическом материале, м3/чел,-день
в условном, м3 усл/чел.-день
10.	Расход пара:
на фактический 1 м3, т/м3
на условный 1 м3, т/м3 усл.
11	Расход электроэнер! ии
на фактический 1 м3, кВт-ч/м3
па условный 1 м3, кВт-ч/м3 усл.
12.	Фонд заработной платы, р.
13.	Себестоимость сушки на 1 м3 условного пиломатериала, р/м3 усл.
14.	Прибыль по результатам работы цеха:
общая по цеху, р.
на 1 м3 условных пиломатериалов, р/м3 усл.
Учетная документация для лесосушпльных цехов устанавливает единые формы учета прохождения пиломатериалов (заготовок) через сушильный цех. Рекомендуется вести следующие формы документации:
1. Журнал учета поступления сырых пиломатериалов (заготовок) и отгрузки сухих пиломатериалов, в котором фиксируют дату поступления материала, его размеры, сорт, объем по породам и типоразмерам и сведения о пиломатериалах, отгружаемых из цеха.
2. Сводка движения пиломатериалов в сушильном цехе за месяц, в кото-
рой фиксируют остаток пиломатериалов на первое число отчетного месяца, поступление сырых пиломатериалов по породам и сортам, остаток пиломатериалов за первое число следующего месяца, производительность цеха за отчетный месяц плановая и фактическая в условном материале и по заданной спецификации.
167
3.	Штабельная карточка, заполняемая на каждый штабель пиломатериалов, находящихся в сушильных камерах, предназначенная для контроля за процессом просыхания штабеля. На лицевой стороне карточки записывают наименование предприятия, номер камеры и сушки (для камеры периодического действия), номер штабеля, установленный с начала месяца или года; приводят основные данные о загружаемом в сушильную камеру материале; породе, размерах, назначении, числе досок или заготовок в штуках и их объеме, начальной и конечной влажности, сроках сушки (дата и часы загрузки и выгрузки); указывают дату укладки пиломатериалов в штабель, фамилии рабочих-укладчиков и фамилию мастера или дежурного сушильщика, принявшего штабель после укладки. На оборотной стороне карточки содержатся таблицы для записи начальной влажности материала в штабеле и текущей влажности материала в процессе сушки по контрольным образцам. При заполнении штабельной карточки для камер непрерывного действия номер сушки не проставляют, а записывают номер каждого штабеля, установленный с начала месяца или года. Штабельные карточки вставляют в секции диспетчерской доски. Диспетчерская доска разделяется на секции по числу камер в сушильном цехе. В секциях для камер периодического действия штабельные карточки (их число зависит от вместимости камеры) хранят на протяжении всего процесса сушки соответствующих штабелей. В секциях для камер непрерывного действия штабельные карточки периодически перемещают по доске в соответствии с фактическим перемещением штабелей по путям камер. После выгрузки штабелей из камер карточки, соответствующие этим штабелям, снимаются с диспетчерской доски и хранятся в специальных картотеках.
4.	Журнал контроля режимов сушки в камерах, в котором для каждой камеры указывают задаваемые режимы сушки, каждый час фиксируют фактические параметры агента сушки (температуру и психрометрическую разность, причем в камерах непрерывного действия параметры фиксируют в разгрузочной и загрузочной частях), записывают все замечания по работе камеры (простои, их причины, ремонт и т. д.). В специальной графе каждый час фиксируют давление пара, подаваемого в сушильные камеры. По окончании смены дежурные сушильщики ставят в журнале свою подпись.
5.	Протоколы контроля перепада влажности по толщине пиломатериалов (заготовок) и остаточных напряжений, в которых приводят таблицы результатов определения послойной влажности контролируемых образцов и относительной деформации зубцов силовых секций. На основании средних значений этих показателей делают заключение о проведении влаготеплообработок.
Глава 9
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ
9.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ КОНТРОЛЯ
И УПРАВЛЕНИЯ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Автоматизация процесса сушки — необходимое условие улучшения технологии сушки и работы сушильных камер, эффективное средство увеличения
168
производительности сушильных установок и улучшения качества высушиваемой древесины. Автоматизация необходима и для безопасности работы, облегчения труда обслуживающего персонала, снижения затрат тепловой и электрической энергии на сушку.
В общем случае в системе автоматического контроля и управления должно быть предусмотрено: 1) автоматическое регулирование температуры сухого термометра и психрометрической разности или температур сухого и смоченного термометров (в камерах непрерывного дейетадя— в разгрузочной части); 2) автоматическое регулирование степени насыщенности сушильного агента (психрометрической разности) (в загрузочной части камер непрерывного действия — путем изменения количества циркулирующего сушильного агента); 3) дистанционный контроль температуры сухого термометра и психрометрической разности или температур сухого и смоченного термометров (в камерах непрерывного действия со стороны загрузки и выгрузки); 4) ручное и дистанционное управление регулирующими органами; 5) сигнализация или измерение степени открытия регулирующих органов и знака отклонения регулируемого параметра по каждой из камер (одновременно или поочередно); 6) дистанционный контроль средней влажности пиломатериалов в штабелях (в камерах непрерывного действия в штабелях разгрузочного конца).
В многоканальных системах контроль и регулирование каждого параметра в каждой из камер осуществляется независимо от работы других каналов. Заданное значение параметра устанавливается независимо по каждому каналу и может быть изменено в процессе работы прибора. Для камер с реверсивной циркуляцией необходимо предусматривать автоматическое устройство для реверсирования вентиляторов.
Требования к точности автоматического регулирования устанавливаются стандартами на режимы сушки, по которым допустимые погрешности поддержания температуры и психрометрической разности следующие, °C: в камерах непрерывного действия ±3 по температуре, ±1 по психрометрической разности; в камерах периодического действия ±2 по температуре и ±1 по психрометрической разности. Эти величины относятся к установившимся отклонениям при регулировании параметров среды и к точности контроля параметров.
Исходя из общих требований, прежде всего технологических, очень важно на первом этапе разработки системы автоматизации лесосушильных камер правильно поставить задачи и определить функциональную схему автоматизации, определяющей основные пути технического решения автоматизации объекта, выбор регуляторов.
Функциональная схема автоматизации определяет структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и управления процессом. На функциональной схеме условными изображениями показывают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, приборы и средства автоматизации, как правило, в виде функциональных блоков с указанием связей между технологическим оборудованием, приборами и средствами автоматизации.
Функциональная схема автоматизации лесосушильных камер должна разрабатываться на основе анализа условий работы камер и их, оборудования, статических и динамических свойств камер как объектов управления, а также
169
Рис. 9.Г.Функциональная схема автоматического регулирования параметров сушильного агента:
Z—термометры сопротивления; 2 — измерительно-регулирующее устройство; 3—ключ управления; 4 —переключатель управления; 5—указатель положения; 6—манометр; 7—исполнительный механизм; 8— шибер; 9—устройство для автоматического программного управления вентиляторами камер
требований, предъявляемых к качеству работы системы автоматизации (точность поддержания технологических параметров, например температуры и влажности сушильного агента, качество регулирования и надежность).
Функциональная схема дает представление о принятых основных решениях по автоматизации объекта, при этом, как правило, она должна базироваться на серийно выпускаемых средствах автоматизации. С учетом изложенного на рис. 9.1 дан пример функциональной схемы системы контроля и регулирования для камер периодического действия.
Температуру и степень насыщенности сушильного агента контролируют с помощью сухого и смоченного термометров сопротивления, сигнал от которых подается на измерительно-регулирующее устройство. При отклонении температур от заданных, установленных задатчиками, подаются сигналы на выходные реле, управляющие работой исполнительных механизмов. Если температура ниже заданной, то исполнительный механизм увеличивает подачу теплоносителя в калориферы камеры и наоборот.
170
При отклонении температуры смоченного термометра от заданной, регулятор воздействует на исполнительные механизмы, управляющие положением заслонок приточно-вытяжных каналов н клапаном подачи пара в увлажнительные устройства.
Исполнительные механизмы управляются как регулятором, так и вручную с помощью переключателей и ключей дистанционного управления. Степень открытия регулирующих органов контролируется указателями положения, расположенными на щите управления. В Си6|№ме предусмотрено устройство для автоматического программного управления вентиляторами камеры.
Для камер непрерывного действия схема автоматизации аналогична для регулирования температуры и степени насыщенности в разгрузочной части камер. Добавляется еще один контур — регулирование степени насыщенности сушильного агента в загрузочной части камер путем изменения частоты вращения вентилятора либо изменением сечения циркуляционного канала с помощью жалюзийных заслонок.
В камерах периодического действия для регулирования количества сушильного агента применяют двух- и трехскоростные электродвигатели для привода вентиляторов. Очевидно, этот опыт можно использовать и в камерах непрерывного действия. Для регулирования количества воздуха в более широком диапазоне, чем при применении многоскоростных электродвигателей, можно рекомендовать тиристорные электроприводы.
В последние годы за рубежом для автоматизации камер стали применять компьютеры. В этой связи рассмотрим возможности создания автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) сушки пиломатериалов в лесосушильных камерах и требования к ним.
Автоматическое управление процессом сушки должно обеспечивать максимальную производительность камер и экономичность процесса при сохранении заданного качества высушиваемых пиломатериалов, следовательно, для создания и внедрения АСУ ТП сушки древесины необходима разработка надежных методов и средств автоматического контроля за качеством и состоянием высушиваемых материалов.
Показателями качества сушки являются: средняя влажность пиломатериалов и величина отклонений влажности отдельных досок от средней влажности пиломатериалов в штабеле; перепад влажности по толщине пиломатериалов; остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах; наличие дефектов сушки (растрескивание, коробление).
Дистанционные методы и средства оценки этих показателей качества в процессе камерной сушки в настоящее время отсутствуют. С достаточной точностью можно только контролировать среднюю влажность высушиваемых пиломатериалов.
Поэтому в технологии сушки для обеспечения требований к качеству принято вести процесс по унифицированным (стандартным) режимам, которые выбирают в зависимости от характеристик и назначения пиломатериалов. При этом режимы обеспечивают заданное качество сушки, например гарантируют с вероятностью 95 % предохранение пиломатериалов от растрескивания.
171
Следовательно, основная задача автоматизированной системы управления — точное поддержание заданного оптимального режима и соблюдение других технологических операций.
Так как режимы построены в зависимости от влажности древесины, то информация о текущей влажности пиломатериалов обязательно должна быть предусмотрена в АСУ ТП. Основные технологические задачи управления для лесосушильных камер периодического и непрерывного действия, операции и параметры, подлежащие контролю и учету в системе управления, приведены в табл. 9.1 и 9.2, а структурные схемы АСУ ТП — на рис. 9.2 и 9.3.
Из известных способов определения влажности древесины наиболее перспективным является метод контроля влажности по изменению массы штабеля или его части в процессе камерной сушкн, позволяющий непосредственно судить о количестве испаряемой влаги н измерять среднюю влажность пиломатериалов в любом диапазоне.
Сравнительно простые и работоспособные средства измерения массы штабеля используют в некоторых камерах в СССР. Масса штабеля воспринимается гидравлическими датчиками, устанавливаемыми в камере на рельсовые пути, на которые помещают тележку с контролируемым штабелем пиломатериалов. Испытания показали работоспособность этой системы контроля.
Для определения влажности древесины по массе штабеля надо вычислить массу штабеля в абсолютно сухом состоянии. Так как последняя обычно определялась по начальной влажности отдельных образцов, то это приводило к невысокой точности определения средней влажности штабеля.
Применение в системе управления электронных вычислительных машин позволяет использовать метод вычисления массы штабеля в сухом состоянии по измеряемым в процессе сушки значениям убыли массы. Этот способ может дать удовлетворительную точность (±1...1,5% влажности) и позволяет контролировать среднюю влажность штабеля в процессе сушки без предварительного определения его начальной влажности.
Оптимизация параметров среды лесосушильных камер заключается в выборе и поддержании необходимого режима сушки и зависимости от текущей влажности высушиваемых пиломатериалов.
Кроме того, в зависимости от количества испаряемой влаги вычислительное устройство должно оптимизировать и количество циркулирующего по материалу сушильного агента, управляя регулируемым электроприводом циркуляционных вентиляторов, т. е. регулируя скорость сушильного агента по материалу.
Прогноз продолжительности сушки необходим для своевременного ее окончания при достижении заданной конечной влажности материала. Вычислительное устройство, получая информацию об изменении массы высушиваемого штабеля пиломатериалов, строит кривую сушки на различных ступенях режима и прогнозирует время окончания процесса.
Таким образом, в камерах периодического действия с помощью системы дистанционного контроля массы высушиваемого штабеля вычислительное устройство управляет работой двух локальных систем регулирования: параметров среды в камере и скорости циркуляции воздуха, обеспечивая проведение сушки в оптимальном режиме.
172
9.1. Технологические параметры для системы управления процессом сушки пиломатериалов в камерах периодического действия
Наименование операции	Технологические параметры	Диапазон изменения параметров
Выбор и назначение ре-	Температура по сухому	Стандартная таблица ре-
жима	tc н смоченному 1й~ мометрам (или tc и психрометрическая разность до	жимов в зависимости от характеристик и назначения пиломатериалов
Начальный прогрев дре-	Температура tc и психро-	В зависимости от вы-
веснны	метрическая разность Д/	бранного режима
Определение продолжительности	Время начальной обработки, ч	1...12
Проведение режима суш-	Температура /с, °C	60... 120
ки (многоступенчатого)	»	1м, °C Психрометрическая разность А/, °C Точность поддержания температуры, °C Точность поддержания Д1, °C	О о —« о 4d 41
Переход с одной ступени режима на другую	При средней влажности штабеля 35 и 25 %	•—
Измерение	текущей влажности (по массе штабеля)	Средняя влажность штабеля, % Точность определения в диапазоне измерения, %: от 80 до 30 » 30 » 20 » 20 » 7	От 6 до 80 ±3 ±2 4-1...1.5
Промежуточная влаго-	Температура ic и психро-	По заданной таблице в
теплообработка древеси-	метрическая разность Д/,	зависимости от выбранно-
иы (при средней влажности 20...25 %)	длительность, ч	го режима, характеристик и назначения материала
Конечная влаготеплооб-работка	То же	То же
Кондиционирование	Температура tr н Д/	По условиям производства
Охлаждение камеры	Температура, длительность	То же
Оценка качества сушки	Определение показателей качества сушки (конечная влажность, ее разброс по штабелю, перепад влажности по толщине пиломатериалов, остаточные напряжения)	Периодичность контроля определяется по условиям производства
Учет высушенных пиломатериалов, расхода тепловой н электрической энергии	Порода, сечение, объем, общий и удельный расход тепла, ГДж, и электроэнергии, кВт-ч	То же
173
9,2. Технологические параметры для АСУ ТП сушки пиломатериалов в камерах непрерывного действия
Наименование	Технологические параметры	Диапазон изменения параметров
Загрузка штабелей в камеры	Размеры п число штабелей	
Выбор и назначение ре-	Температура и психро-	Стандартная таблица ре-
жима	метрическая разность в разгрузочной и загрузочной частях камеры	жимов в зависимости от характеристик и назначения пиломатериалов
Проведение	процесса	Температура по сухому	tc = 55...112
сушки Измерение	текущей влажности (по массе	4 и смоченному ta термометрам (или температура и психрометрическая разность А/) в загрузочной части камеры, °C Психрометрическая разность в загрузочной части камер, °C Количество циркулирующего сушильного агента, тыс. м3/ч Средняя влажность штабеля, %:	/м = 40...80 Д/ = 0...40 0...10 100...300
штабеля)	начальная конечная Точность определения в диапазоне измерения, %: свыше 30 10...20	Свыше 30 10...20 +3 — 5 ±1,5
Конечная влаготеплооб-	Температура tc и пси-	По заданной таблице в
работка (при наличии	хрометрическая разность	зависимости от выбран-
отсеков влаготеплообра-ботки)	Л/, длительность, ч	ного режима, характеристик и назначения материала
Определение момента окончания сушки, выгрузка штабелей из ка-	Конечная влажность, %	Прогнозируемая по массе штабеля
Оценка качества сушки	Определение конечной влажности, ее разброса по штабелю и других параметров для контрольных штабелей	Периодичность контроля определяется по условиям производства
Учет высушенных пиломатериалов, расхода тепловой и электрической энергии	Порода, сечение, объем, общий и удельный расход тепловой и электрической энергии	То же
174
Рис. 9.2. Структурная схема АСУ ТП сушки пиломатериалов для камер периодического действия:
1— штабель пиломатериалов; 2—калорифер; 3—увлажнительное устройство; 4—-приточно-вытяжное устройство; 5 —вентиляторная установка; 6—-датчики температуры и психрометрической разности; 7—регулятор; 8—задающее устройство; 9—датчик состояния древесины (например, влажности); 10—ЭВМ; 11— информационное табло
Рис. 9.3. Структурная схема АСУ ТП для камер непрерывного действия:
1 штабеля пиломатериалов; 2— датчики температуры и психрометрической разности в разгрузочной части камеры; 3— датчики психрометрической разности в загрузочной части камеры; 4 — датчик влажности (массы); 5—калорифер; 6—вентиляторная установка; 7—приточно-вытяжное устройство; 8 — регулируемый электропривод; 9—исполнительные механизмы; Ю—ЭВМ; Ц — информационное табло
В камерах непрерывного действия режим для данного материала постоянен. Но в АСУ ТП также необходим контроль массы штабеля (прогнозирование окончания сушки) и оптимизация количества циркулирующего воздуха (обеспечение необходимой степени насыщенности в загрузочной части).
Применение автоматизированных систем управления позволит сократить продолжительность и улучшить качество сушкн, повысить производительность камер в среднем на 10 %, снизить расход тепловой энергии примерно на 7...8 %, а электрической энергии на 15...25 %.
Для улучшения качества регулирования параметров среды в камерах необходимо предусмотреть установку системы стабилизирующего регулирования параметров теплоносителя, подаваемого в калориферы камеры.
Здесь следует отметить, что для камер непрерывного действия целесообразно использовать в качестве теплоносителя в калориферах горячую (или перегретую) воду. Применение смеси «горячей» и «холодной» воды (подпитка калориферов горячей водой) позволяет более гибко регулировать температуру сушильного агента в камерах. Особенно это относится к использованию мягких режимов сушки в камерах, когда для поддержания требуемой температуры 50...55 °C не требуется и высокой температуры теплоносителя. Для камер периодического действия при использовании стандартных форсированных нли высокотемпературных режимов необходимо подавать насыщенный пар давлением 0,3...0,4 МПа (с температурой до 140...150°C), чтобы обеспечить регулирование заданной температуры.
Для низкотемпературных камер непрерывного действия можно подобрать температуру горячей воды так, чтобы обеспечивать постоянство температуры сушильного агента (при сушке однородного материала при сравнительно небольших регулирующих воздействиях).
Важным фактором при определении рационального уровня автоматизации является ее экономическая эффективность. При проектировании системы автоматизации необходимо сопоставлять затраты на реализацию системы и получаемый при этом технико-экономический эффект. Экономический эффект при внедрении систем автоматического контроля и управления процессом сушки заключается в увеличении производительности камер, улучшении качества сушки, уменьшении энергетических затрат. Как показывает практический опыт, в среднем при внедрении систем стабилизирующего регулирования параметров среды удельный экономический эффект составляет 0,2...0,4 р/м3 высушиваемых пиломатериалов.
При сроке окупаемости средств автоматизации в 5 лет допустимые капитальные вложения на систему автоматизации сушильных камер составят в среднем 1,5 р/м3 высушиваемых пиломатериалов.
Например, для блока камер непрерывного действия производительностью 50 000 м3 пиломатериалов в год затраты на их автоматизацию (с учетом стоимости оборудования, монтажа, наладки и обслуживания) в сумме 75 тыс. р. допустимы. Таким образом, для крупных сушильных блоков камер эффективно будет и применение автоматизированных систем управления процессом сушки (АСУТП) с применением вычислительной техники.
9.2.	ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЛЕСОСУШИЛЬНЫХ КАМЕР, ВЫБОР РЕГУЛЯТОРОВ И КАЧЕСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Г
На первом этапе проектирования систем автоматического управления разрабатывают структурную схему, которая определяет регулируемые параметры (выходные величины объекта управления), наиболее полно характеризующие ход технологического процесса и состояние у^тацрвки, а также регулирующие воздействия (входные величины объекта). Измё’няя последние, компенсируют возмущения технологического режима и поддерживают необходимые значения регулируемых величин.
После составления структурной схемы выбирают средства регулирования, т. е. тип регулятора и методы его настроек. Решение этой задачи должно обеспечить требуемое качество процесса регулирования, определяющее точность поддержания установленного технологического режима. Качество регулирования зависит от характера переходного процесса. Для поддержания требуемого переходного процесса необходимо обеспечить определенные динамические свойства системы регулирования, в которую входят регулируемый объект и регулятор.
Динамические характеристики определяются при помощи дифференциальных уравнений объекта (уравнений связи между его входными и выходными величинами) или экспериментально. Регулируемые (выходные) величины сушильной камеры — это температура и степень насыщенности сушильного агента. Входной величиной как объекта регулирования температуры сушильного агента является температура (или давление) пара (горячей воды), подаваемого в калориферы, а по степени насыщенности (температура по смоченному термометру или психрометрическая разность) — расход пара через увлажнительные трубы и степень открытия прнточно-вытяжиых каналов, через которые происходит воздухообмен в камере.
С достаточной для практики точностью паровоздушные камеры как объекты регулирования температуры структурно можно представить в виде двух последовательно соединенных звеньев, инерционного первого порядка и запаздывающего [5] (рис. 9.4, а). Уравнение связи между входной и выходной величинами без учета запаздывания имеет вид
гА + ек=^еп,	(9.1)
ат
где Т1 — постоянная времени объекта; 6К — изменение температуры среды в камере; 6П — величина возмущающего воздействия (скачок температуры теплоносителя в калорифере); ki — коэффициент передачи объекта.
Уравнение (9.1) справедливо при предположении, что статические характеристики лесосушильной камеры линейны (подтверждается экспериментом при небольших изменениях входной и выходной величин вблизи установившегося состояния) и параметры объекта не изменяются со временем. Однако в процессе сушки динамические параметры несколько изменяются в связи с высыханием древесины. Учесть влияние древесины на структурной схеме можно введением звена инерционной обратной связи (рис. 9.4, б). Коэффи-
177
Рис. 9.4. Структурные схемы камеры как объекта регулирования температуры: а—без учета влияния древесины; б — с учетом влияния древесины
циенты k2 и Т2 определяются свойствами древесины. Уравнение, соответствующее структурной схеме на рис. 9.4, б, имеет вид:
6 (т) = /г0Ле„ (1 + Ае~ + Ве~	(9.2)
где ko — коэффициент передачи объекта; коэффициенты А, В, pi и р2 находятся по общепринятой методике [5].
В табл. 9.3 приведены в качестве примера динамические параметры некоторых лесосушильных камер, определенные экспериментально по кривым разгона и расчетным путем. Результаты расчетов с достаточной точностью совпадают с экспериментальными данными.
В связи с тем, что в лесосушильных камерах требуется автоматически поддерживать заданные значения температур по сухому и смоченному термометрам (или психрометрическую разность), то целесообразно для систем регулирования выбирать стабилизирующие типовые регуляторы температуры.
В первом приближении, как показано выше, кривую разгона камеры можно аппроксимировать переходной характеристикой инерционного звена первого порядка с запаздыванием, определяемым параметрами k0, 7\ и т0.
Закон регулирования (тип регулятора) ориентировочно можно выбирать по величине отношения времени запаздывания к постоянной времени объекта регулирования хй/Т. Если величина Хо/Т 0,2, то в системе регулирования могут быть использованы релейные регуляторы. Если 0,2 < х0/Т < 1, то могут кроме релейных применяться регуляторы непрерывного действия [5].
Характер процесса регулирования зависит от вносимых возмущений, приложенных либо к выходу объекта регулирования (возмущения по заданию, вносимые в регулятор), либо к входу (возмущения по нагрузке, вносимые
9.3. Динамические параметры камер (числитель — экспериментальные (средние), знаменатель — расчетные параметры)
Камера	Л* мин	Г2, мин	fei	kl	k()
Valmet непрерывного’	1,36/1,25	4,3/4,7	0,33/0,335	0,65/0,70	0,414/0,43
действия * ЦНИИМОД-32	3,5/4,1	9,0/-	0,208/0,26	0,80/0,70	0,25/0,31
СПЛК-2	4/6,7	5/-	0,29/0,293	0,70/0,69	0,36/0,37
* Экспериментальный параметр т0 равен 0,28.
178
в объект). Изменение влажности высушиваемого материала, колебания давления пара и температуры окружающей среды, изменение скорости и направления циркуляции сушильного агента представляют собой возмущения по нагрузке, которые являются основными источниками нарушения заданного режима сушки. Эти возмущения в процессе сушки могут достигать величин, эквивалентных 100 %-ному открытию регулирующего органа.
При применении двухпозиционных регуляторов возмущения вносятся не только по нагрузке, но и самим регулятором(«тд« как регулирующее воздействие на объект принимает два значения: при закрытом регулирующем органе подача тепла равно нулю, а при открытом — максимуму. Регулируемый параметр в этом случае колеблется около заданного значения, а регулирующее воздействие равно единице.
В релейных системах регулирования переходный процесс носит колебательный характер. Регулируемая величина никогда не устанавливается на неизменном уровне, а колеблется около заданного значения Хзад с определенной частотой (период колебаний Та) и амплитудой Ха, являющимися основными показателями качества двухпозиционного регулирования. Кроме того, важным показателем качества такого регулирования является установившееся отклонение Хуст среднего значения регулируемой величины от заданного. Величина Хуст зависит от нагрузки объекта. Величины А'уст и Ха тем меньше, чем меньше отношение х0/Т объекта.
Позиционные регуляторы, хотя обладают недостатками, являются наиболее простыми по конструкции и принципу действия, поэтому в первую очередь выбираются для регулирования параметров среды лесосушильных камер, если при этом точность регулирования параметров удовлетворяет заданным технологическим требованиям.
Для оценки качества в этом случае требуется определить амплитуду колебаний и величину установившегося отклонения температуры. Для систем первого порядка с запаздыванием амплитуду колебаний в зависимости от параметров объекта и регулятора можно найти по формуле
Ха = 0,5koY (1 - e-to/r’) + Ъх (9.3) где — амплитуда колебаний; ko — коэффициент передачи объекта, т0 — запаздывание; TY — постоянная времени; — нечувствительность регулятора; Y — регулирующее воздействие.
По уравнению (9.3) определяется средняя амплитуда колебаний при симметричной характеристике регулятора, что соответствует Хзад — 0,5. В общем случае положительная и отрицательная амплитуды колебаний регулируемой величины не равны между собой и среднее значение регулируемой величины отличается от заданного на величину установившейся (постоянной) погрешности Хуст. Это объясняется тем, что положительная амплитуда определяется притоком энергии, а отрицательная — стоком энергии. Следовательно, установившаяся погрешность регулирования зависит от нагрузки объекта (или от задания).
В первом приближении можно принять, что при &г->-0
^ycT/^cp = (I-2W (9-4)
179
Применение для регулирования процесса сушки многоканальных регуляторов требует правильного выбора времени обегания. Прн увеличении времени обегания амплитуда колебаний растет, причем оценить минимальную амплитуду можно по формуле (9.3), принимая запаздыванием сумму То + Тц, где 7ц — цикл обегания.
Анализируя качество двухпозиционного регулирования, можно констатировать следующее:
1.	Для регулирования температуры сушильного агента возможно применение типовых двухпозиционных регуляторов. При этом нечувствительность регуляторов не должна превышать 0,5 °C.
2.	При использовании многоканальных регуляторов время обегания должно выбираться в пределах (0,5...! )т0. При этом амплитуда колебаний температуры возрастает в среднем не более чем на 20 %. Для лесосушильных камер рекомендуется выбирать 7,, = 1...2 мин.
3.	Чтобы не ухудшить качество позиционного регулирования, следует применять малоинерционные преобразователи температуры с постоянной времени в условиях камер не более 1...2 мин.
4.	Для уменьшения установившейся погрешности необходимо настраивать систему регулирования так, чтобы нагрузка примерно соответствовала 50 %, что можно достичь, например, путем ограничения верхнего предела притока тепла.
9.3.	ВЫБОР ДАТЧИКОВ РЕГУЛИРУЮЩИХ ОРГАНОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
9.3.1.	Датчики температуры
Выбор методов и средств измерения температуры определяется технологическими требованиями и условиями эксплуатации лесосушильных установок.
Датчики температуры должны быть работоспособны в условиях влажной и агрессивной среды лесосушильных камер, т. е. быть герметичными и коррозионноустойчивыми. Пределы измерения влажности окружающей среды 20...100 %, пределы измерения температуры О...15О°С.
Датчики должны быть взаимозаменяемыми, обладать достаточно большим сроком службы (межремонтный период составляет в среднем 200 сут).
Предъявляются определенные требования и к инерционности. Если для систем дистанционного контроля инерционность датчиков температуры не имеет большого значения, то для системы автоматического регулирования следует применять лишь малоинерционные термометры.
Для дистанционных измерений температуры наибольшее применение находят термопары, металлические и полупроводниковые термометры сопротивления.
Для контроля температур в лесосушильных камерах наиболее приемлемыми являются проволочные термометры сопротивления. Имея небольшую инерционность и высокую стабильность, термометры сопротивления позволяют обеспечить необходимую точность измерения температуры. Габаритные размеры их невелики, установка в камерах не представляет трудности.
180
Промышленные термометры сопротивления выпускают по ГОСТ 6651- 78. Они подразделяются на платиновые ТСП и медные ТСМ.
Техническая характеристика термометров сопротивления
Тип термометра.............................. ТСП
Градуировка............................ 50П;	21; 100П
Номинальное сопротивление при О °C, Ом...................................... 50;	46; 100
Погрешность, %......................... ^3...0,5
Диапазон температур длительного применения, °C .......................
ТСМ
23; 50М; 100М
53; 50; 100
0,6..1,0
—50... 189
—200...500
0...650
Инерционность термопар и термометров сопротивления принято характеризовать постоянной времени Т, равной времени, необходимому для того, чтобы изменение выходной величины преобразователя, перенесенного из среды с температурой 30...35 °C в сосуд с интенсивно перемешиваемой водой с температурой 15.. 20 °C, достигло 63 % от установившегося значения перепада.
Малоинерционные термометры сопротивления имеют постоянную времени 7'< 9 с (малоинерционные термопары Т 40 с), для термометров средней инерционности 7' 80 с (для термопар Тс гл 60 с), для термометров большой инерционности Т 4 мин (для термопар Т 3,5 мин).
Для систем автоматического регулирования рекомендуются платиновые и медные термометры сопротивления малоинерционные.
9.3.2.	Регулирующие органы и исполнительные механизмы
Регулирующие органы (клапаны и заслонки) входят в состав исполнительных устройств систем автоматического регулирования, содержащих кроме регулирующих органов и исполнительные механизмы. Регулирующие органы служат для регулирования расхода вещества (или энергии) с целью поддержания заданного значения регулируемой величины в управляемом объекте.
В сушильных камерах в качестве регулирующих органов применяют клапаны (регулирование подачи пара или горячей воды) и заслонки на приточно-вытяжных каналах.
Основными параметрами, определяющими выбор регулирующих органов, являются: условное или рабочее давление; условный проход; определяющий необходимую пропускную способность клапана; пропускная (расходная) характеристика, выражающая зависимость относительной пропускной способности от относительного хода штока регулируемого органа; величина негерметичности (допустимый начальный пропуск при полном закрытии клапана).
Правильный выбор характеристик регулирующих органов имеет большое значение при автоматизации объектов управления. Например, если пропускная способность будет завышена, то при нормальном режиме работы объекта потребуется лишь небольшая степень открытия регулирующего органа, последний будет работать на начальном участке расходной характеристики, что увеличит падение давления на клапане, не обеспечит качественного регулирования параметров при использовании регуляторов непрерывного, шагового или импульсного действия. Если начальная пропускная способность клапана
181
будет значительной, то при двухпозиционном регулировании, особенно при мягких режимах, объект может оказаться неуправляемым (при закрытом клапане температура в камере может продолжать расти).
Для регуляторов непрерывного действия, шаговых или импульсных, важно правильно выбрать расходную характеристику регулирующего органа. Для нормального функционирования системы регулирования необходимо, чтобы регулирующий орган имел линейную или близкую к линейной расходную характеристику.
Исследования регулирующих органов типа КР-180 н ПРК-61 на лесосушильных камерах показали, что их фактические расходные характеристики существенно отличаются от паспортных (равнопроцентных) и близки к линейным [4]. Результаты экспериментов позволили рекомендовать для применения в системах автоматизации лесосушильных камер регулирующие органы с равнопроцентной (логарифмической) пропускной характеристикой.
В лесосушильных камерах применяются одно- и двухседельные регулирующие клапаны малых и средних расходов и трехходовые клапаны.
Двухседельные клапаны обычно применяют для регулирования расхода жидкостей и пара при относительно больших перепадах давлений в клапане. Наличие у клапана двух седел позволяет значительно разгрузить шток клапана от усилий, вызываемых движущей средой. Это обусловлено тем, что перепад давлений среды в равной мере воздействует на нижнее и верхнее седло клапана, что позволяет почти полностью уравновесить усилия на штоке клапана. Однако двухседельные клапаны имеют повышенную негерметичность и, следовательно, относительно большую величину пропуска вещества через клапан в положении его полного закрытия. Например, по стандарту пропуск среды через закрытый клапан не должен превышать 0,01 % от величины условной пропускной способности. Как показывает практика, фактический пропуск среды после уже сравнительно небольшого срока эксплуатации возрастает в несколько раз. Поэтому применять двухседельные клапаны при малых расходах пара или воды, особенно в двухпозиционных системах регулирования, не рекомендуется.
Односедельные клапаны в отличие от двухседельных не разгружены и требуют значительных усилий со стороны исполнительного механизма для их закрытия. Но конструкция односедельных клапанов более герметична. По стандартам допустимый пропуск у обычных односедельных клапанов равен 0,005 % от условной пропускной способности, а для клапанов на малые расходы — 0,001 %. Для запорно-регулирующих клапанов начальный пропуск вообще не допускается. Поэтому для лесосушильных камер предпочтительнее использовать односедельные запор но-регулирующие клапаны. При этом необходимо учитывать, что для односедельных клапанов большое значение имеет направление подачи регулируемой среды. Если движение среды направлено от привода (в сечении седла), то поток своим статическим давлением будет стремиться прижать плунжер к седлу.
Для определения условного прохода регулирующего органа надо иметь следующие исходные данные: максимальный расход пара (или горячей воды) на автоматизированную сушильную камеру; свойства пара или воды (давление, температуру, удельный объем илн плотность); давление перед регулирую
182
щим органом и падение давления на нем. Расход теплоносителя определяется для конкретной камеры по известной методике расчета сушильных камер [36].
Давление в паровой магистрали обычно рекомендуют поддерживать в пределах 0,3...0,5 МПа. Потери давления обусловлены потерями давления на трение в трубопроводе и потерями давления на преодоление местных сопротивлений (сужения, колена трубопровода, запорные органы, потери давления в технологических аппаратах — калорифере и т. д.).
Известно, что высокое качество регулиргОэййия можно получить в том случае, если перепад давления в регулирующем органе больше максимальных потерь давления в трубопроводах и технологических аппаратах. Но повышение перепада на регулирующем органе приводит и к некоторым отрицательным последствиям — необходимости повышения давления в питающей магистрали, повышению износа уплотнений, увеличению необходимой мощности привода. Значительное уменьшение перепада давлений приводит к увеличению проходного сечения регулирующего органа, уменьшению относительного хода его затвора и ухудшению качества регулирования. Поэтому величина перепада давления должна быть выбрана оптимальной с учетом допустимых потерь давления в трубопроводах.
При этом следует отметить, что в схеме теплоснабжения камеры за калорифером установлен кондеисатоотводчик, производительность которого зависит от перепада давления на нем. Поэтому значительные потери давления до конденсатоотводчнка недопустимы, так как в этом случае при максимальном расходе пара может оказаться, что производительность конденсатоотводчнка упадет ниже требуемой и калорифер будет заполняться конденсатом.
При избыточном давлении в магистрали 0,4 МПа общие потери давления в трубопроводе и регулирующем органе для современных лесосушильных камер можно принять равными 0,075 МПа. Характеристики некоторых типов регулирующих клапанов, приведены в табл. 9.4. Выбранный по табл. 9.4 диаметр условного прохода клапана должен удовлетворять условию
DTp Dy 0,5DTp,
где DTP — диаметр трубопровода.
В проектах камер и в выпускаемых серийно промышленностью металлических камерах находят применение регулирующие клапаны с электродвига-тельным приводом, например типа 25ч931нж с приводом ПР-1М (изготовитель— арматурный завод, г. Гусь-Хрустальпый).
Для надежной работы системы автоматического управления очень важно правильно выбрать исполнительные механизмы для перемещения регулирующих органов. При выборе исполнительного механизма для лесосушильных камер необходимо учитывать следующее: тип регулирующего органа; обеспечение необходимого рабочего диапазона перемещения регулирующего органа (характеризуется временем оборота выходного вала или ходом его штока); обеспечение требуемого быстродействия; достаточную величину пускового момента; возможность работы привода при перегрузках; обеспечение точности в процессе работы (характеризуется величиной инерционного выбега выходного вала); возможность применения при изменяющихся внешних условиях (например, повышенные температура и влажность), относительную простоту
183
9.4.	Условная пропускная способность Куу, м3/ч, и максимально допустимые перепады давления ДРтах, МПа, в регулирующих клапанах [4J
Типы регулирующих клапанов		Проходы условные £>у, мм									
		10	15			20	25	32	40	50	65
Двух седельные расходов: Kvy АР max Одиоседельные расходов: Kvy	средних средних	—		—		—	4; 6,3 10 1,6 3,2 5; 8	6,3 10; 16 1,6 5; 8 12	10; 16 25 1,6 8; 12 20	16; 25 40 1,6 12; 20 32	25; 40 63 1,6 20; 32 50
				По	данным заводов-изготовителей						
Трехходовые расходов: Kvy	средних	—		—		—	3,2 5; 8	5; 8 12	8; 12 20	12; 20 32	20; 32 50
				По	данным заводов-изготовителей						
Односедельные расходов: Kvy	малых	0,1; 0,16 0,25; 0,4 0,6; 1,0; 1,5;		2,5		1,6 2,5 4,0	—	—	—	—	—
9.5. Технические показатели электрических исполнительных механизмов
Тип исполнительного механизма	Угол поворота выходного вала град (или ход штока, мм)	Номинальный момент на выходном валу, Н-м	Время одного оборота вала (или полуоборота), с	Потребляемая мощность, Вт	Масса, кг	Габаритные размеры, мм	Завод-изготовитель
ДР-М	(20 мм)	—			6	122 X 240 X 285	
ДР-1М	180	До 10	От 10 до 120	60	5	122 X 240 X 180	Севанский з-д испол-
ПР-М	(20 мм)	»	То же	60	6,5	122 X 240 X 285	нительных механизмов
ПР-1М	180	10	10...120	60	5	122 X 240 X 285	
ИМ-2/2,5	До 360	20	2,5	200	19	382 X 445 X 230	
ИМТ-4/2,5	» 360	40	2,5	600	25	322 X 475^.230	
ИМ-2/120 *	120	20	120	—	22	216X230X210	Чебоксарский з-д
ИМТ-6/120	15...345	60	120	180	42		исполни-
							тельных
ИМТ-6/30М	15...345	60	30	400	42	330 X 575 х 580	механизмов
КДУ с приводом РМ	90	250	30	270	35		
МЗМ 4/2,5		40	2,5				
* С 1979 г. вместо ИМ-2/120 завод выпускает исполнительные механизмы типа МЭД-1,6-77.
эксплуатации, надежность в работе; обеспечение значительного срока службы в условиях эксплуатации.
Чаще всего в схемах автоматизации лесосушильных камер применяют электрические исполнительные механизмы (пневматические исполнительные механизмы используют в некоторых зарубежных камерах, а в СССР — в пневматической системе автоматизации ПУСК-ЗД применены мембранные пневматические исполнительные механизмы).
В табл. 9.5 приведены технические характеристики некоторых типов электрических исполнительных механизмов [4], находящих применение в лесосушильной технике. Исполнительные механизмы ДР используют в системах позиционного регулирования для перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое. При применении этих исполнительных механизмов следует иметь в виду, что они допускают работу только при горизонтальном расположении вала ротора электродвигателя.
Электрические исполнительные механизмы ИМ-2/2,5 и ИМТ-4/2,5 предназначены также для систем позиционного регулирования. От механизмов ДР они отличаются большой мощностью и быстродействием.
Исполнительные механизмы ПР могут применяться в системах автоматического регулирования как позиционного, так и непрерывного действия. Их используют в системах автоматики некоторых лесосушильных камер. Но при испытаниях и в процессе эксплуатации зачастую выходят из строя, являются недостаточно надежными в условиях лесосушильных камер. Особенно ненадежными они оказались на камерах СП-5КМ при установке на регулирующих заслонках приточно-вытяжных каналов. Более устойчивыми и надежными в работе являются исполнительные механизмы типа ИМ-2/120, рекомендуемые по результатам испытаний для широкого применения в лесосушильных камерах [5].
Если для перемещения регулирующих органов требуются значительные усилия, например для регулируюших заслонок в некоторых типах камер, то можно применить исполнительные механизмы типа ИМТ, МЭО.
9.4.	ПРИБОРЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ
Дистанционный контроль за температурой и влажностью агента сушки ведется электрическими дистанционными психрометрами. В качестве датчиков температуры применяют медные или платиновые термометры сопротивления. В каждой камере устанавливают два термометра сопротивления: сухой и смоченный.
В качестве вторичного прибора ранее часто применяли логометры Л-64 с пределами показаний 0...100 или 0...1500. В настоящее время в качестве вторичного прибора предпочтительнее использовать электронные автоматические уравновешенные мосты.
Датчики температуры желательно устанавливать в сушильных камерах при помощи съемных устройств, обеспечивающих надежное крепление чувствительных элементов и питание водой смоченного термометра. Пример конструкции устройства для установки датчиков в камерах периодического действия показан на рис. 9.5. Устройство крепится в нише торцовой зоны ка-
186
Рис. 9.5. Устройство для установки датчиков:
1 — крышка; 2 — кабель; 3 — стакан; 4—-труба: 5 — гайка; 6 — уплотнение из термостойкой резины; 7—пластинка для крепления трубы; 8—теплоизоляция; 9—шайба; 10—термометр сопротивления; 11 — ограждение; 12—ванночка
меры. Датчики (термометры сопротивления) ввинчены в торец стакана, который вставляется в трубу и закрепляется гайками. Вода для увлажнения подается из магистрали в ванночку. Устройство обеспечивает герметичность и теплоизоляцию датчиков.
Блок датчиков устанавливают так, чтобы тепловое излучение от калорифера не влияло на показания термометров сопротивления.
В системе автоматического управления при использовании серийных одноканальных регуляторов регулирование процесса сушки ведется по температурам сухого и смоченного термометров или по температуре и психрометрической разности. На каждую сушильную камеру устанавливают два регулятора и блок датчиков с сухим и смоченным термометрами.
В качестве регуляторов температуры применяют электронные уравновешенные мосты, например, типа КВМ, КСМЗ и т. п. (табл. 9.6). Для регулирования психрометрической разности используют одноточечные мосты КСМ2, снабженные трехпозиционным регулирующим устройством.
В блоках камер обычно применяют многоточечные мосты с многоканальным регулирующим устройством, например типа КСМ4. Эти приборы имеют 12 измерительных каналов и могут, следовательно, регулировать по двум параметрам (tc и tu) шесть объектов. Регулирующее устройство — трехпозиционное, точность срабатывания позиционного регулирующего устройства — 1 % длины шкалы прибора. Задание по каждому каналу осуществляется независимо.
Кроме электрических в сушильных камерах иногда используют и пневматические регуляторы. Специально для сушильных камер Усть-Каменогорский
187
9.6. Приборы для контроля и автоматического регулирования процессов сушки
Наименование	Тип. марка	Шкала, градуировка	Применение	За вод изготовитель
Термометры сопротивления медные погружаемые, длина монтажной	части 100, 250, 320 мм, материал защитной арматуры латунь Л-63	TCM-XI	-50 + 100 °C град. 23	Дистанционный контроль температуры и влажности в камерах	г. Луцк, приборостроительный завод
Термометры сопротивления медные погружаемые, длина монтажной части 80, 100, 120, 160, 200, 250 мм, длина выводов 1, 2, 3, 4, 5 м, материал защитной арматуры	сталь 12XI8H10T, сталь 08X13	Т СП-0879	-50 + 150 °C град. 23 и 100 м	То же	То же
Термометры сопротивления платиновые погружаемые, длина выводов 1, 2, 3, 4, 5 м, материал защитной арматуры — сталь 12Х18Н10Т сталь 08X13	Т СП-0,879 -01	-50 +150 °C град. 21 и 100 п	Датчики в системе автоматического регулирования температуры и влажности в камерах	»
Мосты уравновешенные автоматические показывающие с вращающимся циферблатом, 12-точечные в тропическом исполнении	КВМ1-508	0...150 °C град. 21	В системе контроля и регулирования	Завод «Мукачев-прибор»
Мосты уравновешенные автоматические самопишущие, быстродействие 16 с, с трехпозиционным регулирующим устройством	KCM3-1300	0...100°С (0...150°С) град 21	В системе контроля и регулирования температуры	лесосу- шильных камер	г. Челябинск завод «Тепло-прибор»
188
Продолжение
Наименование	Тип, марка	Шкала, градуировка	Применение		Завод-изго-товнтель
Мосты уравновешенные автоматические самопишущие, типоразмер КСМ.4 42, 543, 50 229 на Сточек, время прохождения шкалы 2,5 с, с двухпозиционным регулирующим устройством с раздельной дистанционной задачей на каждую точку	КСМ-4	0...100°С (0... 150 °C) град. 21	В системе контроля и регули--фофания температуры лесосушильных камер		Москва, завод «Манометр»
Мосты уравновешенные автоматические самопишущие с трехпозиционным регулирующим устройством КСМ2-047-050 для измерения разности температур	КСМ-2	0... 150 °C; 0...50°С — разность температур град. 100 П	То	же	Завод «Львов-прибор»
завод приборов изготовлял пневматическую систему централизованного контроля и управления ПУСК-ЗД.
Установка предназначалась для управления процессами сушки древесины в лесосушильных камерах и выпускалась в двух модификациях: ПУСК-ЗД-10 — для 10 камер, ПУСК-ЗД-6 для шести.
9.5.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
Задачи контроля влажности при сушке пиломатериалов обуславливаются особенностями процессов сушки и требованиями к качеству сушки. Так как существующие режимы сушки построены в зависимости от влажности высушиваемой древесины, то необходимо измерять среднюю начальную влажность пиломатериалов, влажность высушиваемого штабеля в процессе сушки н его конечную влажность. Кроме того, для оценки качества сушки необходимо определить равномерность распределения влажности высушенных пиломатериалов по объему штабеля, измерять перепад влажности по толщине материала.
Для измерения влажности древесины в эксплуатационных условиях обычно применяют электрические кондуктометрические влагомеры, основанные на зависимости сопротивления древесины от ее влажности. Они просты по конструкции, достаточно надежны в работе, могут быть переносными (с автономным источником питания), удовлетворяют требованиям, предъявляемым к точности при рядовом производственном контроле.
189
Такие влагомеры широко применяют как за рубежом, так и в СССР. В ЦНИИМОДе был разработан переносной электровлагомер ЭВА-2 с аккумуляторным питанием, на базе которого серийно выпускается влагомер ЭВ-2К (приборостроительный завод, г. Камо, Армянской СССР). Однако этот влагомер питается от сети переменного тока, что ограничивает его применимость. Электронный влагомер ЭВ-2К предназначен для измерения влажности пиломатериалов, заготовок и изделий из древесины сосны, ели, березы, бука, дуба.
Технические данные прибора: пределы измерения по влажности для древесины сосны 7...22 % на первом диапазоне и 22...60 % на втором диапазоне; основная абсолютная погрешность прибора в зоне внедрения электродов датчика не превышает ±2 % влажности в пределах 7... 12 % и не более 3 % в пределах от 12 до 30 %. В 1989 г. в ЦНИИМОДе разработан и выпускается экспресс-влагомер ИВ-1.
Эта краткая характеристика типична для кондуктометрических влагомеров и отражает как их положительные стороны, так и недостатки. К последним относятся: невысокая точность измерения; влажность определяется в одной точке, поэтому надо проводить большое число замеров для определения влажности партци пиломатериалов; на результаты измерения оказывает влияние неоднородность свойств древесины, перепады влажности по толщине и
длине материала и т. д.; результаты измерения зависят от положения игл дат
чика в древесине и ее температуры.
Кондуктометрические влагомеры используют и для дистанционного контроля влажности древесины во время сушки и регулирования процесса по влажности древесины, например, в ФРГ в измерительно-регулирующнх установках «Hydromat».
В СвердНИИПдреве был разработай дистанционный измеритель влажности типа ДВС-2М [5]. Выпущена и испытана опытная партия прибора. Измеритель влажности ДВС-2М предназначен для определения текущей влажности древесины в процессе камерной сушки. Прибор является переносным с питанием от встроенного генератора электрического тока.
Технические данные измерителя влажности ДВС-2М:
Пределы измерения влажности, %:
на первом диапазоне......................•	от 24 до 60
» втором »	...................... от 8 до 38
Температура древесины, °C................... от 40 до 90
Шкала прибора................................... отградуирована	в еди-
ницах электрического
сопротивления Влажность ....................................... определяют	по пере-
водным таблицам
Погрешность * измерения в диапазоне, %, не более, %:
8...10....................................................... ±2
10...17....................................................... ±3
17...30....................................................... ±5
Время на одно измерение, с................................ не	более 10
Масса прибора без датчика, кг.............................. »	»	5,5
Габаритные размеры, мм..................................... 177X237X215
*^При влажности более 30 % не нормируется
190
Электрическое сопротивление древесины измеряют с помощью двухэлек-тродпого игольчатого датчика и мегомметра со встроенным генератором тока, работающим при вращении рукоятки. Датчики устанавливают в контрольные образцы досок,' которых должно быть не менее трех на один штабель. Для подсоединения датчиков к прибору в камере прокладывается теплостойкий кабель.
Влагомеры ДВС-2М довольно просты и надежны. Но им присущи недостатки, указанные выше для кондуктометрических влагомеров: локальность определения влажности, что требует установки большого числа датчиков на штабель; невысокая точность, не позволяющая обеспечить требования сушки по I-II категориям качества. Поэтому влагомеры ДСВ-2М не нашли широкого применения и не выпускаются.
На основе производственных испытаний для автоматического контроля влажности пиломатериалов в процессе камерной сушки рекомендован метод контроля влажности по изменению массы штабеля, взвешиваемого в процессе сушки.
В качестве примера рассмотрим относительно простое и несложное в изготовлении весовое гидравлическое устройство (разработано Калининским политехническим институтом). Схема устройства показана на рис. 9.6. Штабель пиломатериалов укладывают на подштабельную тележку, колеса которой после закатки штабеля в камеру фиксируются на подвешенных участках рельс (нажимные рельсы-консоли). Под этими рельсами-консолями установлены гидравлические датчики, которые, воздействуя через опорные тарелки на эластичные мембраны, создают давление жидкости в каждом датчике
Рис. 8.6. Схема устройства для взвешивания штабеля:
/—штабель; 2—подштабельная тележка; 3—рельс-коисоль; 4—гидравлический датчик; о трубопровод; 6—преобразователь давления; 7—вторичный прибор
191
пропорционально массе. Всего в камере периодического действия для взвешивания контрольного штабеля устанавливают четыре датчика, которые соединены между собой трубопроводами. Давление в системе усредняется и передается по трубопроводу на преобразователь давления, соединенного со вторичным прибором.
Результаты испытаний опытного образца устройства показали надежность системы, удовлетворительную точность определения конечной влажности по массе штабеля. Это позволило рекомендовать систему для внедрения в промышленность и использования в автоматизированных системах управления процессом сушки древесины.
Для камер непрерывного действия можно также использовать эту систему контроля массы штабеля. Например, предусмотрена установка весового устройства в разгрузочной части зоны сушки намеченной к выпуску камеры СП-5КМ-1.
Для контроля текущей влажности штабеля и момента окончания сушки предложен метод усадки, основанный на свойстве древесины изменять свои линейные размеры и объем при изменении влажности.
Усадка штабеля в сушильных камерах зависит в основном от влажности пиломатериала, но на величину усадки оказывают влияние и другие факторы: порода, толщина пиломатериалов, характер распиловки досок (радиальная, тангентальная или смешанная), состояние прокладок. В какой-то степени могут влиять неравномерность влажности досок по штабелю, наличие внутренних напряжений при сушке, коробление досок, способ укладки штабеля. Если начальная влажность пиломатериалов превышает 35...40 %, то она не влияет на величину усадки.
Исследования ЛТА, МЛТИ показали, что при разработке тарировочных кривых следует учитывать лишь породу и толщину материала. Влияние остальных факторов должно исключаться. Величина усадки от режима почти не зависит (по данным ЛТА [5]), и к тому же режим учитывается при градуировке, так как определенный материал сушат при примерно одинаковых режимах. Влияние коробления и перекосов штабеля должно исключаться выбором конструкции воспринимающего элемента измерителя усадки. А прокладки при укладке штабеля необходимо применять только сухие. Характер распиловки при градуировке учесть невозможно, но для штабеля в целом различия в характере распиловки, как и возможные различия в условной плотности, должны нивелироваться, так как градуировка ведется для «смешанных» партий пиломатериалов.
На рис. 9.7 дан пример кривой зависимости усадки от средней влажности штабеля У — f(W). Из рисунка видно, что при влажности штабеля ниже 20...25 % существует линейная зависимость усадки от влажности. Эту зависимость можно характеризовать коэффициентом усадки штабеля, % [5], который составляет
К________100У
Лу Яшт(30-Гк)’
где У — усадка штабеля, мм; /7ШТ —высота измеряемой сырой части штабеля (без прокладок), мм; Wx —- конечная влажность, %; 30 %—условная влаж-
192
Рис. Э.7. Зависимость усадки штабсля от средней влажности (для березы): 1—расчетная; 2—экспериментальная
ность, при которой должна начинаться усадка для хвойных пиломатериалов (для березы эту влажность принимают равной 35 %).
Коэффициент усадки штабеля Ку для определенной породы и размера пиломатериалов является постоянной величиной (при влажности ниже 20...25 %). Поэтому градуировочные кривые можно строить по известным значениям Ку, полученным при специально проделанных опытных сушках. Численно коэффициент усадки штабеля соответствует относительному, выраженному в процентах, уменьшению высоты штабеля при снижении средней влажности штабеля на 1 %.
При использовании метода усадки в промышленности эти коэффициенты уточняют для конкретных условий производства.
Значения коэффициентов усадки, %, для некоторых пиломатериалов следующие.
Пиломатериалы (ель, сосна) толщиной, мм:
25...35 ......................................................   0,25
40.. 50 ........................................................ 0,22
Березовые пиломатериалы	толщиной 25...50 мм.................... 0,32
Простота, возможность дистанционного измерения усадки штабеля и другие преимущества метода усадки очевидны. Поэтому в последние годы рядом организаций разработано несколько вариантов приборов и систем контроля влажности пиломатериалов в процессе сушки по усадке штабеля. В частности, наиболее характерными являются приборы, разработанные Московским
7 Под ред. Е. С. Богданова
193
Рис. 8.8. Схема установки датчиков усадки на штабеле:
1—нижний держатель; 2—катушка; 3—сердечник;
4—тросик; 5—стержень; 6—стопорный виит; 7— патрон; 8—верхний держатель
в штабель берут постоянным, например
летотехническим институтом, Ленинградской лесотехнической академией и ЦНИИ-МО Дом.
В качестве примера рассмотрим систему для измерения усадки конструкции ЦНИИМОДа. Характерной особенностью системы является то, что датчики, преобразующие перемещение в электрический сигнал, устанавливают непосредственно на штабеле пиломатериалов.
Схема расположения датчиков на штабеле показана на рис. 9.8. Специальные прокладки, например металлические, вставляют с боковой стороны штабеля между досками, отступая несколько рядов сверху и снизу, чтобы исключить влияние коробления на показания прибора. Причем расстояние между прокладками при установке
1,5...1,8 м, принятым ранее при градуировке прибора.
Такой метод измерения усадки при помощи двух базовых плоскостей позволяет исключить влияние возможных смещений нижией базы, если последней являются конструктивные части камеры.
В нижней прокладке закреплена катушка датчика. К верхней прокладке подвешивают сердечник катушки так, чтобы он находился в верхнем положении, отмеченном риской. Положение сердечника регулируют с помощью стержня в патроне. В процессе сушки сердечник перемещается в катушке, изменение индуктивности которой и служит мерой измерения усадки.
Для устранения влияния возможных переносов штабеля аналогичный датчик устанавливают с противоположной стороны штабеля. Датчики присоединяют к измерительному прибору, расположенному в лаборатории сушильного цеха медиым многожильным кабелем. Основой измерительной схемы прибора является мостовая схема переменного тока.
Результаты испытаний прибора, проведенные на паровых камерах периодического действия, показали, что методом усадки можно контролировать конечную влажность штабеля с достаточной для практики точностью (±1,5—2 %)• Это позволяет рекомендовать метод контроля влажности по усадке штабеля для внедрения в промышленность.
194
Глава 10
АТМОСФЕРНАЯ СУШКА ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
10.1.	ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Атмосферная сушка заключается в выдерживании древесины в определенных условиях, создаваемых рациональнь^м^азмещением пиломатериалов на открытом воздухе с защитой их от непосредственного воздействия осадков и солнечной радиации или в специально устроенных помещениях, иногда с искусственным продуванием окружающим воздухом, но без подогрева. Атмосферная сушка наиболее эффективна в активные сезоны года, т. е. весной, летом и в начале осени. Проведение ее обычно ограничивается пределом влажности древесины 18...22 % (воздушно-сухим состоянием).
Атмосферную сушку применяют, как правило, на лесопильных заводах, не обеспеченных в достаточном числе сушильными камерами для сушки товарных пиломатериалов до транспортной влажности. Кроме того, она находит частичное применение в строительстве для пиломатериалов и заготовок неответственного назначения, а также для предварительной подсушки во время хранения перед камерной сушкой.
Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов на открытых складах регламентированы ГОСТ 3808.1—85 для древесины хвойных пород и ГОСТ 7319—85 для древесины твердых лиственных пород (ГОСТ 3808.1—85 не распространяется на брусья и пиломатериалы авиационные и резонансовые). По ГОСТ 3808.1—85 «Пиломатериалы хвойных пород. Атмосферная сушка и хранение» территория СССР разделена на условные климатические золы:
1-я—Архангельская, Мурманская, Вологодская, Кировская, Пермская, Свердловская, Сахалинская, Камчатская и Магаданская области, северная половина Западной и Восточной Сибири и Коми АССР, северная часть Хабаровского края и восточная часть Приморского края;
2-я — Карельская АССР, Ленинградская, Новгородская, Псковская области, южная часть Хабаровского и западная часть Приморского краев;
3-я — Латвийская ССР, Литовская ССР, Эстонская ССР, Белорусская ССР, Смоленская, Калининградская, Московская, Калининская, Орловская, Тульская, Рязанская, Ивановская, Ярославская, Горьковская, Брянская, Челябинская, Владимирская, Калужская, Костромская, Амурская области, южная часть Западной и Восточной Сибири, Чувашская АССР, Марийская АССР, Мордовская АССР, Татарская АССР, Башкирская АССР, Удмуртская АССР;
4-я — Украинская ССР, Молдова, Курская, Астраханская, Куйбышевская, Саратовская, Волгоградская, Оренбургская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Ростовская, Ульяновская области, Северный Кавказ и Закавказье.
Пиломатериалы, поступающие для атмосферной сушки при среднесуточной температуре 5 °C и выше, должны быть антисептированы в соответствии с требованиями ГОСТ 10950—78 для предохранения древесины от поражения плесенью и синевой в начальный период сушки.
7*
195
10.1. Период антисептирования в различных климатических зонах
Зона	Начало антнсептироваиия	Конец антисептирования
1	1...15 мая	1...15 октября
2	15 апреля ... 1 мая	1...15 октября
3	1...15 апреля	15...30 сентября
4	То же	30 октября... 15 ноября
Пиломатериалы обрабатывают водными растворами антисептика. Как правило, аитисептируют пиломатериалы в пакетах путем кратковременного погружения и выдержки их в растворе антисептика. Для полного смачивания поверхности пиломатериалов выдержка плотных пакетов в растворе должна быть не менее 20 с, а на прокладках до 10 с. На современных высокопроизводительных линиях сортировки сырых пиломатериалов («План-Селл») анти-септированию подвергают поштучно каждую доску распыленным раствором антисептика непосредственно в технологическом потоке.
10.2. Ориентировочные сроки сушки пиломатериалов на открытых складах до влажности не более 22 %
Месяц укладки пиломатериалов для сушки	Номер климатической зоны	Срок сушки, дни, при толщине пиломатериалов, мм		
		15...25	35...50	55...75
Март	4	12...23	25...32	35...45
Апрель, май	1	34...38	43...51	5Б...64
	2	30...34	38...47	51...60
	3	26...30	34...36	43...51
	4	13... 15	17...22	22...30
Июнь, июль	1	13... 17	22...43	43...55
	2	10... 13	17...34	34...51
	3	9...10	15...22	26...34
	4	8...Э	13..J5	17...25
Август, сентябрь	1	30...34	43...51	55...60
	2	26...34	36...43	47...5Б
	3	22...30	30...38	43...47
	4	11...17	20...26	30...34
Октябрь	4	12...23	25...32	35...45
Примечание. В таблице указаны сроки сушки пиломатериалов (сосна, ель, кедр и пихта) в днях со средними положительными температурами для пакетных штабелей. Для рядовых штабелей сроки сушки увеличивают на 10 %, для лиственницы на 60 %.
196
В зависимости от климатических зон пиломатериалы антисептируют в сроки по табл. 10.1. Сроки, указанные в таблице, корректируют по местным условиям, так как антисептироваиие должно начинаться, когда среднесуточная температура превысит 5 °C.
На лесопильных заводах участок антисептирования обычно располагают около сортировочного устройства сырых пиломатериалов или около участка формирования пакетов.
Штабели на складе рекомендуется располагать по отношению к господствующим ветрам последовательно в зависимости от толщины пиломатериалов, мм: до 25 — с наветренной стороны; свыше 50 — в середине; 25...50 мм — с подветренной стороны склада.
Пиломатериалы, пораженные гнилью, должны быть уложены на специально отведенный для них участок с подветренной стороны склада.
Атмосферная сушка пиломатериалов должна производиться до влажности не более 22 %. Ориентировочные сроки сушки для различных климатических зон СССР указаны в табл. 10.2.
10.2.	УСТРОЙСТВО И ПЛАНИРОВКА ТЕРРИТОРИИ СКЛАДА
Открытый склад пиломатериалов следует располагать на сухом, хорошо проветриваемом участке, чтобы обеспечить лучшую вентиляцию и способствовать скорейшему и равномерному просыханию пиломатериалов.
Площадь склада лучше располагать на песчаном грунте и с низким уровнем стояния грунтовых вод. Если склад расположен на низменном заболоченном участке, обязательно проведение специальных мелиоративных работ, улучшающих гидрологический режим участка. Площадь склада должна быть очищена от деревьев и кустарников. Неровности должны быть срезаны, а ямы засыпаны грунтом, песком или шлаком.
ГОСТ 3808.1—85 предусматривает два способа укладки пиломатериалов для атмосферной сушки и хранения на открытых складах: в рядовые и в пакетные штабеля. Способ пакетной штабелевки более прогрессивен, так как позволяет осуществить комплексную механизацию погрузочно-транспортных работ. На территории склада рядовые и пакетные штабеля должны располагаться отдельными секциями (группами).
Планировка групп штабелей зависит от вида применяемых механизмов при укладке пакетов: автопогрузчиком, башенным или козловым кранами. Пример планировки при укладке башенным краном приведен на рис. 10.1. Направление продольных проездов должно совпадать с направлением господствующего ветра, а в районах, где направление господствующего ветра выражено слабо, они должны быть расположены с севера на юг.
Штабеля тонких пиломатериалов (толщиной до 25 мм) располагают с наветренной стороны склада, толстых (толщиной более 50 мм) — в середине, а средней толщины (от 25 до 50 мм)—с подветренной стороны. Все проезды должны быть прямыми, ширина проезда — одинаковой на всем протяжении.
Каждый штабель должен быть уложен на фундамент из переносных элементов (опор, балок), железобетонных или деревянных, пропитанных антисептиками. Деревянные опоры фундаментов пропитывают трудновымывае-
197
Рис. 10.1. Планировка групп штабелей при укладке пакетов башенным краном
Вид A
мыми защитными средствами в соответствии с ГОСТ 20022.7—82 или ГОСТ 20022.12—81.
Высота фундамента для штабеля, т. е. расстояние от уровня земли до нижнего ряда досок, должна быть не менее 50 см, а в местности с большим количеством атмосферных осадков и высоким стоянием грунтовых вод не менее 75 см. Все фундаменты на складе должны находиться в горизонтальном положении и строго на одном уровне; оии должны быть прочными и жесткими.
10.3.	ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА УКЛАДКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
Пиломатериалы укладывают в штабеля (рядовые и пакетные) для атмосферной сушки раздельно по породам, размерно-качественным группам и по степени обработки. При этом обрезные пиломатериалы сортируют по толщине
198
Рис. 10.2. Устройство пакетного штабеля
и ширине, породам, сортам (при сортировке до сушки), а необрезные — по толщине. Перед укладкой кромки необрезных пиломатериалов твердых пород должны быть очищены от коры.
Пиломатериалы в штабеля (пакеты) должны быть уложены горизонтальными рядами, отделяемыми друг от друга прокладками (рейками), изготовленными из сухой и здоровой древесины хвойных пород толщиной 22; 25 мм и шириной 40...50 мм. Длина прокладок должна быть равна ширине штабеля (пакета).
Крайние прокладки в штабеле (пакете) должны быть уложены на рас-
стоянии 45 ± 10 см от торцов пиломатериалов. Число прокладок по длине и
расстояние между ними должно соответствовать числу опорных брусьев (прогонов) и расстоянию между ними в фундаменте.
Все прокладки смежных по высоте рядов пиломатериалов должны быть расположены в вертикальном направлении, смещение от линий, проходящих через оси опорных брусьев фундамента, не должно превышать ±3 см.
При пакетной укладке штабель для сушки состоит из отдельных сушильно-транспортных пакетов, одинаковых по размерам и уложенных на фундамент в несколько горизонтальных рядов (рис. 10.2).
Размеры пакета определяются технической характеристикой применяемых подъемно-транспортиых механизмов и пакетоформирующего оборудования. Длина пакета должна быть не более 7 м. Ширина штабеля обусловлена длиной укладываемых пакетов или суммой длин стыкуемых пакетов, длина — технической характеристикой применяемых механизмов. Высота штабеля при крановой укладке, включая высоту фундамента и крыши, должна быть не более 12, а при укладке автопогрузчиком — не более 7 м.
Все пакеты пиломатериалов одного размера должны быть одинаковой ширины и высоты. Плоскости пакета, образуемые кромками и торцами пиломатериалов, должны быть отвесными. Короткие пиломатериалы по длине ряда укладывают встык, при этом внешние торцы их должны быть выровнены по
соответствующим торцам пакета.
Укладка в горизонтальном ряду должна быть со шпациями для сосновых и кедровых пиломатериалов шириной не менее 50 мм и для остальных пород не менее 35 мм. Для антисептироваиных еловых и сосновых пиломатериалов толщиной от 38 до 75 мм и шириной от 100 до 125 мм допускается укладка в пакеты шириной до 1350 мм без шпаций. Шпации по высоте пакета, сформированного из обрезных пиломатериалов, должны образовывать вертикальные каналы.
При формировании штабеля пакеты укладывают в несколько горизонтальных рядов, при этом пакеты каждого ряда отделяют друг от друга межпакетными прокладками, сечение которых должно быть не менее 100X100 мм. Число межпакетпых прокладок должно соответствовать числу прокладок в пакете над прогонами (опорами фундамента). Между отдельными пакетами в каждом горизонтальном ряду должны быть устроены разрывы не менее 25 см. По высоте штабеля межпакетные разрывы должны образовывать вертикальные каналы. Допускается укладка штабелей с межпакетными (вертикальными) разрывами, ширина которых увеличивается от края к середине штабеля.
На одной из торцовых поверхностей пакетов или штабелей допускается свес концов пиломатериалов за выровненную поверхность не более чем на 300 мм. Число выступающих концов не должно превышать 5 % общего числа пиломатериалов, выходящих торцами на эту поверхность. На одной из боковых поверхностей пакетов допускается выход концов досок, используемых в качестве межрядовых прокладок, за выровненную поверхность не более чем на 300 мм.
Длина и ширина штабеля должны быть не более 8 м, а высота — не более 4 м. Допускается укладывать на одном фундаменте два рядовых штабеля. Для равномерного просыхания пиломатериалов и лучшей вентиляции посередине рядового штабеля на всю его высоту должен быть устроен вертикальный канал шириной не менее 400 мм. Кроме вертикального канала в рядовых штабелях должны быть устроены горизонтальные каналы шириной не менее 150 мм на высоте 1,0 и 2,15 м от иижнего ряда пиломатериалов.
В рядовых штабелях ширина шпаций между смежными досками в каждом ряду устанавливается в зависимости от климатических условий, которая приведена ниже.
Зависимость ширины шпаций от климатических условий
Климатические зоны..................
Ширина пиломатериалов, мм до 150 .............................
от 160 оо 280 ....................
1-2
100—125
150-175
3-4
75...100
125...150
Допускается применять также шпации разной ширины, увеличивающейся от стенок штабеля к середине, но в среднем она не должна быть меньше той указанной выше ширины, которая установлена для разных климатических зон.
10.4.	КРЫШИ ШТАБЕЛЕЙ
Каждый штабель по окончании формирования должен быть покрыт крышей. В качестве кровельного материала используют доски без гнили и синевы или другой кровельный материал. Конструкция крыши определяется типом штабеля.
При формировании пакетных штабелей влажных пиломатериалов каждый вертикальный ряд пакетов (или несколько рядов) покрывают односкатной
5300
или двускатной секционной съемной крышей. Уклон крыши должен быть не менее 60 мм на 1 м ее длины. Щели между отдельными крышами должны быть перекрыты.
Крыша должна иметь свесы в сторону ската не менее 500 мм для штабелей высотой до 10 м и не менее 700 мм для штабелей высотой более 10 м. В сторону промежутков между смежными вертикальными рядами пакетов величина свесов должна быть не менее 100 мм. Схема съемной крыши (при формировании штабеля краном) с грузозахватным устройством показана на рис. 10.3. Над рядовыми штабелями сооружают временную разборную крышу из панелей или отдельных досок в течение двух суток после окончания укладки штабеля. Панели могут быть изготовлены как из досок, так и другого кровельного материала. Необходимый минимальный уклон на 1 м составляет, мм: для крыш из отдельных досок—120; для крыш из панелей — 60. Для устойчивости крыши на штабеле ее крепят к прокладкам крепежным материалом, обеспечивающим прочность и надежность крепления. Скат крыши должен быть обращен в проезды. Крыша должна иметь свесы в сторону промежутков между штабелями не менее 50 см, в сторону проездов — не менее 75 см.
10.5.	ОСОБЕННОСТИ АТМОСФЕРНОЙ СУШКИ
ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД
Правила атмосферной сушки пиломатериалов и заготовок из древесины лиственных пород регламентирует ГОСТ 7319—85. Пиломатериалы по ГОСТ 7897—83 для создания оптимальных условий атмосферной сушки и хранения в зависимости от твердости древесины и толщины сортимента разделяют на три сушильные группы (табл. 10.3). При укладке пиломатериалов в штабеля для атмосферной сушки соблюдают следующие требования.
Пиломатериалы и заготовки, поступающие на склад для атмосферной сушки при температуре 5 °C и выше, должны быть антисептированы в день выпиловки, а их торцы покрыты влагозащитной замазкой. Пиломатериалы и
201
10.3. Размерно-качественные группы (по ГОСТ 7319—85)
Порода	Толщина, мм	Сушильные группы
Твердые:		
кольцесосудистые (дуб, ясень, ильм, вяз)	Свыше 50	1
рассеянно-сосудистые (граб, клен)	От-'25 до 50j	1
	До 25	2
рассеянно-сосудистые (бук, береза, орех,	Свыше 50 ’	1
платан, груша)	От-25 Удо 50	2
	До 25	2
Мягкие:		
рассеянно-сосудистые (осина, липа, ольха,	Свыше 50	2
тополь, ива)	От 25 до 50	3
	До 25	3
заготовки зимней выработки антисептируют и их торцы покрывают замазкой до наступления температуры 5 °C. Буковые пиломатериалы и заготовки подвергают защите торцов от растрескивания и антисептированию после пропарки.
Все пиломатериалы и заготовки после выпиловки должны быть уложены в штабеля: при температуре 5 °C и выше в суточный срок; при температуре ниже 5 °C — в трехдневный срок.
Кромки дубовых, буковых, грабовых и ильмовых необрезных пиломатериалов всех толщин при хранении более года в районах Украинской ССР, Кавказа и Приморья должны быть очищены от коры или обработаны инсектицидами.
Штабеля на складе следует располагать по отношению к господствующим ветрам последовательно в зависимости от толщины пиломатериалов и заготовок, мм: до 25 — с наветренной стороны; свыше 50 — в середине; 25...50 — с подветренной стороны склада.
Заготовки из древесины кольцесосудистых пород должны укладываться в штабеля под навесами, за исключением заготовок I и II сортов толщиной до 25 мм и III сорта толщиной свыше 25 мм, которые допускается укладывать на открытой площадке. Заготовки III сорта толщиной до 25 мм укладывают на открытой площадке.
Заготовки из древесины рассеянно-сосудистых пород II и III сортов должны укладываться в штабеля на открытых площадках. Заготовки II сорта толщиной свыше 25 мм укладывают в штабеля под навесами и на открытых площадках. Заготовки I сорта должны укладываться под навесами, допускается укладывать на открытых площадках заготовки I сорта толщиной до 25 мм.
Лыжные заготовки укладывают как на открытых площадках, так и под навесами.
Ширину шпаций в рядовых штабелях и пакетах можно определить в зависимости от сушильной группы пиломатериалов и заготовок и климатических зон по табл. 10.4.
202
10.4. Ширина шпаций, мм, в зависимости от сушильной группы и климатических зон
1- Группа сушки	Ширина пиломатериалов и заготовок, мм	Климатическая зона			
		I	2	3	4
I	До 100	50.. 60	40.,$®	30. .40	20...36
	От 100 до 150	60...70	50...60	40...50	30...40
	От 150 и выше	70...80	60...70	50...60	40...50
II	До 100	60...70	Б0...60	40...50	30...40
	От 100 до 150	70...80	60...70	50...60	40...50
	От 150 и выше	80	70...80	60...70	50...60
tin	До 100	110...120	80...90	70...80	60...70
	От 100 до 150	130... 150	90... 100	80...90	70...80
	От 150 и выше	150... 170	100...110	90... 100	80...90
10.6.	ИНТЕНСИФИКАЦИЯ АТМОСФЕРНОЙ СУШКИ
Ускорить просыхание пиломатериалов в штабеле можно, увеличивая скорость циркуляции воздуха по поверхности материала. Для увеличения скорости воздуха применяют принудительную циркуляцию. Такой способ получил название атмосферно-ветровой сушки (АВС).
Для сушки пакеты пиломатериалов помещают в специальные помещения легкого типа (навес), в одной из стен которых установлены вентиляторы. Обычно применяют осевые вентиляторы, обеспечивающие скорость циркуляции воздуха по материалу 3...4 м/с. На рис. 10.4 показана установка для атмосферной сушки пиломатериалов хвойных пород, разработанная ЦНИИМОДом.
Техническая характеристика вентиляторной установки
Габаритные размеры установки по внутреннему объему, мм'
длина........................................................ 16	000
ширина........................................................ 7	200
высота ....................................................... Б	200
Габаритные размеры загружаемых пакетов, мм: длина............................................................ 6	500
ширина...................................................... 1350
высота........................................................ 1	300
Число пакетов, шт........................................ ....	27
Вместимость установки при укладе без шпаций, м3..............100...130
Скорость циркуляции воздуха, м/с при входе в штабель на стороне всасывания.......................... 3,8
при выходе из штабеля на стороне нагнетания..................... 1,2
Число вентиляторов У-12 Ks 12, шт............................. 4
Частота вращения, мии-1........................................... 865
Потребляемая мощность электродвигателей, кВт..................... 15,7
Расход материалов: пиломатериалов, м3 .....................................•	. . .	26,5
шифера, м2 ..................................................... 240
металла, кг..................................................... 874
203
7500
0500
Рис. 10.4. Установка для интенсификации атмосферной сушки’пиломатериалов:
I—осевой вентилятор; 2—ограждения; 3—сушильный пакет; 4—торцовые [экраны; 5— потолочные экраны; 6—жалюзийная решетка; 7—межпакетные экраны
Продолжительность сушки в такой установке сокращается в 2...3 раза и для пиломатериалов толщиной 38 мм в летнее время составляет 8... 10 сут. При толщине материала 25 мм период сушки в 1-й климатической зоне составляет, сут: в октябре 15; в апреле 13; в мае и сентябре 10; в июне 6,6. Ускорение циркуляции воздуха эффективно при <р < 0,9 и 1 > 5 °C. Вентиляторы не выключают и в дождливую погоду. Расход электроэнергии на привод вентиляторов удорожает АВС по сравнению с обычной атмосферной сушкой на 30 %• Однако качество пиломатериалов здесь выше, практически исклю
204
чается поражение древесины синевой, уменьшается растрескивание торцов, равномерность просыхания древесины улучшается, не требуется антисептиро-вания пиломатериалов.
Наиболее. эффективна АВС для тонких хвойных пиломатериалов, особенно по мере продвижения климатических зон к югу. В отдельных случаях сроки сушки могут быть сопоставлены с камерной сушкой.
Интенсификация атмосферной сушки может быть достигнута и в обычных сушильных штабелях непосредственно на скяа^ пиломатериалов. Для этого применяют передвижные вентиляторные установки, которые периодически подвозят к одной из боковых сторон сушильного штабеля и продувают его окружающим воздухом.
Для уменьшения затрат электроэнергии на привод вентиляторов в отдельных случаях АВС целесообразно применять устройства, побуждающие циркуляцию воздуха с необходимой скоростью за счет естественной тяги.
Гл ав а 11
ТЕПЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КАМЕР
Тепловое оборудование, предназначенное для обеспечения сушильных камер теплом на нагрев материала, испарения влаги, покрытия потерь через ограждения и поддержания необходимого температурного режима, включает калориферы, конденсатоотводчики, паропроводы, запорную и регулирующую арматуру.
В лесосушильных камерах до последнего времени применяли серийные стальные сантехнические калориферы общего назначения различных моделей, а также сборные калориферы из чугунных ребристых труб.
Наряду с указанными начато производство калориферов из биметаллических ребристых труб с лучшими технико-экономическими показателями. Впервые такие калориферы были применены в сушилках СПМ-2К. В серийно выпускаемых НПО «Петрозаводскбуммаш» сушильных установках УЛ-1 и УЛ-2М, в опытном образце сушилки СП-2КП применяют специальные калориферы из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами.
11.1. КОНСТРУКЦИИ КАЛОРИФЕРОВ, ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОАЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Стальные стандартные калориферы КВБ, КФС, КФБ, КМС, КФБО, КФСО выпускают по ГОСТ 7201—80. Они предназначены для нагревания воздуха в системах вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха и в сушильных установках. По роду используемого теплоносителя бывают паровыми (КП) и водяными (КВ). При паровом обогреве калориферы изготавливают только в одноходовом исполнении с вертикальным расположением трубок, а многоходовое исполнение характерно для водяного обогрева.
205
11.1. Конструктивные размеры калориферов моделиТКВБ, мм
Модель и номер калорифера	А	А.	А2	А,	Б	Б,	Бг	Бз	Трубная реаьба штуцера, дюймы	Число шагов	
										П1	
КВБ-2	560	600	624	760	360	390	412	290	j 1/4	3	4
КВБ-3	560	600	624	780	480	510	532	390	0/2	4	4
КВБ-4	710	750	774	930	480	510	532	390	0/2	4	5
КВБ-5	710	750	774	930	600	640	662	520	2	5	5
КВБ-6	860	900	924	1000	660	640	662	520	2	5	6
КВБ-7	860	900	924	1100	720	760	782	630	2!/2	6	6
КВБ-8	1010	1050	1074	1250	720	760	782	630	21/2	6	7
КВБ-9	1010	1050	1074	1250	840	880	902	750	2>/?	7	7
КВБ-10	1160	1200	1224	1400	840	880	902	750	2!/2	7	9
Примечание. А, Л|...Л3; Б, Б|.. Б3 — размеры на рис. 11.1.
Допускается установка одноходовых калориферов при паровом обогреве и горизонтальная.
Паровые калориферы соединяют между собой параллельно. Направление движения пара принимается сверху вниз. При монтаже калориферных установок, состоящих из многоходовых калориферов, допускается только горизонтальное расположение теплообменных трубок. Подвод горячей воды, как правило, осуществляют к верхнему патрубку калорифера, а отводящий трубопровод присоединяют к нижнему патрубку.
Наиболее высокие теплотехнические и технико-экономические показатели из серийных калориферов имеют КВБ [3], коэффициент теплопередачи кото-
Рис. 11.1. Конструкция калориферов КВБ (отверстия по периметру овальные, размером 9 х 12 мм)
11.2. Технические данные калориферов КВБ
Модель « и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2	Площадь живого сечеиия, м2		Масса с оцинковкой, кг
		по воздуху	по теплоносителю	
КВБ-2	9,9	0,115	Г 0,0046	53
КВБ-3	13,2	0,154	0,0061	69
КВБ-4	16,7	0,195	0,0061	85
КВБ-5	20,9	0,244	0,0076	106
КВБ-6	25,3	0,295	0,0076	125
КВБ-7	30,7	0,354	0,0092	152
КВБ-8	35,7	0,416	0,0092	174
КВБ-9	41,6	0,486	0,0107	201
КВБ-10	47,8	0,558	0,0107	224
рых в 1,68... 1,27 раза выше по сравнению с калориферами КФБ. Калориферы КВБ универсальные, т. е. могут применяться с водяным и паровым обогревом при рабочем давлении теплоносителя 1,2 МПа. Конструкция калорифера с обозначениями определяющих размеров показана на рис. 11.1, а соответствующие конструктивные размеры в зависимости от модели приведены в табл. 11.1. Стальные пластинчатые калориферы большой модели имеют два-три поперечных ряда трубок по ходу воздуха при коридорном расположении их в пределах пучка. В одноходовой модели калориферы КВБ выполнены с коридорно-смещенным расположением трубок на 0,5 диаметра. Крышки калориферов — приварные, боковые щитки — съемные, что позволяет набирать при необходимости требуемую поверхность нагрева.
Технические данные и коэффициенты теплопередачи калориферов КВБ приведены в табл. 11.2, 11.3 и относятся к одноходовым конструкциям. Диаметр стальных трубок d„/dm = 22/18 мм.
Коэффициент теплопередачи и аэродинамическое сопротивление калорифера КВБ зависят от конструкции и у различных заводов-изготовителей могут отличаться. В табл. 11.4 [24] приведены формулы для определения этих величин по данным заводов-изготовителей.
Технические и конструктивные характеристики многоходовых пластинчатых калориферов КВС-П (средней модели) и КВБ-П (большой модели) при-
11.3. Коэффициент К теплопередачи Вт/(м2-С), калориферов КВБ
Скорость движения теплоносителя по трубкам fT> м/с	Массовая скорость воздуха и>р, кг/(м’-с) в живом сечении								
	6	7	8	9	10	11	12	13	14
—	33,2	34,9	Теплой 36,7	эситель 38,2	пар 39,7	40,9	42,5	43,9	45 0
Продолжение
Скорость движения теплоносителя по трубкам от, м/с	Массовая скорость воздуха wp, кт/(м2-с) в живом сечении								
	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Теплоноситель вода
0,02	16,7	17,3	17,6	18,1	18,5	19	19,4	19,7	20,1
0,03	17,9	18,5	19	19,6	20	20,4	20,9	21,1	21,4
0,04	18,7	19,6	20,2	20,9	21,3	21,8	22,1	22,6	23
0,05	19,7	20,4	21,1	21,8	22,5	23	23,3	23,8	24,2
0,06	20,4	21,3	22	22,7	23,3	24	24,3	24,8	25,4
0,07	21,2	22	22,7	23,4	24	24,7	25,4	26,0	26,4
0,08	21,9	22,6	23,4	24,2	25	25,5	26,1	26,6	27,3
0,09	»	22,5	23,3	24,1	25	25,7	26,4	27,1	27,7	28,3
0,1	23,1	23,9	24,6	25,5	26,3	27,1	27,8	28,5	29
0,2	26,2	27,6	28,8	29,8	30,9	31,7	32,5	33,3	34
0,3	28,3	29,2	31	31,7	33,4	34,4	35,2	36,1	37,1
0,4	29,5	31,0	32,6	34,5	35,1	36,9	37,5	38,9	39,6
0,5	31,1	32,0	33,9	34,9	36,5	37,9	39,2	40,4	41,4
0,6	31,3	32,7	34,6	35,9	37,6	38,6	49,4	41,2	42,5
11.4. Расчетные уравнения для калориферов КВБ
Изготовитель калорифера -	Коэффициент теплопередачи К. Вт/(м?-К)	Теплоноситель и диапазон изменения vT, м/с	Аэродинамическое сопротивление по воздуху АР, Па	Диапазон изменения массовой скорости ЙУ,О, кг/(м2-с)
Московский завод	17,8 (гор)0-351 21,5 (гор)0-257 17,8 (гор)0-343	Пар Вода 0,02...0,25 0,25... 1,0	1,5 (гор)1-69	1...16
Костромской калориферный завод	19,8 (гор)0,32	0,2... 1,2	2,75 (гор)1-65	3...15
Горьковский механический завод треста «Сан-техдеталь» *	27,5 (гор)0-296 23,4 (гор)0-354 24,8 (гор)0-277	Вода 0,02...0,25 0,25... 1,0 Пар	3,5 (гор)1-63	—
* Калориферы горьковского завода имеют плоскоовальные трубки вместо круглых и насадные гофрированные пластинчатые ребра.
Примечание. Коэффициент теплопередачи в уравнениях вычислен по полной внешней поверхности .нагрева калорифера.
208
11.5. Технические характеристики многоходовых калориферов
Модель и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2	Площадь живого сечення, м2		Размеры по фронту пучка труб, мм		
		по воздуху	по теплоносителю	ширина	высота	глубина
КВС6-П	11,4	0,139	0,00116* s	г 530	503	180
КВС7-П	14,16	0,172	0,00116	665	503	180
КВС8-П	16,92	0,205	0,00116	780	503	180
КВС9-П	19,56	0,238	0,00116	905	503	180
КВС10-П	25,08	0,303	0,00116	1155	503	180
квсп-п	72	0,866	0,002316	1655	1003	180
КВС12-П	108	1,298	0,003474	1655	1503	180
КВБ6-П	15,14	0,139	0,001544	530	503	220
КВБ7-П	18,81	0,172	0,001544	665	503	220
КВБ8-П	22,44	0,205	0,001544	780	503	220
КВБ-9-П	26	0,238	0,001544	905	503	220
КВБ10-П	33,34	0,303	0,001544	1155	503	220
КВБ11-П	95,63	0,866	0,003089	1655	1003	220
КВБ12-П	143,5	1,298	0,004632	1655	1503	220
ведены в табл. 11.5. В калориферах применены стальные трубки 16/12,8 мм. Число z рядов трубок по ходу воздуха для калориферов КВС-П равно 3, для КВБ-П — 4, а число nv ходов воды для обеих моделей составляет 4.
В сушильных установках также применяют одноходовые по теплоносителю пластинчатые калориферы средней (КФС) и большой (КФБ) моделей с коридорным расположением трубок в пучке. Число поперечных рядов трубок по ходу воздуха z — 3 в калориферах КФС и z = 4 — в КФБ. Пучок калорифера состоит из стальных трубок 22/18 мм с насаженными на них гладкими стальными пластинами. Конструктивные и технические характеристики этих калориферов приведены в табл. 11.6.
Характеристики пластинчатых калориферов КЗПП и К4ПП аналогичны соответственно параметрам калориферов КФС и КФБ.
Стандартные стальные калориферы КФБО и КФСО, поверхность нагрева которых состоит из круглых труб диаметром 22/8 мм с навитой на них в холодном состоянии стальной лентой толщиной 0,5 мм, по коэффициенту теплопередачи равноценны калориферу КВБ, а аэродинамическое сопротивление их в 2.8...3 раза выше.
Удельная металлоемкость сантехнических калориферов, т. е. расход массы металла G, кг, на 1 м2 поверхности нагрева F, составляет тул = G/F ~ ~ 4...5 кг/м2 [19], а стоимость 1 м2 поверхности нагрева приблизительно равна 2,2 р/м2.
В лесосушильных камерах также нашли применение сборные калориферы из чугунных ребристых труб (рис. 11.2) с фланцевыми соединениями, выпускаемые по ГОСТ 1816—76 длиной L = 1; 1,5 и 2 м. Поверхность нагрева их соответственно равна F — 2; 3 и 4 м2 на одну трубу. Ребра литые круглые с наружным диаметром d = 175 мм; высотой ребра h = 45,5 мм; шагом ребер s = 20 мм и толщиной ребра Л = 2 мм. Внутренний диаметр трубы
209
11.6. Технические характеристики одноходовых пластинчатых калориферов КФ
Модель и номер калорифера	Площадь поверхности нагрева моделей, м2		Площадь живого сечения по воздуху, м2	Площадь сечения по теплоносителю у моделей, м2	
	с	Б		с	Б
КФ-2	9,9	12,7	0,115	0,005	0,006
КФ-3	13,2	16,9	0,154	0,006	0,008
КФ-4	16,7	21,4	0,195	0,006	0,008
КФ-5	20,9	26,8	0,244	0,007	0,01
КФ-6	Й5,3	32,4	0,295	0,007	0,01
КФ-7	30,4	38,9	0,354	0,009	0,012
КФ-8	35,7	45,7	0,416	0,009	0,012
КФ-9	41,6	53,3	0,486	0,011	0,014
КФ-Ю	47,8	61,2	0,558	0,011	0,014
КФ-11	54,6 •	69,9	0,638	0,012	0,016
Продолжение
Модель и номер калорифера	Пр ис о е дин ител ьны е размеры по рис. 11.1, мм				Ширина пучка, мм	Диаметр патрубка у моделей, мм	
	А	-Аз	А«*	б2		с	Б
КФ-2	560	760	620	412	360	32	40
КФ-3	560	780	620	532	480	40	50
КФ-4	710	930	770	532	480	40	50
КФ-5	710	930	770	662	600	50	50
КФ-6	860	1080	920	662	600	50	50
КФ-7	860	1100	920	782	720	65	65
КФ-8	1010	1250	1080	782	720	65	80
КФ-9	1010	1250	1080	902	840	65	80
КФ-10	1160	1400	1230	902	840	65	80
КФ-11	1160	1420	1230	1032	960	80	80
* Размер показывает расстояние между патрубками для ввода и вывода теплоносителя в месте их соединения с крышкой. Для моделей С размер В = 200 мм, для модели Б — В = 240 мм. В — ширина крышки калорифера в направлении движения воздуха.
210
Рис. 11.2. Чугунная ребристая труба:
1 — конденсатопровод; 2—фланец; 3— ребро
dBH = 70 мм. Удельная металлоемкость их тул сх 17,84 кг/м2 значительно
превосходит этот показатель для пластинчатых калориферов. Трубы рассчи-
таны на рабочее давление пара 0,7 МПа.
В камерах ребристые трубы объединяют в секции, а внутри секции соединяют параллельно или последовательно. При монтаже калориферов необходимо соблюдать уклон не менее 0,01—0,03 в направлении стока конденсата. Подводящие паропроводы также должны иметь непрерывный уклон по ходу пара. Необходимо предусматривать при сборке труб в секции компенсаторы линейных удлинений в связи с изменением длины трубы при нагреве или охлаждении.
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°С), для чугунных ребристых труб определяется по формулам О. Е. Власова [36]:
при шахматном расположении труб в трехрядном по направлению движения воздуха пучке
К = Ю,23и>о’48;	(11.1)
при коридорном расположении труб в трехрядном пучке
К = 1О,23и>о'4;	(И-2)
при однорядном расположении труб (однорядный калорифер)
К = 8,37и$36.	(11.3)
Сопротивление, Па, проходу воздуха чугунных ребристых труб, отнесенное к одному ряду по пути его движения, составляет:
при шахматном расположении труб
АР = 1,28а>о’* * * 8;	(Н.4)
при коридорном расположении труб
ДР = 0,98г^-84,	(И.5)
где wo = wpl 1,25 — приведенная скорость воздуха, м/с; р — плотность воздуха, омывающего калорифер, кг/м3; w — скорость воздуха в живом сечении калорифера, м/с.
211
Основные достоинства сборных калориферов из чугунных ребристых труб заключаются в высокой коррозионной стойкости и низкой стоимости, что способствовало их широкому применению в камерах периодического действия при исполнении в строительных ограждениях. Однако они имеют значительную металлоемкость, большие габаритные размеры, увеличенный объем монтажных работ, что предопределило нецелесообразность их применения в современных сборно-металлических камерах.
Применительно к лесосушильным камерам стандартные сантехнические калориферы не удовлетворяют основному требованию — обеспечению высокой надежности из-за коррозии стальных труб во влажной среде сушильного агента с примесью химически активных веществ, выделяемых из древесины. По данным Гипродрева, срок службы пластинчатых калориферов в лесосушильных камерах составляет два-три года.
Удовлетворительной коррозионной стойкостью в слабокислой среде сушильного агента обладают алюминий и его сплавы. Следовательно, стальная труба, защищенная снаружи алюминиевой ребристой оболочкой, обтекаемой сушильным агентом, образует теплопередающую поверхность, приемлемую для калориферов лесосушильных камер. Идентичное конструктивное решение характерно для биметаллических ребристых труб (рис. 11.3), оборудование и технологию изготовления которых разработал ВНИИМЕТМАШ [3].
Высокая энергетическая эффективность биметаллических труб с накатными ребрами обусловила целесообразность их применения в качестве теплопередающей поверхности для калориферов и воздухонагревателей. Аэродинамическое сопротивление теплообменника из биметаллических ребристых труб составляет лишь 65 % от сопротивления теплообменника из труб со спирально-навивными ребрами; характерными для калориферов КФСО н КФБО. При одинаковых затратах мощности на перемещения воздуха через шахматный пучок из биметаллических ребристых труб его приведенный коэффициент теплоотдачи в 1,8...2 раза превосходит теплоотдачу пучка калорифера КФС.
Рис. 11.3. Биметаллическая ребристая труба:
I—несущая груба; 2—алюминиевая ребристая оболочка
Рис. 11.4. Конструкция биметаллических водяных калориферов КСкЗ и КСк4
Повышенная тепловая эффективность шахматных пучков из биметаллических ребристых труб в сочетании с высокой механической прочностью и теплостойкостью оребрения, оптимальным по тепловым требованиям профилем поперечного сечения ребра, производительностью и экономичностью технологического процесса в серийном производстве способствовали применению таких труб в промышленном калориферостроении.
ВНИИКондиционер совместно с Костромским калориферным заводом разработали биметаллические калориферы типа КСкЗ-6...12-02ХЛЗ и КСк4-6...12-02ХЛ (рис. 11.4), в которых теплоносителем является горячая или перегретая вода с параметрами: рабочее давление 1,2 МПа; температура 180 °C. Промышленное производство таких калориферов по ТУ 22-5757—84 (водяные) и ТУ-22-5756—84 (паровые) освоено Костромским калориферным заводом. По присоединительным размерам, которые соответствуют ГОСТ 7201—80, калориферы состоят из семи типоразмеров, обозначенных порядковыми номерами 6... 12.
Теплопередающая поверхность калориферов состоит из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами следующих параметров: d=39 мм; do = 20 мм; h = 9,5 мм; s = 3,4 мм, средняя толщина ребра Д = 0,825 мм; <р — 9,5. Несущая труба диаметром 16 X 1.2 мм стальная. Расположение труб шахматное равностороннее с поперечным шагом по фронту калорифера Sj = = 41,5 мм и продольным шагом по направлению движения воздуха S2 = -- 36 мм.
Калориферы имеют трубные решетки, к которым приварены трубки, крышки с перегородками и съемные боковые щитки, присоединяемые к торцам трубных решеток болтами. Многоходовое движение теплоносителя организуют перегородки, установленные в распределительно-сборных коллекторах. Такое устройство калориферов позволяет собирать воздухонагревательные установки производительностью по воздуху 500 тыс. м3/ч.
Число поперечных рядов трубок по направлению движения воздуха z=3 у калориферов КСкЗ и z = 4 у КСк4. Число ходов теплоносителя для всех случаев nv == 6, исключая КСкЗ-11 и -12, а также КСк4-11 и -12, для которых nv = 4.
213
11.7.	Конструктивные размеры биметаллических водяных калориферов КСкЗ и КСк4
Модель н номер калорифера	Габаритные и присоединительные размеры, мм (рис, 11.4)					Условный проход, £)у, мм
	Л2	л.	А		А.	
КСк-6	630	575	578	551	436	25
КСк-7	775	575	703	551	436	25
КСк-8	900	575	828	551	436	25
КСк-9	1025	575	953	551	436	25
КСк-10	1275	575	1203	551	436	25
КСк-11	1774	1075	1703	1051	924	40
КСк-12	1774	1575	1703	1551	1410	50
Конструктивные и технические характеристики биметаллических калориферов КСк приведены в табл. 11.7 и 11.8, причем калориферы одинакового номера имеют одни и те же конструктивные размеры независимо от рядности пучка. Поэтому в табл. 11.7 и 11.8 после «к» индексы 3 и 4 опущены.
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°С), и аэродинамическое сопротивление, Па, калориферов определяют по формулам
К = Л(и>мр)"<;	(11.6)
АР = В(®мрт),	(11.7)
где шмр — массовая скорость воздуха во фронтальном сечении калорифера (воздуховода), кг/(м2-с); пт — скорость воды в трубках, м/с, коэффициенты Л, В и показатели степени п, т, г для калориферов КСкЗ и КСк4 приведены ниже.
11.8.	Технические характеристики биметаллических водяных калориферов КСкЗ и КСк4
Модель и номер калорифера	Площадь фронтального сечення перед пучком, м2	Площадь поверхности иагрева с воздушной стороны, м2	Площадь живого сечения по теплоносителю. м2-106	Площадь сечения патрубка, мМО6	Масса, кг
КСк-6	0,27	10,85/14,26	847/1113	572	46,0/57,1
КСк-7	0,333	13,37/17,57	847/1113	572	51,8/65,4
КСк-8	0,396	15,89/20,88	847/1113	572	58,9/73,8
КСк-9	0,458	18,41/24,19	847/1113	572	65,4/82,1
КСк-10	0,585	23,45/30,82	847/1113	572	76,3/98,8
КСк-11	1,66	68.01/90,04	2577/3412	1320	193,0/251,0
КСк-12	2,5	102,5/136,02	3884/5174	2205	286,0/370
Примечания: 1. Числитель -чеиия коллектора калориферов z = 4— 1956- 10~в м2.
z = 3, знаменатель 2 = 4. 2. Площадь се-равна при 2 = 3— 1700 • 10-6 мг; при
214
Постоянные коэффициенты в эмпирических уравнениях
z .................. 3	4	г.................... 0,14	0,17
А .................. 28,94	25,22 В........................... 7,22	8,77
п...............  .	0,455	0,515 т........................... 1,71	1,73
Формулы (11.6) и (11.7) действительны при гинр = 2...7 кг/(м2-с) и vT = = 0,25... 1,35 м/с.
По данным завода-изготовителя, срок слущбы калориферов КСк составляет 10,5 лет.	’
Наряду с водяными биметаллическими калориферами Костромским калориферным заводом освоено серийное производство паровых биметаллических калориферов типа КПЗ-6...-12-CK-0IV3 и КП4-6...-12-СК-01УЗ, выпускаемых по ТУ 22-5756—84. Воздухонагреватели рассчитаны на рабочее давление пара не свыше 1,2 МПа с температурой его 180 °C.
По направлению движения воздуха калориферы имеют z — 3 (КПЗ) и z = 4 (КП4) рядов трубок. Воздухонагреватели каждой рядности по присоединительным размерам состоят из семи типоразмеров, обозначенных порядковыми номерами 6...12.
Конструктивно проточная часть по пару выполнена одноходовой, что позволяет обеспечивать в рабочем положении вертикальную установку теплообменных трубок. Поверхность нагрева калорифера выполнена из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами, параметры которых те же, что и у трубок водяных биметаллических калориферов этого же завода. Расположение труб в пучке шахматное равностороннее с шагами Si = 41,5 и S2 = 36 мм.
Рассматриваемые паровые воздухонагреватели с рядностью и номером как у водяных биметаллических калориферов имеют неизменные величины поверхности нагрева по воздушной стороне, массу, фронтальное сечение для прохода воздуха. Общее число трубок в пучке для обоих типов калориферов также неизменно. Поэтому сечения для прохода пара в воздухонагревателях КПЗ и КП4 равно шестикратному значению этой характеристики соответственно для калориферов КСкЗ и КСк4. Исключение составляют калориферы КПЗ-11-СК, КПЗ-12-СК, а также КП4-11-СК, КП4-12-СК, для которых площадь сечения трубок для прохода пара равна четырехкратному значению этой характеристики соответственно для калориферов КСкЗ-ll, КСкЗ-12 и КСк4-11, КСк4-12.
Конструктивные характеристики калориферов КПЗ-СК и КП4-СК приведены в табл. 11.9, указанные размеры которых соответствуют рис. 11.5.
Активная длина (высота) оребренных трубок, равная расстоянию А, (рис. 11.5) между трубными решетками, в зависимости от номера воздухонагревателя изменяется в диапазоне 10 = 0,53... 1,655 м.
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°С), и аэродинамическое сопротивление, Па, воздухонагревателей КП вычисляют по формулам
К = А (№hp)"zS:	.
ДР = В (и>ир)ш.	(11-9)
215
11.9.	Конструктивные размеры биметаллических паровых калориферов КП
Модель и номер калорифера	Габаритные и присоединительные размеры, мм					
	А	Аг	А,	Б1	Бг	Бз
КП-6-СК	530	578	678	503	551	575
КП-7-СК	655	703	803	503	551	575
КП-8-СК	780	828	928	503	551	575
КП-9-СК	905	953	1053	503	551	575
кп-ю-ск	1155	1203	1303	503	551	575
кп-п-ск	1655	1703	1793	1003	1051	1075
КП-12-СК	1655	1703	1793	1503	1551	1575
Продолжение
Модель и номер калорифера	В1	В2	Dy	Масса, кг
КП-6-СК	87,5/105,5	-/-	50/50	46,0/57,1
КП-7-СК	87,5/105,5	-/-	50/50	51,8/65,4
КП-8-СК	87,5/105,5	-/-	50/50	58,9/73,8
КП-9-СК	87,5/105,5	-/-	50/50	65,4/82,1
КП-Ю-СК	87,5/105,5	-/-	50/50	76,3/98,3
кп-п-ск	538/538	291/291	65/65	195,3/251,0
КП-12-СК	738/738	416/416	65/80	286,0/370,0
Примечание. Числитель z = 3, знаменатель — z — 4, г — число рядов труб.
Значения коэффициентов в формулах (11.8) и (11.9) для воздухонагревателей КПЗ-СК и КП4-СК приведены ниже.
Постоянные коэффициенты в эмпирических уравнениях
z.................... 3	4
А................... 29,84	26,49
г...................—0,55	—0,66
п.................... 0,422	0,472
В.................... 7,22	8,77
т.................... 1,71	1,73
Формулы (11.8) и (11.9) действительны в области изменения сонр = = 2...7 кг/(м2-с). Срок службы паровых биметаллических воздухонагревателей 6 лет.
Удельная металлоемкость биметаллических калориферов и воздухонагревателей т = 4,23—2,72 кг/м2, что в 1,3... 1,5 раза меньше этой характеристики для остальных сантехнических калориферов. Коэффициент теплопередачи также в 1,5...1,3 раза превышает теплопередачу лучшего сантехнического калорифера типа КВБ. Достигнутые показатели получены за счет применения как шахматного расположения трубок в пучке, прогрессивной конструкции трубок, обоснованных параметров оребрения, так и многоходового движения теплоносителя.
216
Рис. 11.5. Конструкция биметаллических паровых калориферов КПЗ-СК и КП4-СК:
а—калориферы № 6 ... 10; б—калориферы № 11, 12; прокладка С=3 мм
Однако для лесосушильных камер биметаллические калориферы Костромского калориферного завода из-за большого аэродинамического сопротивления трех- и четырехрядных пучков с тесными трубными шагами имеют ограниченную применимость.
Дальнейшее улучшение показателей биметаллических калориферов достигается благодаря применению трубок с повышенным коэффициентом оребрения <р > 10. В связи с этим Архангельский лесотехнический институт совместно с ЦНИИМОДом в результате исследований и опытио-конструктор-ских разработок [15], создали и внедрили целый ряд индивидуальных образцов биметаллических калориферов. В камере СПМ-2К, эксплуатируемой на ЭПЗ «Красный Октябрь» установлен экспериментальный калорифер, теплопередающая поверхность которого образована из серийных биметаллических труб с накатными спиральными алюминиевыми ребрами производства таллиннского машиностроительного завода им. Лауристина (ТМЗ), мм: d = 56; d0 = 28; h = 14; s = 3,0; Д = 0,75; коэффициент <p = 15,23. Несущая труба диаметром 25 X 2 мм выполнена из углеродистой стали.
Площадь поверхности нагрева калорифера F = 146,2 мм2 и скомпонована в виде трехрядного коридорного пучка с числом труб в ряду 13, живым сечением по воздуху 0,966 м2, одноходового по теплоносителю, рассчитанного на рабочее давление по теплоносителю до 0,8 МПа. Ребристые трубы соединены с трубной решеткой сваркой.
Исследования экспериментального образца калорифера показали, что приведенный коэффициент теплоотдачи его при одинаковых затратах мощности на привод осевых вентиляторов на 30 % превышает коэффициент теплоотдачи лучших сантехнических стальных калориферов КВБ и СТД. По коррозионной
217
стойкости он в 5...6 раз превосходит стойкость сантехнических калориферов. Удельная металлоемкость т = 2,7 кг/м2.
Для индивидуальных биметаллических калориферов лесосушильных камер рекомендуемые размеры несущей трубы и ребер, согласованные с возможностями их промышленной реализации на серийном оборудовании для накатки алюминиевых ребер, выпускаемом Алма-Атинским заводом тяжелого машиностроения, например прокатных станах ХПРТ 12-28, следующие (см. рис. 11.3), мм: I вариант — несущая стальная труба 25X2; d = 56; h = 14; s = 3,0; Д = 0,75; dB = d — 2/1=28; <p= 15,23; II вариант — несущая стальная труба 25X2; d — 57; h = 15,2; s = 2,5; Д = 0,6; dB = 26,6; коэффициент Ф = 20,4.
Также целесообразно применение труб с промежуточными коэффициентами оребрения в интервале ф = 15,2...20,4, получаемых соответствующими изменениями размеров has.
Для накатывания ребер с размерами по I и II вариантам используют гладкую трубу-заготовку по ТУ 1-3-67—77 из алюминиевого сплава АД1. Наружный диаметр заготовки составляет d3 = 37 мм, толщина стенки б3 = = 5,3 мм. По данным института ВНИИПХимнефтеаппаратура длину заготовки выбирают равной 13 « 0,157, где I — длина оребряемой трубы.
Станы ХПРТ позволяют осуществлять прокатку ребристых труб длиной до 8 м со скоростью 4...Ь м/мин. Стоимость биметаллической ребристой трубы в зависимости от исполнения 2,5—3 р/м.
Для замены чугунных ребристых труб рекомендуется [39], особенно для однорядных промежуточных калориферов, использование биметаллических труб увеличенного диаметра со следующими размерами, мм: несущая стальная труба 38 X 2; d = 69,5; h— 14,8; s = 3,0; Д = 0,6; d0 = 39,9; коэффициент <р = 14,78. Ребра накатываются из алюминиевого сплава АД1М. Площадь нагрева 1 м трубы составляет 1,84 м2 и приблизительно соответствует этой характеристике для чугунных ребристых труб, а удельная металлоемкость ее в 8—9 раз меньше. Размеры исходной трубы-заготовки d3 X бз = = 52 X 6 мм по ТУ 1-3-67—77, несущую трубу выбирают бесшовной, холоднотянутой.
Преимущества по коррозионной стойкости и тепловой эффективности биметаллических труб с алюминиевыми ребрами обусловили их широкое внедрение в качестве элементной базы при проектировании калориферов для новых лесосушильных камер или при модернизации действующих. В НПО «Петрозаводскбуммаш» калориферами из биметаллических труб варианта I производства ТМЗ им. Лауристина оснащают лесосушильные камеры УЛ-1, УЛ-2М. Сушилки СПМ-2К, выпускаемые Ижевским экспериментальным механическим заводом, также комплектуют калориферами из биметаллических ребристых труб с параметрами, близкими к варианту I. Трубы изготовляют на этом же заводе. Конструкция калорифера разработана Гипродревпромом.
На лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях Минлеспрома СССР значительный объем товарных пиломатериалов высушивается в камерах непрерывного действия финской фирмы «Valmet». Однако за время эксплуатации (более 15 лет) оборудование камер подверглось износу, особенно калори
феры, что привело к снижению производительности камер, ухудшению качества сушки.
Водяные калориферы камер «Valmet» состоят из двух секций в виде трехрядных теплообменников с шахматной компоновкой оребренных труб, размещенных под углом 100° относительно друг друга в рециркуляционном канале. Оребрение выполнено навивкой на трубы стальной гофрированной ленты толщиной 0,8 мм в холодном состоянии под натяжением. В процессе эксплуатации камер «Valmet» выявились кеясд^уктивные и эксплуатационные недостатки калориферов, в том числе пониженная коррозионная стойкость, трудоемкость очистки внутренней и наружной поверхностей теплообмена.
Учитывая изложенное, для замены импортных калориферов камер «Valmet» разработана [1] и внедрена на предприятиях ПО «Северолесоэкспорт», «Кареллесоэкспорт» конструкция индивидуального калорифера из биметаллических оребренных труб (рис. 11.6). Калорифер монтируется из двух секций, установленных под углом 100° друг к другу в рециркуляционном канале камеры. Между секциями предусмотрен проем для удобства обслуживания, а с торпов секций — боковые зазоры, которые необходимо перекрыть экранами.
Температура греющей воды на входе в секцию = 100, на выходе из секции t" — 75 °C. Температура сушильного агента на входе в секцию t'2 = 40, на выходе —12 = 55 °C. Расход сушильного агента через калорифер V2 = = (140...150) 103 м3/ч. Движение потоков воды и агента сушки — перекрестнопротивоточное.
Теплопередающую поверхность секции изготовляют из биметаллических труб с накатными однозаходными алюминиевыми ребрами следующих параметров, мм: наружный диаметр ребра d = 57,0; высота, шаг и средняя толщина ребра соответственно равны h = 15,2; s = 2,5; Д = 0,5; диаметр у основания ребра (несущий диаметр) d0 = d — 2h = 26,6. Коэффициент оребрения трубы <р = 20,4. Несущая труба выполнена из углеродистой стали 10. Наружный диаметр трубы dK = dK = 25,0 мм, внутренний диаметр трубы dBH = = 21,0 мм; толщина стенки трубы 6СТ = 2,0 мм.
Принята шахматная равносторонняя компоновка труб в секции при двухрядном их расположении в направлении движения сушильного агента с поперечным шагом S, = 60 мм и среднедиагональным—S2 = 60 мм. Общее число труб в секции п — 46 шт.
Число ходов в секции равно двум, при этом скорость воды должна обеспечивать турбулентный режим движения. Конструктивно это число ходов создается установкой в верхней водяной камере (коллекторе) продольной перегородки, которая удовлетворяет условию перекрестно-противоточного движения потоков и поддержанию равномерной температуры агента сушки по ширине секции. Трубы расположены в секции горизонтально. Для предотвращения прогиба труб имеются промежуточные опоры-связи. В отдельных конструкциях предусмотрены в крышках камеры отверстия с пробками для очистки внутренней поверхности труб.
219
wo
Рис. 11.6. Секция биметаллического калорифера:
а—общий вид; б —продольный разрез; 1 — водяная камера; 2—поверхность нагрева; 3— биметаллическая ребристая труба; 4— трубная решетка; 5 — перегородка в водяной камере
Активная длина оребренной трубы в свету между трубными решетками I = 4190 мм назначена с учетом размещения в заданном размере водяных камер.
Площадь поверхности нагрева секции составляет 325 м2, а калорифера — 650 м2. Масса секции в зависимости от применяемых материалов и исполнения 450...570 кг. Габаритные размеры секции — 4420X 1580 мм. Потеря напора сушильного агента при обтекании двухрядного калорифера составит 180 Па.
Вентиляторы, установленные в камерах «Valmet», развивают иапор, достаточный для преодоления аэродинамического сопротивления биметаллического калорифера разработанной конструкции. Для камер с наклонными дверями высота секции калорифера 1340 м, число труб в секции 38, поверхность нагрева 275 м2.
Рис. 11.7. Секция биметаллического калорифера для камер непрерывного действия:
/ — трубный пучок; 2,3—подводящий и отводящий патрубки; 4— коллектор; 5—биметаллическая ребристая труба; 6—водяная камера; 7—перегородка; 8 — крышка
Для модернизации сушильных камер непрерывного действия типа СП-5КМ и им подобных разработана конструкция калорифера (рис. 11.7) из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами. Параметры труб те же, что и у калорифера на рис. 11.6. Калорифер для удобства монтажа и обслуживания выполнен из двух секций, установленных в циркуляционном канале сушильной камеры под углом 100° друг к другу. Между секциями предусмотрен проем, закрываемый легкой щитовой дверью на шарнирах. Зазоры между секциями и ограждениями сушильной камеры перекрыты экранами.
Компоновка труб в секции коридорная с поперечным шагом Si = 62 мм и продольным Sz = 60 мм. Пучок трехрядный, общее число труб в секции 60. Активная длина оребренной трубы в свету между трубными решетками I = = 4150 мм. Площадь поверхности иагрева секции и калорифера соответственно равны 424 и 848 м2. Масса секции в зависимости от исполнения водяных камер составляет 820...930 кг.
Концы труб с водяной стороны обварены в трубной решетке. Внутри камер установлены продольные перегородки, обеспечивающие трехходовое перекрестно-противоточное движение воды через секцию.
Температура воды на входе 105, на выходе 80 СС, температура агента сушки на входе 40, на выходе 70 °C. Потеря напора сушильного агента не превышает 200 Па. Средний коэффициент теплопередачи, вычисленный по полной наружной площади нагрева, составляет 25,5—26,5 Вт/(м2-°С).
11.2.	ПОДБОР СТАНДАРТНЫХ КАЛОРИФЕРОВ И ИХ УСТАНОВКА
Исходными данными для подбора являются: тепловая нагрузка Q, Вт, принимаемая по данным теплового расчета сушильной камеры; количество нагреваемого сушильного агента G?, кг/ч; параметры сушильного агента: на входе t'2, на выходе t", °C; параметры греющего теплоносителя для воды: температура на входе t'f, на выходе t", °C; для сухого насыщенного пара давление Р, МПа. Если пар имеет небольшой перегрев, то при расчетах его не учитывают, считая, что перегрев снимается в подводящем паропроводе. Конечной целью расчета является определение поверхности иагрева калорифера, м2, по формуле
F = Q/(KAf).	(11.10)
Расчет осуществляется в следующей последовательности.
Принимают массовую скорость сушильного агента в живом сечении калорифера wp = 4...12 кг/(м2-с).
Определяют площадь живого сечения f, м2, калорифера для прохода агента сушки
f = G2/3600®p.	(Н.П)
По таблицам технических характеристик намеченного к установке типа калорифера подбирают соответствующий номер с живым сечением, максимально приближенным к определенному по формуле (11.11). Если калорифера с такой площадью сечения нет, то набирают требуемое f из числа нескольких калориферов Мкал, устанавливаемых параллельно по агенту сушки.
222
Рис. 11.8, Схемы^присоединения трубопроводов к калориферам:
а—параллельное при обогреве водой; б—последовательное при обогреве водой; в — при обогреве паром; 1 — калорифер; 2 — подающий трубопровод; 3 — обратный трубопровод;
4—запорное устройство; 5— кран для спуска воды; 6—конденсатоотводчик
(11.12)
Подсчитывают действительную массовую скорость агента по фактическому живому сечению калорифера.
Определяют расход греюшей воды, кг/ч,
«-<')
или расход греющего пара, кг/ч,
D — Qlr,	(11.13)
где Ci — теплоемкость воды; г — удельная теплота парообразования, принятая по давлению пара Р.
Рассчитывают скорость воды в трубках калорифера, м/с
vT = G1/3600fTppi,	(11.14)
где р1 — плотность воды, кг/м3; fTP — живое сечение калорифера по теплоносителю, м2.
При определении скорости воды в трубках следует учесть способ питания теплоносителем калориферов, принятых к установке (рис. 11.8). Далее по эмпирическим уравнениям в зависимости от типа калорифера определяют коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2-°С), по действительной массовой скорости агента сушки.
Средний температурный напор при расчете поверхности нагрева калориферов в большинстве случаев вычисляют как среднелогарифмический
л / =___2-----М-
(11.15)
223
где Af«, Л^м — соответственно большая и меньшая разности температур между греющим и нагреваемым теплоносителями.
Для паровых калориферов формула (11.15) принимает вид
t, —1'9
Ы =-----г7-----Г77Г------(*1Л6)
1П £(*н — А)/(*И ~ *2 )]
где tK — температура насыщения пара.
По принятому для установки количеству калориферов подсчитывают действительную (установленную) поверхность нагрева, м2,
F уст = N кадр 1кал>	(11.17)
где /чкал — поверхность нагрева одного калорифера.
Определенную по расчету поверхность нагрева умножают на коэффициент запаса, принимаемый обычно равным 1,2. По эмпирическим уравнениям вычисляют аэродинамическое сопротивление калорифера, используя действительную скорость агента сушки. Аэродинамическое сопротивление принимается с запасом не менее 10 %.
11.3.	ТЕПЛОВОЙ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАЛОРИФЕРОВ ИЗ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ С НАКАТНЫМИ РЕБРАМИ
Поверхность нагрева калорифера определяют по формуле (11.10).
Коэффициент теплопередачи биметаллической трубы с накатными ребрами, отнесенный к полной наружной площади поверхности нагрева, определяют по формуле
ъ-   1 / 1 „ ^0 ! Ф^О I	, р Ф^О [ Ф^С I !	1	Eli I О\
Л	/ а, ф dBH + 2Лст + /?к dK + 2Ла 1 dK + апр ‘ ( 1Л8)
Для тонкостенных труб, у которых dK/dBa < 2 и do/dK <. 2, что характерно для биметаллических калориферов, с погрешностью, не превышающей 4 %, формула (11.18) принимает вид
+и»+/?к^+А_^» +	(Ц.19)
/ Ctj uBH Лет Лвн	“к Ад uK «пр
где ai — коэффициент теплоотдачи; dK = dH — наружный диаметр несущей трубы; апр — приведенный коэффициент теплоотдачи от оребрения к агенту сушки, вычисленный по полной наружной теплоотдающей поверхности трубы; бст — толщина стенки несущей трубы; ба = (d0 — da) /2 — толщина стеики алю' миииевой ребристой оболочки; ?.ст, Ха — соответственно коэффициент теплопроводности материала стенки несущей трубы и алюминиевой ребристой оболочки, Вт/(м-°С);	— термическое контактное сопротивление (ТКС) между
ребристой оболочкой и несущей трубой, (м2-°С)/Вт.
Коэффициент оребрения трубы с непрерывными спиральными поперечными ребрами вычисляется по формуле
4h
Ф = 1 +	(d0 + h + A).	(11.20)
224
При изменении средней температуры в зоне контакта ребристой оболочки и несущей трубы в диапазоне tK = 60...95 °C значение ТКС следует назначать = (З...О,91)  10“4 (м2-°С)/Вт. Меньшим значениям tK соответствуют пониженные величины RK.
Коэффициент теплоотдачи при турбулентном режиме движения воды (Re] 104) внутри труб калорифера определяется по формуле М. А. Михеева
Nut = 0,023 Re?’8 •	(11.21)
где Re! = птйвнА1 — число Рейнольдса; Nil! = (а^гн/?-!)—число Нуссельта; Рг ~ Yi/ai — число Прандтля для воды.
Физические константы воды Vi, а( и Рг, принимают по средней температуре воды в калорифере. Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара внутри труб калорифера вычисляется по зависимости
а! = (3955 + 116,3®п)	[Вт/(м2 • °C)],	(11.22)
где Топ — скорость пара при входе в трубы калирофера, м/с; Z — длина трубы, м.
Наибольшие затруднения вызывают расчеты теплоотдачи и аэродинамического сопротивления при поперечном обтекании пучка калорифера агентом сушки. Наиболее целесообразно расчеты выполнять по частным критериальным уравнениям подобия, полученным для рассматриваемого конкретного типоразмера оребренной трубы и ее компоновочных параметров в пучке, т. е. шагов разбивки в решетке Si, S2 и числа рядов г.
Ниже приведены рекомендации по проектированию индивидуальных калориферов, базирующихся на экспериментальном материале по теплоаэродинамическим характеристикам оребренных пучков, обтекаемых поперечным потоком воздуха.
Средняя приведенная теплоотдача шахматных равносторонних S[ = S2 шестирядных поперечно обтекаемых воздухом пучков из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами (размеры, мм: е?=57,17; do/=26,8; h — 15,185; s = 2,44; А = 0,5; коэффициент ф = 20,73) в интервале изменения Rea = (3...30)-103 описывается уравиеиием подобия [41]
Nu = 0,082 Re?’63.	(11.23)
Средняя приведенная теплоотдача однорядного пучка Si = 58...63.5 мм из этих же труб может быть с достаточной точностью определена по формуле
Nu» 0,173 Re?’58.	(11.24)
Приведенная теплоотдача шахматных шестирядных равносторонних пучков из биметаллических оребренных алюминиевых труб (размеры, мм: d — = 56,9; do “ 29,7; h = 13,6; s = 2,94; A = 0,65; коэффициент ф = 14,7; Ле2 — (3...30) • 103) подчиняется уравнению подобия
Nu = 0,12 Re?’65,	(П.25)
8 Под ред. Е. С. Богданова
225
а теплоотдачу однорядного пучка с Si = 58...63,5 мм описывает формула
Nu « 0,134 Re®’58.	(11.26)
Аэродинамическое сопротивление, отнесенное к одному ряду исследованных пучков обоих типоразмеров труб, обобщается с точностью ±3,5 % критериальным уравнением [41]
Е«о = Сф(|)'‘	Re2-°’32,	(11.27)
где С = 0,605 для труб с <р = 20,73; С = 0,662 для труб с ф = 14,7.
В случае применения пучков с другим числом поперечных рядов аэродинамическое сопротивление определяется по формуле
Eu»Eucz.	(11.28)
По формулам (11.23) и (11.25) может быть рассчитана также теплоотдача и пучков труб с меньшим числом рядов z, при этом коэффициенты теплоотдачи будут несколько завышены, что обусловит запас надежности.
В работе [15] приведены результаты исследований приведенной теплоотдачи и аэродинамического сопротивления малорядных шахматных и коридорных пучков в потоке воздуха из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами. Размеры ребер и труб следующие, мм: d = 56; d0 = 28; h — 14; s = 3,0; A = 0,75; коэффициент ф = 15,23. Несущая труба наружным диаметром 25 X 2 мм выполнена из углеродистой стали. Опытные данные описаны эмпирическими уравнениями подобия
Nu = A Re"; Ей = В Re2~m <р.	(11.29)
Постоянные коэффициенты А, п, В, т приведены в табл. 11.10.
11.10. Постоянные уравнений в формуле (11.29)
Номер пучка	Компоновка		Шаги, мм		Коэффициенты			
	2	тип	S1	S2	А	п	в	т
1	2	ш	58	50,4	0,060	0,7	0,72	0,25
2			63,5	50,4	0,062	0,7	0,65	0,25
3			58	58	0,0586	0,7	0,91	0,35
4	О	к	58	63,5	0,0579	0,7	1,81	0,35
5			58	69	0,0576	0,7	1,87	0,35
: 6			63,5	63,5	0,0509	0,7	0,49	0,35
7	о		63	50,4	0,171	0,6	0,56	0,2
8	о	Ш	68	50,4	0,18	0,6	0,57	0,2
9			73	50,4	0,156	0,6	0,57	0,2
10			78	50,4	0,176	0,6	0,53	0,2
* Ш — шахматный пучок; К — коридорный.
226
11.11. Постоянные уравнений (11.29)
Номер пучка	Si, мм	(Ji—Sifd	Коэффициенты			
			А-10	п	в	т
1	58	1,035	0,912	0,67	1,410	0,28
2	63	1,125	0,950	'^67	1,200	0,26
3	68	1,210	0,690	0,70	0,825	0,24
4	73	1,300	0,614	0,71	0,624	0,21
5	78	1,390	0,642	0,71	0,705	0,22
Аэродинамическое сопротивление коридорных пучков в интервале изменения скорости воздуха в живом сечении пучка ш2 = 2...20 м/с на 5...40 % меньше сопротивления шахматных пучков. Теплоотдача коридорных пучков на 25 % ниже теплоотдачи шахматных пучков. В тех случаях, когда в сушильных камерах имеются ограничения на потери напора воздуха в калорифер, необходимо применять коридорную компоновку труб.
Приведенная теплоотдача и сопротивление трехрядных шахматных пучков № 1...5 (табл. 11.11) из биметаллических труб описывается в работе [20]. Результаты опытов обобщены уравнениями подобия вида (11.29) с постоянными коэффициентами, величины которых даются в табл. 11.11. Во всех пучках № 1...5 продольный шаг S2 = 50,4 мм, что соответствует относительному значению о2 = S2/d = 0,9.
При увеличении поперечного шага S[ от 58 до 78 мм теплоотдача шахматного пучка возросла на 8 %, а сопротивление уменьшилось на 4,4 %. Следовательно, теплоотдача и сопротивление в малорядных пучках слабо зависят от поперечного шага Sb
Аэродинамическое сопротивление пучков № 1...5 обобщается с точностью ±8 % критериальным уравнением
Ей = 1,6<р Re2 °’301 of3,62.	(11.30)
Формулы (11.29) и (11.30) действительны в диапазоне Re2 = (5...50) • 103.
В табл. 11.12 приводятся коэффициенты уравнения подобия (11.29) по аэродинамическому сопротивлению однорядных пучков № 1...5 с поперечным шагом S, и двухрядных пучков равносторонней компоновки № 6... 10 с диагональным шагом S2, равным шагу Si однорядных пучков, обтекаемых перпендикулярным потоком воздуха. Пучки состоят из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами с размерами, мм: d = 55,23; do = 28; h = = 13,64; s = 2,5; A = 0,45; коэффициент <p = 17,5; несущая труба 25 X 2 мм выполнена стальной.
Средняя теплоотдача пучков № 1...10 обобщается уравнением
Nu = ARe«-6,	(11.31)
где А =0,146 для пучков № 1...5; А =0,143 для пучков № '4... 10. Опытами охвачен интервал Re2 = (3...35) -103.
8*	227
11.12. Постоянные к уравнению (11.29) для сопротивления
Номер пучка	Значение коэффициентов		Sb мм
	в	tn	
1/6	4,58/1,59	0,53/0,34	58,0
2/7	4,024/1,49	0,53/0,34	62,0
3/8	3,33/1,358	0,53/0,34	64,7
4/9	3,23/1,128	0,53/0,34	70,0
5/10	2,98/1,384	0,53/0,36	74,0
Примечание. Числитель z = 1, знаменатель z = 2, г — число рядов труб.
Отмечается нечувствительность приведенной теплоотдачи к шагу разбивки труб в интервале щ = 1,045...1,335 для однорядных и двухрядных равносторонних пучков. Сопротивление с ростом сп уменьшается.
При проектировании однорядных калориферов из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами увеличенного диаметра с ф = 14,67 (см. раздел 11.1) при расчете теплоотдачи и сопротивления следует пользоваться рекомендациями, изложенными в работе [39]. Теплоотдача пучков описывается критериальным уравнением
Nu = ARe2’6,
(11.32)
где А = 0,172 для пучков с S1 = 74 мм и X = 0,154 для пучков с S] = 80; 100; 120 и 133 мм.
Аэродинамическое сопротивление пучков подчиняется уравнению (11.29), в котором для Si = 74 мм В = 1,15 и т = 0,33, для S2 = 80 мм В = 0,88 и т — 0,33. Формулы действительны в интервале изменения Re^= (6...50)  103.
Для пучка с Si = 100 мм в диапазоне 9-103 Re2 30-103— В,= 43,5; т = 0,81. Для пучка с S] = 120 мм при 6-103 Re2 =£5 30-103 — В = 35,71 и т = 0,81. Аэродинамическое сопротивление пучка с Si = 133 мм при скорости воздуха в живом сечении ®2 = 2...10 м/с следует назначать 5...10 Па.
В уравнениях (11.24) ...(11.32) числа подобия определены следующим образом:
°пр^о
Nu =-------;
Л2
ш2</о	АР
Re2 =-------; Ей =---------=-,
v2	р2ш2
где ДР — сопротивление пучка по воздушной стороне, Па.
Физические константы воздуха Х2. Ys. Рг принимают по его средней температуре в пучке.
Указанные формулы по теплоотдаче получены локальным тепловым моделированием и для определения коэффициента теплоотдачи, соответствующего действительным условиям теплообмена в рабочих пучках калориферов, необходимо рассчитанные значения аПр умножить на поправочный коэффициент, который составляет:
для однорядных пучков
Сл = 1,432 (Re2/103)-0Л04;	(11.33)
t
для двухрядных шахматных пучков
Сл = 1,29 (Re2/103)_t>’09.	(11.34)
Возможен случай, например камера СЛ-£КМ, когда пучок калорифера будет обтекаться воздухом не под прямым углом ф = 90°, а под углом атаки меньше 90°. С уменьшением угла атаки увеличиваются теплоотдача и сопротивление пучка. В связи с этим рассчитанные значения апр и ДР должны быть умножены соответственно на поправочные коэффициенты и е^. Численные значения коэффициентов принимают следующими: ф = 90° — e,j, = = е^=1,0; ф = 80° — еф=> 1,035; е' = 1,073; ф = 70° — = 1,037; e^ = = 1,188; ф = 60° - Вф= 1,17; вф = 1,6.
Основы проектирования биметаллических индивйдуальных ребристых калориферов по обобщенным критериальным уравнениям подобия для теплоотдачи и сопротивления также освещены в работах [2, 21].
При перекрестном движении теплоносителей в калорифере, не изменяющих агрегатного состояния, средний температурный напор вычисляют по формуле
Ы = Д*протеде	<н-35)
где Д^прот — температурный напор, рассчитанный по формуле (11.15) для чистого противотока; в Д(—поправка, учитывающая влияние схемы движения сред, отличной от противотока, и зависящая от параметров Р и /?:
<п-36)
(Н-37)
При сушке небольших объемов древесины в качестве источника теплоты используют электроэнергию от сети. Электроэнергия в ряде случаев конкурентоспособна с паровым и водяным теплоносителями, особенно при отсутствии котельных. Однако расход электроэнергии на сушку значителен и может достигать 200...400 кВт-ч на 1 м3 пиломатериалов. Тем не менее теплота, полученная от электроэнергии, может оказаться дешевле теплоты собственной мелкой котельной. Для таких случаев можно рекомендовать применение в сушильных камерах электрокалориферов СФО [19], напряжением 380 В, предназначенных для нагревания воздуха до 100 °C в системах воздушного отопления техническая характеристика дана ниже.
Техническая характеристика электрокалориферов СФО
Марка калорифера 		С ФО-25	СФО-40	СФО-60	СФО-ЮО	СФО-160	СФО-250
Мощность, кВт Площадь поверх-	25	40	60	100	160	250
ности нагрева, м2 Минимальное количество воздуха,	6,6	12,3	18,3	27,7	51	72
кг/ч		1 700	3 400	5 100	9 000	13 000	19 000
229
Масса калорифера ................. 67	100	134	197	312	421
Габаритная ширина, мм ............ 600	720	840	960	1 200	1 320
Габаритная высота, мм............. 617	767	917	1 067	1 367	1 667
Примечание. Допустимая температура 150°C, перепад температур примерно 50 °C, аэродинамическое сопротивление около 20 Па.
Поверхность нагрева калорифера состоит из труб с накатными алюминиевыми ребрами, образующих шахматный трехрядный пучок. Калорифер может работать частично — на 33,67 и 100 % от установленной мощности. Требуемую температуру воздуха поддерживают как автоматически с помощью электро-контактных термометров ЭКТ-1, так и вручную. Калорифер устанавливают после вентилятора -сушильной камеры. Изготовитель калориферов СФО — Наманганский трансформаторный завод.
11.4.	ПРИМЕР ТЕПЛОВОГО, конструкторского, АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КАЛОРИФЕРОВ ДЛЯ КАМЕРЫ СПМ-2К
1.	Исходные данные к проектированию приняты по техническому проекту на лесосушильную камеру в металлическом исполнении на базе паровых камер периодического действия с поперечно-горизонтальной циркуляцией агента сушки, а также руководящих материалов по камерной сушке пиломатериалов.
Расчетный материал: сосновые обрезные доски толщиной 25 мм с начальной влажностью 80 °/о, конечной 8 %. Режим сушки высокотемпературный, номер режима II, агент сушки — перегретый пар. Расход агента сушки Q2 = = 120 000 м3/ч.
Размещение калориферов в тепловентиляторном отсеке камеры симметричное по обе стороны от циркуляционных вентиляторов (по ходу агента сушки соответственно калориферы I и II).
Температура агента сушки на выходе нз штабеля и на входе в калорифер I f2 = 114 °C. Температура агента сушки на выходе из калорифера I t" = 117 °C.
Температура агента сушки на входе в калорифер II f2 = 117 °C.
Температура агента сушки па выходе из калорифера II ~ 120 °C. Плотность агента сушки рп. п = 0,55 кг/м3. Необходимая мощность калориферов камеры, включая промежуточный, Q = 256 кВт. Тепловая мощность основных калориферов I и II 2Q0 = 0,52-Q = 0,52-256 = 133 кВт.
Принято, что мощность основного калорифера составляет 52 % от общей. Теплоноситель — пар водяной насыщенный следующих параметров:
абсолютное давление Р=0,4 МПа; температура насыщения tK— 142,92 °C.
Схема движения потоков агента сушки и теплоносителя — перекрестноточная.
2.	Характеристика поверхности нагрева основного калорифера. Поверхность теплообмена выполнена из биметаллических труб с накатными алюминиевыми ребрами производства Ижевского экспериментального механического
завода. Трубы имеют размеры, мм: наружный диаметр d = 56; высота ребра /г =14; шаг оребрения s = 3,0; средняя толщина ребра Д = 0,7; диаметр у основания ребра d0 — d— 2h = 56 — 2-14 = 28; наружный диаметр несущей трубы da = dK = 25; внутренний диаметр трубы dB„ = 21; толщина стенки трубы 6СТ   2.
Трубные пучки I и II калориферов однорядные, характеристики пучков ступеней одинаковые. Число калориферов в тепловентиляторном отсеке 2. Шаг труб в пучке S] = 73 мм. Число трубив .лучке п — 19 шт. Число ходов теплоносителя zn = 1. Число рядов труб в' пучке z = 1. Активная длина оребренной трубы между коллекторами калорифера I = 2,9 м.
Средняя длина оребренной трубы £Ст = I + 26к + 2ЛВЫс = 2,9+2-0,003+ + 2-0,0015 = 2,909 м, где 6К — толщина трубной решетки калорифера; ЛВЫс— высота трубы на обварку концов в коллекторе.
Расстояние между осями труб, крайних в ряду пучка
1) = 73 (19 — 1) = 1314 мм. >
Расстояние между плоскостями касательными к наружному диаметру труб крайних в ряду
В = В' + d = 1314 + 56 = 1370 мм.
Площадь фронтального сечения для прохода агента сушки
fфр = В • I = 1,37 • 2,9 = 3,973 м2.
Коэффициент оребрения трубы ф,= 15,23.
Полная наружная теплоотдающая поверхность одной трубы длиной I = = 2,9 м
f = л • doq>l = 3,14 • 028 -15,23 • 2,9 = 3,885 м2.
Установленная площадь поверхности теплопередачи калорифера Руст = nf = 19 • 3,885 = 73,815 м2.
Коэффициент загромождения сечения для прохода агента сушки
3.	Тепловой расчет: скорость агента сушки перед калорифером во фронтальном сечении
ф = 1 —
Q2 120000 о оп , Wa 1фр “ 3600 - 3,973 ~8’39 М/С’
скорость агента сушки в узком сечении калорифера
^^T = W=15’92M/Ci
средняя температура агента сушки в калориферах
^2, I
На 114+117
р-=--------g----= 115-5 С:
^2, II
t2 + t" 117 + 120
2	=	2
118,5 °C.
231
Значения физических констант агента сушки (перегретого пара): калорифер 1—7,, = 0,0261 Вт/(м-°С); vn = 13,0-10~6 м2/с; калорифер II —Хн = = 0,0265 Вт/(м-°С);	= И,72-Ю-6 м2/с.
Число Рейнольдса для агента сушки
Калорифер I
Калорифер II
Re2 = -^
Vn
Reg = . ^92-0,(^8
13-10" 6
_	15,92 - 0,028
Re2 =------------т- = 38034.
11,72-10"6
Уравнение подобия для определения теплоотдачи однорядного оребренного пучка труб [15] Nu = 0,0825-0,95-Re0’66. Калорифер I: Nui = 0,0825 X X 0,95-34 2890-66 = 77,2; Калорифер II: Nun = 0,0825-0,95-38 034°.66 = 82,65.
Поправка на локальный теплообмен
Калорифер I
е.-
Калорифер II
Уравнение подобия для определения теплоотдачи с учетом действительных условий теплообмена Nun = C^Nu.
Калорифер I: Nui = 0,978-77,2 = 75,5;
Калорифер II: Nun = 0,967-82,65 = 79,92.
Приведенный коэффициент теплоотдачи:
кт апр—Nu„ —.
Калорифер I:
“пр I = 75’5 • -S = 70,38 Вт/(м2 ‘ °С):
Калорифер II:
«пр п =79.92 •	= 75,64 Вт/(м*-°С).
р и,ихо
Расход насыщенного пара на каждый калорифер
р=-Т = 2Г5б11== 112136 кг/ч-
Внутреннее сечение труб в калорифере
3,14 • 0,0212
*тр = —« =--------------4------
• 19 = 0,0066 м2.
232
Плотность насыщенного пара рп = 2,125 кг/м3. Скорость пара внутри труб
‘ — D —	112’36	992	/
Wn 3600 • рп • fTp 3600 • 2,125.0,0066	’ М/С’
Коэффициент теплоотдачи при конденсации лара внутри труб
«! = (3955 + 116- wn)$ 1,21/1 = (3955 + 116 -2,2$ ^1,21/2,9 = 3148 Вт/(м2 - °C). Коэффициент теплопередачи калорифера
* =	(4- + Xе- + *«) +	-Г- + Тг4
L «вн V ui	Лст ✓	Ла <*пр J
Калорифер I:
„	, /Г 15,23• 28 ( 1	, 0,002 ,	,
*1=1/|—2Г~ (з148+-258-+0-153- 10 ) +
+	+ теН5>90 W’°c)-
Калорифер II:
«п-/[^(
0,0015 • 15,23 • 28
+	210-25
^_^+0.,а.10-)+ + w]-48’17 В’Л“"-‘С>-
Средний температурный напор:
Калорифер I:
114+117
Д/1 = ZH-----2	= 142,92--------g---=• 27,42 °C;
Калорифер II:
t', — t"	117 + 120
Д*П = <и -	= 142,92--------=---= 24,42 °C.
11 н 2	2
Расчетная площадь нагрева
Калорифер I:
Калорифер II:	66,5 -1000 45,9-27,42 66,5 - 1000 11	48,17-24,42	= 53,83 м2; = 56,5 м2.
Коэффициент	запаса по поверхности К.	зап = F уст/F.
Калорифер I: Калорифер II:	К	_ 73>8 - зап1 53,83 К	73’8 , зап II ,56 5	: 1,4 раза; 1,3 раза.
4.	Аэродинамический расчет проводится для парамеров агента сушки, соответствующих мягкому режиму: температура lj = 57 °C; степень насыщенности ф1 = 0,76; влагосодержание di = 93 г/кг; плотность рвл. в — 1,0 кг/м3; коэффициент кинематической вязкости vM. в = 25,19-10~6 м2/с.
Число Рейнольдса
Re2 =	= J-W-028. = 17696.
vRJ1.R 25,19-10-6
Число Эйлера вычисляется по критериальному уравнению
Ей =	• <Р • Re-0,21 = АА • 15,23 • 17696“ °'21 = 0,406.
О	о
Потеря напора воздуха в одном калорифере
ДР = Ей  рвл _ • wl = 0,406 • 1 • 15,Э22 = 102,94 Па.
Суммарная потеря напора обеих ступеней калориферов в тепловентиляторном отсеке 2ДР = 102,94-2 « 206 Па.
Расчет промежуточного калорифера выполняется аналогичным образом.
11.5.	ВЫБОР КОНДЕНСАТООТВОДЧИКОВ И НАСОСА
Кондеисатоотводчики, устанавливаемые на коиденсатопроводе после калориферов, служат для удаления конденсата греющего пара. Нельзя допускать работу конденсатоотводчика с пролетным паром, так как повышается расход греющего пара в лесосушильной камере на 20...30 %.
Для обеспечения нормального отвода конденсата, при котором отсутствует его накопление в коллекторе и трубках калорифера, конденсатоотвод-чик должен быть не только правильно подобран, по и правильно установлен. При отводе неохлажденного конденсата кондеисатоотводчик должен быть установлен несколько ниже конденсатного патрубка теплопотребляющего аппарата, чтобы обеспечить поступление конденсата самотеком. Конденсатопро-вод, соединяющий его с аппаратом, должен быть вертикальным или наклонным с общим наклоном в сторону конденсатоотводчика не менее 1 : 10, без изгибов и колеи. Кондеисатоотводчики следует устанавливать в непосредственной близости от аппарата. При выходе из конденсатоотводчика конденсат под действием давления греющего пара может быть отведен в расположенные выше баки. При наличии противодавления после кондеисатоотвод-чика или сбросе конденсата в сборный конденсатопровод устанавливают обратный клапан.
Кондеисатоотводчики устанавливают с обводной линией для пропуска конденсата при ремонте. Эта линия также может быть использована для пропуска конденсата в начальный период работы камеры, когда образуется большое количество попутного конденсата.
Для конденсатоотводчиков всех типов основными определяющими параметрами являются: условный диаметр Пу, условное давление Ру, пропускная способность конденсатоотводчика Кв при различных параметрах пропускаемой среды [29].
Рис. 11.9. Термостатический кондеисатоотводчик с сильфоном и шаровым клапаном:
1—входной патрубок; 2—корпус; 3—крышка; 4—термостат (сильфон); 5—золотник; 6—седло
Давление перед конденсатоотводчиком Pi принимается равным: при отводе конденсата от теплообменника Pi = 0,25-Р; при дренаже паропровода Pi = Р; при установке коиденсатоотводчика на конце конденсатопровода Pi~0,7P (здесь Р — давление пара перед теплообменником). Давление за конденсатоотводчиком при свободном сливе принимают равным нулю. Расчетный расход конденсата, кг/ч, при подборе конденсатоотводчиков принимают в 4 раза больше среднего расхода конденсата. В этом случае он обеспечит вывод конденсата во всех режимах работы аппарата.
Для лесосушильных камер рекомендуется применять термостатические, термодинамические конденсатоотводчики, а также конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком. Термостатический кондеисатоотводчик с сильфоном и шаровым клапаном (рис. 11.9) работает следующим образом.
При поступлении в корпус конденсата или пара с высокой температурой сильфон расширяется и закрывает выходное отверстие. После охлаждения конденсата приблизительно до температуры 85 °C сильфон сжимается и открывает выходное отверстие. Сильфон заполняется смесью спиртов: этилового (25 %) и пропилового (75 %). Кондеисатоотводчик может устанавливаться в любом положении. Термостатические конденсатоотводчики выпускаются с диаметром Dy — 15 и 20 мм на условное избыточное давление Ру = 0,6 МПа для отвода конденсата с температурой до 150 °C. Присоединение входного патрубка — цапковое с накидной гайкой и ниппелем, выходного — муфтовое с резьбой.
235
Коэффициент максимальной пропускной способности конденсатоотводчика по холодной воде Л’г, т/ч, выбирают в зависимости от перепада давления. Значения коэффициента приведены ниже.
Значения коэффициента	т/ч, в зависимости от перепада давления		
Диаметр £>у, мм		15	20
Перепад давления, МПа		
0,01		0,16	0,25
0,03		0,28	0,44
0,5 .	. .	0,35	0,56
0,07		0,43	0,66
0,09	 		0,50	0,75
0,1			0,56	0,85
0,3 . .	0,68	0,90
0,5		0,90	1,15
0,6	 ...	1,0	1,3
Производительность конденсатоотводчика по	холодному	конденсату, т/ч,
Gx — 3,ЗЗКп Ул^Рю
(11.38)
где ДР — перепад давлений до и после конденсатоотводчика, МПа; рк — плотность конденсата при параметрах, соответствующих начальному давлению пара, кг/м3.
Производительность конденсатоотводчика по горячему конденсату составит, т/ч
Gr = (0,5 ... 0,55) Gx.	(11.39)
Кондеисатоотводчики 45ч9нж1-4м муфтовые с опрокинутым поплавком выпускаются на избыточное давление Ру = 1,6 МПа и максимальную температуру 200 °C. В зависимости от перепада давления на конденсатоотводчике устанавливается седло соответствующих размеров. Рабочее положение конденсатоотводчика только вертикальное, крышкой вверх.
Подбор конденсатоотводчика по холодной воде производят по требуемой производительности Gx, значения которой даны ниже.
Диаметр Оу, мм ... .	20	25	40	50
Производительность Gx, т/ч................... 0,7...1,2	1,4...2,4	3,3...7,4	6,3...8,8
Перепад давления на конденсатоотводчике изменяется в пределах 0,03... 1,3 МПа.
Термодинамические кондеисатоотводчики построены на принципе 'использования кинетической энергии пара за счет понижения статического давления при увеличении скорости потока.. При протекании рабочей среды через кон-депсатоотводчик в зависимости от состояния и температуры этой среды (пар илн конденсат), вследствие ее сужения или расширения изменяется давление в рабочих полостях конденсатоотводчика. Это изменение давления и исполь
зуют для вывода конденсата по мере его образования и запирания потока при поступлении в конденсатоотводчик острого пара.
Промышленность выпускает термодинамические кондеисатоотводчики тарельчатого типа следующих параметров: Dy = 15...50 мм на Ру = 1,6 МПа чугунные муфтовые 45ч12иж; Пу = 15...50 мм на Ру = 1,6 МПа чугунные
муфтовые с обводом 45ч15нж; Ру = 10...50 мм на Ру = 4 МПа с патрубками под приварку 45с13нж и 45нж13нж стальные и коррозионно-стойкие; фланцевые 45с14нж и 45нж14нж.
Подбор коиденсатоотводчиков производится аналогично термостатическим по коэффициенту Кя максимальной пропускной способности по холодной воде. Техническая характеристика конденсатоотводчика дана ниже.
Техническая характеристика термодинамических коиденсатоотводчиков
Тип ............................ 45ч12нж;	45с13нж;
45ч15нж 45нж13нж
Давление Ру, МПа..................... 1,6	4,0
Допустимая температура, °C ... .	200	225
45с14нж;
45нж14нж
4,0
225
Диаметр Dy, мм................
Коэффициент Ка, т/ч...........
15	20	25	32	40	50
0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5
Производительность, т/ч, всех типоразмеров этих коиденсатоотводчиков по холодной воде определяется по формуле [29]
Gx = (0,5 ... 0,6)  3,33KO VA-Ррк при tK/tK = 0,85... 1,0,	(11.40)
где tK — температура конденсата на входе, °C; /н — температура насыщения при давлении на входе, °C. Если tK/tK < 0,85, тогда Gx определяют по формуле (11.38).
Термодинамические конденсатоотводчики разрешается устанавливать в любом положении.
Широко применяют в качестве простейшего конденсатоотводчика подпорную шайбу, представляющую собой металлический диск толщиной 3...6 мм (рис. 11.10), имеющий в центре небольшое отверстие, диаметр которого зависит от давления и количества протекающего конденсата. Шайбу устанавливают на конденсатной линии во фланцевом соединении. Давление греющего пара не должно превышать 0,6 МПа, в этом случае потери пара с конденсатом не превышают 1 %.
Площадь отверстия подпорной шайбы, мм2,
f=G/22,7 V^P.
(11.41)
где G — секундный расход холодного конденсата, кг/с; ДР — перепад давления, Па.
Для перекачки горячей воды, конденсата пара в сушильных камерах целесообразно применять центробежные конденсатные насосы и консольные на-
сосы типа К. Насосы рассчитаны на производительность 10...360 м3/ч с напором в пределах (0,15...1,00) МПа. Частота вращения колеса 24,2... ...48,3 с-‘.
Рис. 11.10. Подпорная шайба: ,
1—паропровод; 2—защитная сетка; 3—подпорная шайба; 4—дюза; 5—коиденсатопро-вод
237
При перекачке горячих конденсатов центробежные насосы устанавливают ниже емкости, из которой откачивают жидкость. Тогда обеспечивается нормальная работа насоса, при которой давление конденсата в рабочем колесе будет выше давления упругих паров, выделяющихся из конденсата. Например, при температуре конденсата ПО °C насос должен работать с подпором 2 м и с давлением паровой подушки 0,15 МПа, если температура конденсата 140 °C — параметры будут соответствовать 6 м и 0,38 МПа.
Мощность, потребляемая двигателем, или номинальная мощность двигателя кВт, составит
Qpg// _ QAP ЮОО^пЧдв^и Ю00т]пт]дВт1н
(11.42)
где Q — объемный расход перекачиваемой жидкости, м3/с; р — плотность жидкости при параметрах перекачивания, кг/м3; g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; Н — напор, развиваемый насосом, в метрах столба перекачиваемой жидкости; ДР — гидравлическое сопротивление сети для перекачки жидкости, Па; t]H » 0,6...0,7 — КПД насоса; т]дБ 0,8...0,92 — КПД электродвигателя (большие значения принимают для N & 10...80 кВт); г]п — КПД передачи; если вал электродвигателя непосредственно соединен с валом насоса, т]п = 1- •
Установочную мощность двигателя выбирают с учетом возможных перегрузок в момент пуска и отклонений условий эксплуатации от номинальных на 15...20 % выше расчетной.
Муст=(1,2...1,1)М.	(11.43)
Насос выбирают таким образом, чтобы его напорная характеристика обеспечивала требуемую производительность Q при требуемом напоре Н и при КПД г;,, не менее 0,9?]так.
Глава 12
ВЕНТИЛЯТОРЫ
Вентиляторы в современных сушильных камерах — основное циркуляционное оборудование, от правильного выбора н установки которого зависит как производительность камер, так и качество сушки пиломатериалов. Вентиляторы используются для создания необходимой скорости воздуха (газа) внутри сушильного пространства камер и через штабеля высушиваемых пиломатериалов.
По принципу действия вентиляторы разделяют на два класса: центробежные и осевые.
12.1.	ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
Центробежные вентиляторы состоят из кожуха спиральной формы, укрепленного на станине с валом и подшипниками, и ротора (лопастного колеса) (рис. 12.1). При вращении ротора воздух через входное отверстие в боковой
Рис. 12.1. Центробежный вентилятор Ц4-70:
а — основные габаритные и установочные размеры; б, в—направление выходных отверстий со стороны привода вентилятора при правом и левом вращении соответственно
стенке кожуха засасывается в каналы между лопастями ротора и под действием центробежной силы выбрасывается через выхлопное отверстие под прямым углом к направлению всасывания.
Центробежные вентиляторы общего назначения делят на три группы: низкого (до 1000 Па), среднего (от 1000 до 3000 Па) и высокого давления (от 3000 до 10 000 Па).
Центробежные вентиляторы изготавливают правого и левого вращения с различным расположением кожуха вентилятора в зависимости от ориентации выхлопного патрубка и обозначением: вверх В, вверх и вправо ВП, вправо П, вниз и вправо НП, вниз Н, вниз и влево НЛ, влево Л, вверх и влево ВЛ. Правильным является вращение колес по ходу разворота кожуха. При обратном же вращении колес производительность вентиляторов резко уменьшается, но реверсирования, то есть изменения направления подачи воздуха не происходит.
На станине, в подшипниках, чаще всего шариковых, устанавливают вал. Колесо на валу укрепляют шпонками и стопорными болтами. Вентиляторы с ременной передачей имеют шкивы, насаженные консольно на валу за подшипниками. Колесо также чаще всего насажено на вал консольно.
Вентиляторы различаются по аэродинамическим характеристикам ротора и кожуха. Вентиляторы, изготавливаемые по одной аэродинамической схеме, относятся независимо от схемы исполнения к одному типу. Вентиляторы одного типа, но разные по размерам, составляют серию. Размер вентилятора принято характеризовать его номером, показывающим наружный диаметр ротора колеса в дециметрах.
Промышленность выпускает большое число типов и серий центробежных вентиляторов. Важным требованием к выпускаемым машинам является обеспечение высокого максимального КПД вентиляторов. Его значения должны быть ие ниже 0,6...0,75 в зависимости от типа машины.
Принята определенная маркировка вентиляторов. Тип центробежного вентилятора обозначают индексом из буквы Ц и округленных при оптимальном режиме чисел пятикратной величины коэффициента полного давления (ГОСТ 10616—73), а после дефиса приводят удельную быстроходность. Например, центробежный вентилятор с коэффициентом полного давления 0,86 и удельной быстроходностью 70 обозначают Ц4-70.
В лесосушильных установках применяют центробежные вентиляторы низкого и среднего давления, из них предпочтительнее вентиляторы серии Ц4-70, отличающиеся хорошим качеством изготовления и более высоким КПД. Указанные вентиляторы изготавливают из нержавеющей стали или с алюминиевым кожухом.
Эксплуатируемые в промышленности паровые лесосушильные камеры периодического действия эжекционного типа, как правило, оснащены центробежными вентиляторами. По прежним проектам эти камеры оснащались вентиляторами № 8 и № 10, а в проекте модернизированной камеры предусматривается установка вентилятора № 12 или № 12,5. На рис. 12.1 и в табл. 12.1 приведены основные габаритные и установочные размеры центробежных вентиляторов серии Ц4-70 Ne 8; 10 и 12,5. У вентилятора Ц4-70 коническое колесо имеет 12 прямых плоских лопастей, загнутых назад (по ходу колеса).
240
12.1. Габаритные и установочные размеры центробежных вентиляторов Ц4-70, мм
№ вентилятора	В	В]	в2	Вз	в4	t	1г	С	С,	с.	Сз	с4	а	h	М асса кг
8	718	530	802,5	618	762	1275	385,5	720	520	500	600	964,5	19	930	370
10	893	658,5	1003,5	708	884	1440	451,5	840	650	540	720	1146,5	24	1141,5	580
12,5	1112	815	1228	981	1124	1785	544,5	1080	812,5	750	785	1261	24	1440	800
Продолжение
Кв вентилятора	Фланец выходного патрубка						ijr	 Фланец входного парубка			
	Размеры, мм			Число шагов, п	Число отверстий, П1	Размеры, мм			Число отверстий Й2
	А	А,	Cs			D	О,		
8	560	635	152	4	16	800	850	880	24
10	700	79С	150	5	20	1000	1060	1060	24
12,5	875	961	116	8	32	1250	1300	1330	32
Максимальное значение КПД достигает 0,81, а давление при окружной скорости на концах лопастей до 50 м/с—1000...1400 Па.
Более высокий максимальный КПД (0,84) и большая конструктивная прочность у схожего по типу, но имеющего толстые пустотелые сложнопро-филированные лопатки вентилятора Ц4-76. Число лопаток 12. В сушильной технике находят применение данные вентиляторы Кв 10; 12,5 ji 16. Изготовитель— харьковский завод «Кондиционер». Окружная скорость колеса у вентиляторов, больших чем Кв 12, допускается 60 м/с, у Кв 8 — 42 м/с, температура сушильного агента до 180 °C.
Вентиляторы подбирают по аэродинамической характеристике, показывающей зависимость между производительностью, давлением, частотой вращения, мощностью и КПД вентилятора. На рис. 12.2 приведена аэродинамическая характеристика центробежного вентилятора Ц4-70 № 12 на разных режимах его работы. Средняя прямая обозначает наибольший КПД (0,8). Зона оптимальной работы вентилятора располагается правее этой прямой до 1] = 0,75. В нижней части рисунка указана производительность вентиляторов этой серии, но других размеров. Окружные скорости v колес этих вентилято-
6 7 8 9 10	12 74 16 18 20 22 25	SO
ч—I—I—I i i I । Г-н i-i 111 iniиi
z4 28 32 36 A0 48 56 64 72 80 88 100 120 N'6 тыс. нУч
Рис.' 12.2." Аэродинамическая характеристика центробежных вентиляторов Ц4-70 № 8; 12; 42,5; 16
ров (справа на рис. 12.2) и частота вращения п обратно пропорциональны их диаметрам. Например [16], у вентилятора № 12 при п = 800 мнн-> давление Р = 1,4 кПа и окружная скорость v = 50,3 м/с (точка Д). Те же значения Р и v будут у вентилятора № 8 при п = 800-12/8 = 1200 мин-1 и у вентилятора № 16 при п = 800-12/16 — 600 мин-1. Их производительность будет соответственно 45, 20, 80 тыс. м3/ч (отсчет внизу на рис. 12.2).
Характеристики рассчитаны для стандартного сухого воздуха с температурой 20 °C и плотностью р = 1,2 кг/м®.
В сборно-металлических камерах непрерывного действия применяют осевые вентиляторы с приводом, расположенным в циркуляционном канале. Это ограничивает применяемость камер, так как в них можно сушить пиломатериалы только мягкими режимами с температурой не выше 55 °C.
С целью повышения надежности работы вентиляторного узла при использовании нормальных и форсированных режимов сушки приводы вентиляторов должны бы