Сама технология вакуумной сушки интересна тем, что она дает возможность реально сократить сроки сушки пиломатериалов, при этом поверхность древесины не растрескивается, сохраняется и её качество. Метод вакуумной сушки древесины был изобретен и запатентован доктором Эрнесто Пьяноццив 1964 году.
Навигация:
Вакуумная пресс — сушилка состоит из герметично закрытой стальной камеры, стены которой преимущественно смонтированы из нержавеющей стали, которая полностью герметична. Потолок самой камеры вакуумной сушки закрыт покрытием из эластичной резины, которая обрамлена стальной рамой. Загрузка досок в камеру происходит с прикладыванием каждого ряда досок алюминиевыми тенами. Вода циркулирующих в нагревательных элементах подогревается при помощи бойлера, который смонтирован с внешней стороны камеры. Циркуляция воды происходит при помощи жидкостной вакуумной помпы, расположенной внутри камеры.
После загрузки древесины внутрь камеры, оператор, который управляет камерой устанавливает на рабочей панели требуемый уровень вакуума, а также выставляет температуру алюминиевых нагревательных пластин.
Вакуумная сушка древесины проходит в 3 этапа:
1. Нагрев древесины при нормальном атмосферном давлении;
2. Затем следует процесс сушки с нагревом в вакуумной среде;
3. Последний, завершающий этап состоит из кондиционирования и охлаждения.
Сразу после укладки древесины в сушильную камеру, и прокладывает между досками нагревательных пластин, начинается процесс нагрева древесины. Этот этап заключает в себе прогрев досок без применения вакуумной помпы. Нагревание не достигает 100 градусов, и, следовательно, влага внутри досок не закипает. Таким образом поверхность древесины не растрескивается.
При достижении уровня температуры, требуемого для сушки, сразу подключается вакуумная помпа, которая откачивает оставшийся воздух. При этом поверхность древесины также не деформируется, поскольку влага остающаяся в досках выступает на поверхность, тем самым увлажняя её, что в свою очередь позволяет доскам сохранять первоначальную форму. При нагреве резиновое покрытие натянутое поверх штабеля досок в камере прижимает его к полу. Благодаря такому механическому воздействию вакуума, сушка превращается одновременно в пресс, который имеет давление 1 кг/см2, что по сути равняется 10 000 кг/ м.кв. Такой процесс прессования делает доски абсолютно ровными. Дальше в процессе сушки, под воздействием вакуумной помпы и температуры, влага испаряется с поверхности древесины, а излишек затем вытягивается помпой. При достижении требуемой влажности, процесс сушки переходит в кондиционирование.
Процесс кондиционирования заключает в себе отключение нагревательных алюминиевых пластин, с сохранением вакуума в камере. Таким образом дерево остывает под созданным прессом давлением, что позволяет сохранить заданную, ровную форму древесине. После окончательного остывания досок, сушку выключают. Купить хорошую, надежную вакуумную сушку не составит особых проблем, цена камеры высчитывается для каждой камеры индивидуально, и зависит от нескольких факторов:
Скорость сушки
Она во многом зависит от структуры и толщины досок. Чем мягче и тоньше древесина, тем быстрее будет происходить процесс сушки. Соответственно цена камеры зависит, в том числе от комплектации камеры, так как на каждую камеру монтируется конденсатор влаги разной мощности, который преобразует испаряющуюся влагу в жидкость и сливает её за пределы камеры.
Комплектация вакуумной сушильной установки
Здесь всё зависит от того, установлен ли вакуумный подъемник для пластин, также зависит от дополнительной комплектации добавочными алюминиевыми пластинами, а также зависит от того, существует ли возможность подключения приборов управления к компьютеру.
Также существует недавно разработанная технология сублимационной сушки. Такая технология к примеру применяется для высококачественной сушки лекарственных трав, обезвоживания овощей, продуктов, фруктов, мяса и молочных продуктов, химических продуктов, фармацевтических полуфабрикатов, а также множества других материалов.
Вакуумная сублимационная сушка — это новый метод обезвоживания продуктов, которые поддались глубокой заморозке в сублимирующей вакуумной камере, когда лед сразу переходит в парообразное состояние и удаляется из камеры через оттачивание конденсатором, минуя образование жидкости.
В состав конструкции такой вакуумной сушки для фруктов обычно входит сама сушилка, конденсатор пара, охлаждающая система, а также при необходимости монтируется система программируемой логического контроля.
Преимущества сублимированной вакуумной сушки состоит в том, что все продукты сохраняют в себе до 95% всех полезных веществ. Такой метод дает возможность хранить обработанные продукты не только при стабильной минусовой температуре, что естественно увеличивает срок хранения обработанных продуктов, но и в обычных помещениях с плюсовой температурой, что никак не сказывается на качестве высушенных продуктов.
В последнее время вакуумная сублимационная сушка получает всё большее распространение при производстве ягод и фруктов.
Вакуумная сублимационная сушка происходит в несколько этапов:
1). На первом этапе происходит полное замораживание продуктов до состояния льда, при этом давление должно быть ниже 4.58 мм рт.ст., при температуре 0 С;
2). Следующий этап заключает в себе процесс сублимации образований льда. В этом случае давление в камере гораздо ниже давления испарений льда из-за т, что в камере поддерживается вакуум. Продукт помещенный в сушильную камеру нагревается, и затем водяные испарения через конденсатор выводятся за пределы камеры.
3).Стадия вторичной просушки подразумевает удаление остатков влаги из помещенного в камеру продукта путем повышения температуры в сублимационная вакуумной камере я и одновременном снижении давления в самой камере.
В последние годы вакуумная сублимационная сушка продуктов используется всё активней. По мнению некоторых экспертов, со временем вакуумная сушка продуктов со временем вытеснит нынешние технологии заготовки продуктов, при которой происходит коагуляция белков содержащихся в продукте, что в свою очередь ведёт к неизбежной потере питательных веществ. В то же время вакуумная сушка продуктов сохраняет большинство полезных веществ, сохраняет также вкусовые качества, питательную ценность, витамины. Продукты обработанные таким способом являются «сырыми» с точки зрения свежести продукта. Проводящиеся ранее исследования показали, что клубника после обработки имеет 100% показатель сохранности витамина С, при этом потери » общей оксидантной способности» составила всего 8%. Для сравнения, у клубники, которую просто охладили по старому методу, после недели хранения потеря вышеуказанного витамина С составила более 20%, кроме того исследователи отметили значительную потерю фенольных компонентов, которая составляет порядка 85%.
К достоинствам продуктов прошедших сублимационную сушку можно добавить:
— Очень длительное, многолетнее хранение;
— Сравнительно небольшой вес продукции;
— Полностью сохраняется изначальная форма.
На сегодня такая сушка представляет собой практически чески идеальный метод консервирования продуктов. Такой метод позволяет хранить продукты сроком до пяти лет при разных температурах, от — 50 градусов по Цельсию до + 40 градусов выше ноля.
Поговорим ещё немного о вакуумной сушке древесины
Вакуумные сушильные камеры могут представлять собой, в том числе, цилиндрический корпус с диаметром 2000 мм — 2700 мм, м по длине могут быть 7800 мм — 12000 мм, со встроенным рабочим тамбуром. Теплоизоляция корпуса делается из минеральной ваты толщиной 200 мм. Длина штабеля досок, загружаемых в камеру может достигать в сумме 10 метров. Как и в стандартных вакуумных камерах, вакуумная сушка дерева здесь происходит путем уменьшения давления в камере, а благодаря постоянному уменьшению точки кипения влаги в древесине, происходит быстрое испарение влаги, содержащейся в досках.
На сегодня процесс вакуумной сушки древесины является наиболее практичным способом, и завоевывает все большее число приверженцев такого метода среди производителей сушенной, деловой древесины.
Этот технологический процесс позволяет удалить остатки влаги и растворителей из структуры материалов и различной продукции. Вакуумная сушка – сушка при пониженном давлении (вакууме). Процесс проводится при низком температурном режиме. В результате этого не возникает дефектов структуры обрабатываемого сырья. Такой показатель важен при работе со взрывоопасными веществами. Риск появления окислений на поверхности материала сведен к минимуму.
Навигация:
Вакуумная сушка овощей, фруктов и другой продовольственной и непродовольственной продукции имеет ряд таких преимуществ:
- обрабатываемые изделия сохраняют первоначальные технические характеристики: размер, вкус, цвет, запах;
- вакуумная сушка фруктов позволяет сохранять в них все компоненты: витамины, аминокислоты и прочие ферменты;
- низкий процент влаги в структуре обработанного сырья;
- возможность создания новых потребительских характеристик высушенных продуктов;
- уменьшение массы продукции, что значительно сокращает затраты на ее транспортировку;
- увеличение срока хранения материалов.
Технология нашла широкое применение в пищевой промышленности. Выполняется вакуумная сушка продуктов: мясных и хлебных изделий, овощей, концентратов сока, напитков и прочей продукции. Также осуществляют высушивание древесного сырья.
Технология вакуумной сушки
Удалить влагу из продуктов можно двумя способами: при положительных или отрицательных температурах высушиваемого продукта. Первый способ называется холодной вакуумной сушкой. В нем процесс удаления влаги и ненужных компонентов из продукции выполняют при температурном режиме от +4 и до +6 градусов. Температура кипения жидкости понижается до +25 градусов. Такая технология позволяет получать продукцию высокого качества.
Примечание. Окончательное высушивание исходного материала осуществляется с помощью вакуумно-сублимационной сушки.
Сублимационная сушка в вакууме является одним из способов консервирования продуктов. Изделия высушивания в замороженном виде. Во время процесса в установке создается давление не менее 1 мм ртутного столба. Температура высушиваемой продукции должна составлять не менее -20 или -25 градусов. Такой подход к обработке изделий позволяет сохранить в них белок и другие полезные ферменты.
Камеры вакуумной сушки
Оборудование используют в различных отраслях промышленности. Камеры вакуумной сушки позволяют обрабатывать продовольственную и непродовольственную продукцию. Существует несколько видов таких агрегатов, которые отличаются принципом действия.
Установки для вакуумной сушки бывают таких видов:
- кондуктивные;
- конденсационные;
- конвективные;
- диэлектрические;
- аэродинамические.
Первый вид установок используют для сушки древесных материалов. В нем рабочие электроды выполнены в форме пластин. Чтобы качественно обработать материал, его предварительно помещают в камеру пропарки. После этого переносят в оборудование вакуумной сушки.
Конденсационная камеры работает по замкнутому циклу. Выделяемая из материала влага не выводится из установки, а омывает внутренние стенки рабочей камеры. Стоит учесть, что эффективность действия агрегата уменьшается при повышении температурного режима обработки.
Конвективные камеры представляют собой установки, которые оснащают центробежными или осевыми вентиляторами. Нагревание воздушных масс происходит посредством горячей воды, циркулирующей в радиаторах. Оборудование считается наиболее перспективным в области обработки древесины.
Диэлектрические установки представляют собой автоклавы с вакуумной сушкой, диаметр которых достигает 2,5 м. Внутри корпуса размещены электроды. Между ними располагают обрабатываемый материал. Процесс сушки материала в таком оборудовании довольно продолжительный.
Аэродинамическая установка вакуумной сушки стала популярной ввиду низкой стоимости. Она характеризуется надежностью, практичностью, износостойкостью и долговечностью. Единственным недостатком оборудования подобного типа является высокий показатель потребления электроэнергии при максимально допустимом режиме эксплуатации.
По типу конструкции вакуумные камеры разделяют на стеллажные и вращающиеся установки. Первый вид оборудования используют для обработки продуктов, которые чувствительны к высоким температурным режимам. В конструкции агрегатов имеется герметичная камера с уплотнительным кольцом и подогреваемые полки. На них выкладывают продукцию.
Вращающиеся сушильные камеры выполнены в форме цилиндра. С их помощью выполняют качественное и равномерное высушивание материалов. Наиболее часто такие установки применяют для сушки кристаллических и порошкообразных средств.
Вакуумная сублимационная сушка
С помощью такой технологии стало возможным высушивать различные материалы и продукцию. Для ее выполнения необходимо соблюдать несколько условий. Во-первых, не менее 70% влаги, содержащейся в изделии, должно быть в виде льда. Другими словами, продукцию предварительно замораживают под воздействием определенной низкой температуры. Во-вторых, во время проведения обработки требуется поддерживать оптимальный показатель разницы парциальных давлений.
Вакуумная сублимационная сушка может осуществляться двумя способами: нагревом от пластин или возгонкой льда. Первый метод наиболее популярен. В сушильной камере размещены пластины. Их нагревают подачей горячей жидкости. Рядом с этими пластинами кладут замороженные продукты. Под таким воздействием лед испаряется. Длительность процесса зависит от структуры обрабатываемого материала. После испарения влаги масса продукта уменьшается. Для удаления оставшейся влаги используют специальные пластины, которые также находятся в рабочей камере. Они выступают в роли конденсаторов. Их температура достигает -55 градусов и ниже. При другом показателе температурного режима этих элементов правильное выполнение техпроцесса невозможно.
Примечание. В комплекс мероприятий по обслуживанию таких установок входит регулярное очищение конденсирующих пластин от обледенения.
Возгонка льда – продолжительный и сложный технологический процесс. Начальная температура обрабатываемого материала должна составлять от -40 до -50 градусов. Изделие в камере проходит несколько зон с разным температурным режимом. По мере высыхания поверхности, оно перемещается вглубь установки. Весь процесс может занять 24 часа. Все зависит от вида высушиваемого изделия. Таким способом выполняется вакуумная сушка овощей и фруктов.
Вакуумная сушка древесины
Для выполнения этого процесса материал должен быть высушенным. В результате такого воздействия конечный продукт характеризуется уменьшением своих габаритов. Вакуумная сушка древесины представляет собой процесс, который состоит из трех этапов: циркуляция жидкости через материал, воздействие влаги от сердцевины до поверхности, выпаривание – удаление воды. Процесс занимает немного времени. Эта технология вакуумной сушки получила название «искусственное высушивание». Выполнить ее можно только при наличии специального оборудования.
Примечание. Вакуумная камера для сушки древесины может быть разного размера. Большие конструкции используют на предприятиях, менее массивные – в быту.
Вакуумная сушка дерева начинается с циркуляции. Она занимает гораздо больше времени, чем процесс испарения. Если материал предварительно качественно обработали (удалили поверхностную влагу), он высохнет быстро и равномерно. При невыполнении такой обработки перед началом сушки структура древесины начинает деформироваться.
Устройство для циркуляции влаги от сердцевины до поверхности представляет собой сложную установку. Она оснащена специальными подводами жидкости и каналами для ее отведения.
Испарение осуществляется посредством нагревания рабочего пространства до температуры кипения жидкости (+100 градусов). Снизить температурный режим можно с помощью созданного давления, то есть вакуума.
Вакуумные камеры для сушки древесины, цена на которые установлена производителем, бывают различной комплектации. Некоторые агрегаты содержат несколько установок для обработки материала (предварительной и завершающей). Камеры большинства установок для сушки сочетают в себе одновременно несколько функций. Они более эффективные и практичные, но и дорогостоящие.
Вакуумная сушилка - еще одно современное изобретение, позволяющее быстро и качественно сушить древесину. Но сферы ее применения не столь широки, как у сушилки инфракрасной. Рассмотрим более подробно свойства обоих устройств.
Одно из свойств древесины - это гигроскопичность, умение впитывать влагу. Только что срубленное дерево напитано влагой, а сырая древесина непригодна для изготовления мебели и создания строительных конструкций. Она сильно подвержена биологическим поражениям, короблению и растрескиванию.
Для дальнейшего использования свежезаготовленные пиломатериалы нужно просушить. Естественная сушка - это длительный процесс, поэтому было изобретено оборудование, позволяющие ускорить сушку древесины.
Разные сушилки отличаются друг от друга принципом действия и рабочими характеристиками. Выбрать оптимальное оборудование для конкретных условий эксплуатации можно, сравнив их. В этой статье мы остановимся на инфракрасных и вакуумных сушилках, разберемся с тем, как они работают, какой объем пиломатериалов и за какое время могут просушить, сколько энергии при этом расходуют, и какова их рыночная цена.
Принцип работы
ИК-сушилки вырабатывают инфракрасные лучи, которые прогревая древесину, высушивают ее до требуемого уровня влажности. Эти лучи имеют ту же природу, что и видимый свет. Они беспрепятственно проходят через воздух. Молекулы азота и кислорода не поглащают ИК-излучение, поэтому вся энергия направлена на прогрев древесины, а не воздуха.
Такой способ сушки не предполагает использования теплоносителя, что избавляет от необходимости следить за его показателями и оснащать оборудование сложной автоматикой.
Инфракрасное тепло действует на древесину бережно, не приводя к возникновению сильных внутренних напряжений и короблению.
Вакуумные сушилки рынок предлагает двух основных типов: с циклическим и контактным нагревом материала. Принцип действия первых базируется на конвективном нагреве древесины и вакуумном удалении излишков влаги. Рабочая температура обычно не превышает 65°С, но давление в 0,09 МПа вызывает закипание влаги уже при 45,5°С. Вакуум позволяет сушить пиломатериалы без воздействий высоких температур, благодаря чему дерево не растрескивается. Во время сушки, когда температура достигает 65°С, котел автоматически отключается. Поверхность древесины начинает остывать, а влага изнутри поступать к более сухим участкам. За весь период сушки отключение и повторный запуск происходит множество раз, при этом влага вытягивается равномерно.
В сушилках с контактным нагревом тепло передается материалу посредством термоактивных пластин, которые укладываются в штабель. Пластины греются либо водой, либо электроэнергией.
Внешний вид
Инфракрасная сушилка
- это комплект тонких термоактивных кассет, которые укладываются в штабель пиломатериалов в определенной последовательности и подключаются к источнику питания. Штабель, подготовленный для просушки, накрывается материалом с отражающим слоем, чтобы конденсат стекал вне штабеля. Процессом сушки управляет терморегулятор, ответственный за поддержание заданной температуры. Оборудование компактно и удобно в использовании, при необходимости может быть легко перевезено с места на место в багажнике легкового автомобиля
Вакуумная сушилка
представляет собой герметичную камеру из нержавеющей стали, выполненную в форме цилиндра или параллелепипеда. Камера первого типа плотно закрывается дверцей, второго - накрывается резиновой мембраной в металлической рамке.
В сушилках с контактным нагревом доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с нагревательными пластинами. При использовании в качестве теплового агента горячей воды, ее циркуляцию в пластинах обеспечивает водяная помпа. Нагрев воды производится бойлером, а вакуум создается жидкостной вакуумной помпой.
В цилиндрические камеры большого объема загрузка материала производится по рельсовому пути, который монтируется внутри и снаружи.
Размер и вес
Удобством инфракрасных сушилок
являются их небольшие габариты и вес. Одна термоактивная кассета имеет размер 1230x650x1,5 мм, то есть представляет собой тонкую пластину небольшой площади. Вес кассеты составляет 5,7 кг. А стандартный набор для сушки 1 м³ пиломатериала включает в себя 12 кассет общим весом 69 кг. С обрешеткой, щитом управления и кабельной разводкой вес оборудования не превышает 130 кг. Его транспортировка не требует использования спецтехники.
Вакуумная
пресс-сушилка даже с небольшим объемом загрузки имеет значительно больший размер и вес. Так, агрегат в форме параллелепипеда с объемом загрузки 4 м³ имеет размеры 4800x1700x2005 мм и весит без алюминиевых пластин 2300 кг. Размер нагревательной пластины равен 4000×1400 мм. Для перевозки такого оборудования потребуется железнодорожный или автомобильный контейнер.
Автономность работы
ИК-сушилка работает полностью в автономном режиме. Установив и подключив оборудование правильно, не придется производить дополнительный контроль рабочих параметров. Потребуется только задать режим сушки, исходя из качества исходного материала, а в дальнейшем за поддержанием заданной температуры будет следить терморегулятор.
Процесс сушки в вакуумной камере также автоматизируется, но в данном случае используется более сложная автоматика, так как нужно следить за параметрами теплоносителя (при его наличии) и давлением. В некоторых видах сушилок процесс можно вести в ручном режиме. В большинстве моделей предусмотрена индикация аварийного состояния, которая активируется при превышении температуры, снижении степени вакуума, изменении параметров теплоносителя и т.п.
Время сушки
Время сушки зависит от используемой древесины и ее первоначального уровня влажности. Процесс сушки сосновой доски до влажности 8% с использованием инфракрасного
оборудования может длиться от 3 до 7 суток. Чем тоньше доски, тем быстрее они сохнут.
В разных типах вакуумных сушилок временные показатели немного отличаются, но в среднем время сушки сосновой доски с начальной влажностью 50% до итоговой влажности 8% длится 16-18 часов.
Объем загрузки
ИК-кассеты можно использовать для сушки любого количества пиломатериалов.
Вакуумные камеры предлагаются с разных объемом загрузки: от 4 до 20 м³.
Источник питания
Инфракрасные кассеты подключаются через щит управления к сети 220 В, так же подходит напряжение 380В.
Вакуумные камеры требуют подключения к электросети с напряжением 380 В.
Мощность и потребление электроэнергии
Максимальная мощность инфракрасной сушилки - 3,3 кВт/м³. За время сушки 1 м³ пиломатериала расходуется от 200 до 400 кВт*ч электроэнергии.
Средняя потребляемая мощность вакуумных камер составляет 15-37 кВт. К сожалению, на рынке нередко встречаются камеры с поистине фантастическими затратами электроэнергии - от 50 кВт/м³.
Цена
Цена - весомый аргумент при покупке оборудования.
Цены на ИК-сушилки ФлексиХИТ весьма доступны:
- набор для сушки 1 м³ трехметровой доски - 59 288 руб.;
- набор для сушки 1 м³ четырехметровой доски - 69 329 руб.;
- набор для сушки 1 м³ шестиметровой доски - 70 007 руб.
Цены на вакуумные камеры отечественного производства колеблются в пределах 500 тыс-1,5 млн рублей, импортное оборудование стоит в 3-4 раза дороже.
Выводы
ИК-сушилки
просты в применении, могут быть использованы на производстве и в быту, подходят для сушки любого объема пиломатериала и имеют демократичную цену.
В вакуумных камерах древесина сохнет быстро и равномерно, не деформируется и даже выравнивается, ее цвет остается неизменным. Но ввиду высокой стоимости и больших энергозатрат применять их целесообразно в основном для сушки дорогих пород древесины.
Плюсов в этом методе больше. Применение вакуумной сушки позволяет избежать разрушения пиломатериалов, их растрескивания, коробления или других возможных дефектов. При этом кусок дерева просохнет равномерно вне зависимости от его толщины и длины. На это уйдет сравнительно меньше времени, ведь испарение влаги из дерева в условиях разреженной среды происходит очень быстро.
Необходимое для этого оборудование легко перевозить и монтировать, так что применять его можно в самых разных местах, даже непосредственно на вырубке леса.
Однако техника для вакуумной сушки стоит дорого, поэтому малые предприятия и домашние хозяйства почти никогда не могут себе ее позволить. Несмотря на малый объем камер (до 10 кубометров), устройство потребляет много электроэнергии. Пожалуй, этим ограничиваются его недостатки.
Профессиональная сушка
Корпус профессиональной камеры для сушки древесины производится из нержавеющей стали. Для полной герметизации его верх покрывается эластичной резиной, оформленной в рамку из металла. Внутри устанавливаются датчики для измерения влажности.
Специалист управляет камерой снаружи – необходимое для этого оборудование ставят в отдельный тамбур. Обязательно наличие вакуумной помпы, мощности которой хватит на откачку воздуха и скопившегося конденсата.
Для прогревания используются алюминиевые радиаторы (в виде пластин) с водой, которую греют при помощи бойлера снаружи камеры. Из-за отсутствия сложных элементов управлять такой машиной просто.
Для контроля над процессом используются датчики температур и вакуума. Если что-то пойдет не так, то специалист отследит это по показаниям на мониторе.
Но профессиональное оборудование стоит дорого – за камеру среднего объема придется заплатить сумму от 3 миллионов рублей. Зато оно справляется с сырым деревом всего за две недели, в то время как при естественной сушке древесина сохнет годами.
Конкретный срок высушивания зависит от типа и состояния древесины:
- доски из свежесрубленного дуба будут сохнуть около месяца, а свежего сруба и тонкого распила – 15 дней;
- влажные (30%) дубовые доски сушатся от 16 дней, но в тонком варианте (25 мм) – чуть больше недели;
- доски из только что срубленной сосны сохнут 8 суток, а меньшей влажности (30%) – всего 6 дней;
- строительный брус с размерами меньше 150 х 200 мм и влажностью 65% высохнет за 12 дней, однако толстые виды (200 х 300 мм) – примерно 21 сутки.
Время также варьируется из-за различий в настройках приборов для разных пород. Одни породы выносливы, а другие следует обрабатывать в щадящем режиме, постепенно, не спеша.
Работа вакуумной сушилки
Вакуумная сушка древесины делится на несколько этапов. Сначала древесину загружают внутрь камеры. При этом пиломатериалы размещают послойно между алюминиевыми пластинами для нагревания. Специалист настраивает параметры сушки (температуру и давление). Это необходимо для работы с разными породами дерева, после чего можно включать устройство. При сушке давление поддерживается на одном уровне, а температура может меняться.
Обратите внимание! На стадии прогрева используется обычное давление, вакуумная помпа отключена. Это необходимо для предотвращения появления дефектов.
Когда древесина нагревается до необходимой температуры, включают вакуумную помпу. Она удаляет воздух из сушильной камеры, тем самым создавая нужное давление. Влага в древесине перемещается от центра к внешним слоям. Так как при этом материал увлажняется, использовать дополнительные средства не требуется. Равномерное распределение влаги спасает древесину от порчи.
Вышедшая на поверхность материала влага испаряется из-за высокой температуры, оседает на стенках корпуса и выводится помпой.
Вакуумная среда ускоряет этот процесс, ведь испарение начинается уже при температуре в 40 градусов – этого бы не случилось при обычном давлении. Окружающий древесину воздух никогда не нагревают до температуры больше 70 градусов. Верхнее резиновое покрытие камеры при откачивании втягивается внутрь и давит на доски, создавая своеобразный пресс.
Завершающий этап – кондиционирование. Его применяют только после достижения древесиной необходимой влажности. Нагревание приостанавливают, но вакуумную помпу не отключают. Дерево постепенно остывает, продолжая находиться под прессом, который необходим для предотвращения изменений в форме материала. Когда температура становится комнатной, помпу отключают и достают древесину из устройства.
Оборудование помещения своими руками
Вакуумная сушилка для древесины, сделанная своими руками, обойдется дешевле, чем покупка профессионального устройства. Для этого потребуется выделить камеру и обустроить ее источником тепла и вентилятором.
Использование недорогой тепловентиляции вместо мощного насоса – основный пункт экономии. Поэтому установить агрегат лучше в просторном помещении. Оно должно быть проветриваемым, чтобы воздух внутри корпуса мог постоянно обновляться, крытым и достаточно сухим, иначе дерево может заразиться плесенью или другими болезнями.
Камера
Самый хороший вариант корпуса для – железный конвейер. Дешевле использовать бывший в употреблении (их активно используют на железной дороге), но придется побеспокоиться о его чистоте.
Для дела подойдет контейнер для морских транспортировок, нужно лишь поискать более герметичную модель. А также можно использовать старый металлический лом и сварить камеру самостоятельно. Это самый экономный вариант.
Для сохранения внутреннего тепла стены надо утеплить пенопластом и отделать вагонкой. Лучше приобрести специальный утепляющий материал для отражения, но можно использовать фольгу или пенофол, при этом второй вариант предпочтительнее.
Оборудование
Когда камера готова, приступают к сборке и установке нагревательного прибора и вакуумного насоса. Отопительную систему сушилки нужно монтировать отдельно от общего отопительного контура, ведь она должна стабильно и независимо функционировать. Подбирают радиатор, способный нагревать воду до 65-90 градусов.
Важно! Чтобы тепло при сушке распределялось равномерно, потребуется установить вентилятор.
Это обязательный этап, так как неравномерный нагрев портит качество древесины. При собственноручном строительстве сушилки уделяют большое внимание пожарной безопасности.
Для облегчения загрузки дерева нужна система погрузки. Так, можно использовать тележки на рельсах или вилочный погрузчик. Сырье можно сушить как на полках, так и прямо на полу. Если важна сохранность древесины, то необходимо установить датчики температур, что поможет контролировать процесс. Это особенно важно для дорогих пород дерева. Если конструкция построена правильно, то температура в камере будет меняться равномерно.
Нет ни единого деревообрабатывающего предприятия, которое сможет обойтись без процедуры сушки древесины. Чтобы предотвратить возникновение разных дефектов, принято использовать специальную технологию сушки дерева в сушильной камере. Если вы самостоятельно хотите заниматься производством изделий из дерева, вам тоже понадобится сушильная камера для сушки древесины. Сегодня мы поговорим, как правильно её сделать.
Необходимость сушки древесины
Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот материал, который оставил ему его дед.
Важность правильно высушенной древесины - колоссальна! К примеру, если деревянная мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!
Если дверь в дом сделана из чрезмерно пересушенной древесины, то она набухнет со временем, и не сможет закрываться! Если набрана филёнка двери из заготовок, что неравномерно высушены по объёму, то она может лопнуть или её покоробит! Поэтому все заготовки из дерева рекомендуется сушить. К тому же сушка предохраняет материал от поражения дереворазрушающим грибком, предупреждает размеро- и формоизменяемость дерева, улучшает физические и механические свойства древесины.
Сушка древесины является длительной, сложной и дорогостоящей процедурой. Дерево по традиционным технологиям нагревают перегретым паром или горячим воздухом. Просушенную древесину можно перевозить и хранить дольше. К тому же в процессе эксплуатации она не деформируется. Сушку досок производят в паровых камерах, где исключена возможность внутреннего повреждения.
Понятие влажности древесины
Для полного восприятия сути сушильного процесса стоит немного окунуться в теорию. Процедура удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы. Влага может находиться в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях, называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках - связанной внутриклеточной.
Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда стенки клеток отличаются максимальной влажностью при соприкосновении с жидкой влагой, называют пределом их насыщения. Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.
Зависимо от назначения заготовок из дерева, древесину принято высушивать по-разному. Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или музыкальных инструментов).
Транспортная влажность составляет 18 - 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую пору. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.
Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) должна иметь влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, выдерживают колебания по влажности от 8 до 15 %.
Влажность мебельная, зависимо от уровня изделия и использования цельной или клееной древесины, составляет 8 ± 2%, потому что именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристика для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.
Режимы сушки древесины
Зависимо от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В мини сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.
Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:
- Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
- Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
- Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.
По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что предусмотрен по режиму.
Высокотемпературные режимы предусматривают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяют, зависимо от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, что идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.
Понятие сушильной камеры
Камерная сушка является основным способом сушки древесины. Сушильные камеры требуются для высушивания хвойных и лиственных пород дерева до разных категорий качества. Одной из самых популярных и экономичных методик искусственного обезвоживания пиломатериалов является сушка, когда из дерева выводят связанную и свободную влагу с помощью подвода к влажному дереву тепла горячим воздухом и уноса испаренной лишней влаги увлажнившимся и частично охлажденным воздухом.
Сушильная камера представляет из себя полностью готовую установку, что оснащена всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, что широко используются в промышленности. Камера может быть полностью сделана из монолитного железобетона. Её стенки можно выложить из полнотелого красного кирпича, а перекрытие — из монолитного железобетона.
Если используется несколько сушек, их зачастую объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. Зависимо от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.
Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться такими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, что проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.
Оборудование для сушильной камеры для древесины делится на основное и дополнительное. К основному причисляют вентиляторную систему, систему теплоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции и увлажнения, к дополнительному относят дверной утепленный и психрометрический блок, подштабельные тележки, электромотор привода вентилятора.
Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика способна поддерживать на заданном уровне влажность и температуру среды в сушилке. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность - посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.
В системе управления сушкой древесины могут быть предусмотрены возможности дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модуля и использоваться газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.
Виды сушильных камер
В реальной жизни принято использовать следующие виды сушильных камер. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов - туннельные и камерные.
Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого - опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 - 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилен и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.
Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных и вакуумных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.
Конденсационная сушильная камера отличается от предыдущих тем, что влажность, которая возникает в воздухе, конденсируется на специальных охладителях и выходит из процесса сушки вода. Коэффициент полезного действия подобного процесса большой, но цикл длинный, потому что приборы не работают с большой температурой, а также значительны суммарные потери тепла. Конденсационная камера подходит преимущественно для сушки небольших объёмов древесины, или для сушки плотной породы дерева - дуба, бука или ясеня. Большое преимущество таких камер в том, что не нужна котельная, цена сушильной камеры для древесины и себестоимость сушки получается меньше.
Сушильные камеры также классифицируются по методу циркуляции и характеру используемого сушильного агента, типу ограждения и принципу действия. Сушильные камеры периодического действия характеризуются тем, что они могут загружаться полностью для одновременной просушки всего материала, а режим сушки древесины изменяется во времени, в данный момент оставаясь одинаковым для всей камеры.
По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией - устарелые, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильного агента камеры газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.
Процедура сушки древесины
Предварительно до проведения сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Для начала нужно провести расчет сушильной камеры для древесины. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию. Уровень насыщенности среды должен быть для материала с начальной влажностью больше 25% 0,98 - 1, а для дерева с влажностью меньше 25% - 0,9 - 0,92.
Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.
После предварительного прогрева принято доводить параметры сушильного агента сушки до первой ступени режима. Затем можно приступать к сушке пиломатериалов при соблюдении установленного режима. Влажность и температуру регулируют вентили на паропроводах и шиберы приторно-вытяжных каналов.
В процессе работы инфракрасной сушильной камеры для древесины в дереве возникают остаточные напряжения, которые можно устранить промежуточной и конечной влаготеплообработкой в среде увеличенной температуры и влажности. Обработке принято подвергать пиломатериалы, которые высушиваются до эксплуатационной влажности и подлежат механической обработке в дальнейшем.
Промежуточная влаготеплообработка совершается при переходе со второй ступени на третью или с первой на вторую при высокотемпературном режиме. Влаготеплообработке подвергают хвойные породы толщиной от 60 миллиметров и лиственные толщиной от 30 миллиметров. Температура среды в процессе тепловлагообработки должна быть выше на 8 градусов температуры второй ступени, но не выше 100 градусов, при уровне насыщенности 0,95 - 0,97.
Когда древесина достигнет конечной средней влажности можно проводить конечную влаготеплообработку. В данном процессе поддерживают температуру среды на 8 градусов выше последней ступени, но не выше 100 градусов. По окончании конечной влаготеплообработки дерево, прошедшее сушку, нужно выдержать в камерах на протяжении 2 - 3 часов при параметрах, что предусмотрены последней ступенью режима. Затем сушильную камеру останавливают.
Изготовление сушильной камеры
Если вы решили изготавливать изделия из дерева собственноручно, то сушильная камера для дерева вам просто необходима. Однако при строительстве сушилки соблюдать все требуемые нормы. Вам понадобиться камера, вентилятор, утеплитель и нагревательный прибор.
Выстройте сушилку или выделите отдельное помещение, одна стена и потолок которой будут выполнены из бетона, а прочие стены - из древесины, которые нужно утеплить. Для этого принято создавать несколько слоев: первый из них представляет собой пенопласт, второй - деревянные доски, которые заранее принято обворачивать в фольгу.
После этого следует установить нагревательный элемент, который можно изготовить в виде батарей. В батареи воду необходимо подавать из печки, в которой она будет нагреваться до 60-95 градусов по Цельсию. Желательно непрерывно обеспечивать циркуляцию воды с помощью водяных насосов в нагревательном элементе. Также в самодельной сушильной камере для древесины следует разместить вентилятор, который способствует распределению по всей комнате теплого воздуха.
Подумайте, каким способом будет загружаться древесина в сушильную камеру. Одним из вариантов загрузки может быть рельсовая тележка. Чтобы регулировать влажность и температуру в помещении сушильной камеры, нужно использовать в рабочей зоне соответственные термометры - влажный и сухой. Предусмотрите внутри сушилки полки для увеличения рабочего пространства.
В процессе сушки пиломатериала не допускается резкая смена в рабочем помещении температуры, в противном случае это спровоцирует то, что древесина покоробится или в ней возникнут трещины. При возведении сушильной камеры крайне важно соблюдать противопожарные требования. Поэтому в непосредственной близости от сушилки в обязательном порядке установите огнетушители.
И напоследок запомните, что вместо нагревательного элемента в домашних условиях можно использовать электроплитку на две конфорки. Утеплить стены сушильной камеры своими руками можно при помощи деревянной стружки. Можно использовать вместо фольги в камере пенофолом, который способен обеспечить хорошее отражение от поверхности теплоты. В такой сушилке древесина сушится предварительно за 1-2 недели.