17. Виды, свойства и параметры агентов гто древесины. Процессы изменения их состояния. Приборы и способы (аналитический и графический) определения параметров агентов гто
 Скачать 150.5 Kb.
|
|
23. Понятие - «режим сушки». Категории режимов сушки. Влияние режима сушки на свойства древесины. Структура режима сушки для камер периодического и непрерывного действия. Режимом сушки принято называть расписание состояния сушильного агента в процессе сушки. Рациональный режим сушки должен обеспечивать минимальную длительность процесса при соблюдении качества материала, соответствующего его назначению. Категории качества сушки: первая (I) категория—сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая особо точную механическую обработку и сборку деталей и узлов наиболее квалифицированных изделий (музыкальные инструменты, точные приборы, спортинвентарь и т. п.); вторая (II) категория—сушка до эксплуатационной влажности, обеспечивающая точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных изделий (мебель, столярно-строительные изделия, внутреннее оборудование пассажирских вагонов и судов и т. п.); третья (III) категория—сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов для менее квалифицированных изделий деревообработки (тара, товарные вагоны, строительный погонаж и т. п.); нулевая (0) категория—сушка товарных пиломатериалов до транспортной влажности. Низкотемпературные процессы: мягкие режимы при которых полностью сохраняются прочность и естественный цвет древесины; нормальные режимы, при которых сохраняется прочность, но возможно незначительное изменение цвета; форсированные режимы, при которых сохраняется прочность на изгиб, растя-жение и сжатие, но на 15—20 % сни-жается прочность на скалывание и сопротивление раскалыванию с возможным потемнением древесины. Режимы высокотемпературного процесса (температура выше 100 °С) обеспечивают наиболее интенсивную сушку, но их использование связано с существенным снижением прочности и заметным потемнением древесины. Режимы низкотемпературного про-цесса сушки в воздушных и паро-воздушных камерах периодичес-кого действия. Эти режимы предус-матривают ступенчатое изменение параметров воздуха в зависимости от влажности древесины в камере. Влажность, при которой переходят со сту-пени на ступень, называют переход-ной. Процесс заканчивают при дос-тижении древесиной заданной конеч-ной влажности. Построение режимов этой группы различно для древесины хвойных и лиственных пород. Режимы высокотемпературного процесса. Предусматривается двухступенчатая структура режимов с одной переходной влажностью (20%), что связано с относительно малой продолжительностью сушки. В отдель-ных случаях можно повышать переходную влажность (до 25%), если при этом сохраняется целостность древесины.Режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия. Состояние сушильного агента, воздействующего на древесину в про-цессе сушки, изменяется не путем ступенчатого повышения температуры и снижения степени насыщенности по всему объему камеры, а путем перемещения штабелей от загрузочного конца камеры, где стабильно поддерживается высокая степень насыщенности, к разгрузочному концу, где степень насыщенности существенно ниже 24. Камеры периодического действия. Назначение камер. Реализуемые режимы. Принцип работы камеры периодического действия. Назначение, характеристика основных узлов камеры. Камеры периодического действия представляют собой помещения различных размеров, в которые через двери загружаются штабеля и по истечении определенного времени извлекаются из него через туже дверь. В этих камерах процесс сушки составляет полный цикл: загрузка штабелей; сушка п/м до заданной конечной влажности; выгрузка штабелей п/м из камеры. Классификация камер: 1 По способу циркуляции сушильного агента:- с естественной циркуляцие,- эжекционные,- с побудительной циркуляцией, осуществляемой вентиляторами. 2 По направлению циркуляции сушильного агента:-с поперечной вертикальной,-с поперечной горизонтальной циркуляцией 3 По способу нагрева сушильного агента -паровоздушные (с калориферами),-с аэроди-намическим нагревом (без калориферов) Режимы сушки: Режим сушки в камерах периодического действия в руководящих технических материалах по технологии камерной сушки п/м задается параметрами: температурой, психрометрической разностью и относительной влажностью сушильного агента. Режимы сушки делятся на низкотемпературные (менее 100ºС) и высокотемпературные (больше 100 ºС). По температурному уровню режимы сушки разделяют на четыре категории: мягкий (М), нормальный (Н), форсированный (Ф), высокотемпературный (В). М, Н, Ф – низкотемпературные режимы. При сушки древесины мягкими режимами полностью сохраняется цвет и физико-механические свойства древесины. При сушки нормальными режимами сохраняются все физико-механические свойства древесины, но древесина темнеет до светло-коричневого цвета и выплавляется смола. При сушке форсированными режимами древесина темнеет до темно-коричневого цвета, прочность на скалывание уменьшается на 15%. При сушке высокотемпературными режимами древесина сильно темнеет, прочность на скалывание снижается на 25-30%. Режимы М, Н, Ф реализуются в паровоздушных и воздушных камерах, режимы В – в камерах, работающих на перегретом паре. Принцип работы камеры периодического действия (на примере камеры “KATRES KSRD 1-6.5 N”). Сушильная камера периодического действия KATRES KSRD 1-6.5 N это паровоздушная камера с побудительной циркуляцией сушильного агента при помощи вентилятора. Она предназначена для сушки пиломатериалов любых древесных пород и сечений мягкими и нормальными режимами. Она вмещает в себя 2 штабеля 1500×2400×6000 мм и выпускается поштучно. Циркуляция агента сушки осуществляется от осевого вентилятора серии У-12 №6. Мощность электродвигателя до 10кВт, частота вращения до 1000об/мин. В одной камере сушилки установлено 3 вентилятора. Штабель формируют размером 1500×2400×6000. Конструкция вентилятора предусматривает реверс с помощью прибора КЭП-12У, что позволяет попеременно направление воздушного потока, тем самым, обеспечивая равномерное распределение агента сушки по ширине штабеля. В качестве нагревательных устройств, применяют секции калориферов из биметаллических труб. Автоматическое регулирование процесса сушки основано на принципе регулирования температуры и психометрической разности. Так же камера содержит приточно-вытяжные трубы с шиберами, экраны калорифера и вентилятора, увлажнительные трубы, подводящую и отводящую трубы. 25. Камеры непрерывного действия. Классификация. Назначение камер. Реализуемые режимы. Принцип работы камеры (на примере одной из современных камер). Назначение, характеристика основных узлов камеры. В камере непрерывного действия состояние воздуха изменяется по ее длине, оставаясь в каждой точке сушильного пространства постоянным во времени. Камеры НД специализируются до транспортной влажности (18%-20%). Камеры непрерывного действия представляют собой туннели, вмещающие 6 – 18 штабелей. Классификация камер НД. -Противоточные камеры – штабель сырого материала, загружаемый в камеру попадает в среду повышенной степени насыщенности. В ходе процесса он периодически перемещается на новые места, в среду с более высокой температурой и низкой степенью насыщенности. Поскольку материал перемещается навстречу движению воздуха, такие камеры и получили название противоточные.-Камеры с продольной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией – штабель занимает все поперечное сечение сушильного пространства, а материал уложен со шпациями.-Камера с продольной штабелевкой и зигзагообразной циркуляцией – материал уложен без шпаций. При перемещении штабеля с одного места на другое поток воздуха меняет свое направление относительно материала, т.е. реверсируется.-Камера с поперечной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией – штабель занимает всю площадь поперечного сечения камеры, но материал уложен без шпаций.-Камеры с поперечной циркуляцией – в этих камерах предусматривается сезонное регулирование состояния воздуха. Камеры непрерывного действия используют для сушки пиломатериалов хвойных и мягких лиственных пород (береза, осина) и только до транспортной влажности; на предприятиях большой мощности (производительность от 40 000 до 100 000 м3 в год и более).Особенности камер НД -Отсутствие устройств, для снятия остаточных внутренних напряжений. -Необходимость наладки каждой камеры на сушку пиломатериалов только одной породы и толщины -Использование в качестве сушильного агента только влажного воздуха. Режимы сушки в камерах НД. Режимы сушки в камерах НД задаются сле-дующими параметрами: tс1 , Δt1, φ - для разг-рузочного конца камеры, Δt2 - для загрузо-чного конца камеры. В камерах НД реалии-зуются режимы М.Н,Ф. Маркировка режимов: 1-М, 12-Н. Режимы с 1 по 7 сушка до транс-портной влажности, с 8 по 14 –до влажности 10-12%. Режимы с 1-по7 сушка до Wк =18 -22%, с 8 по 14 до Wк =10 -12%. Особенности сушки лиственничных п/м в камерах НД: на загрузочном конце камеры Δt = 0 ;1 0С для этого: а) на сушку должны поступать только свежераспиленные п/м; б) в камере д.б. смонтированы увлажнительные трубы, либо вместимость камеры д.б. не менее 12 штабелей. Принцип работы камеры НД «Валмет-1». Воздух осевыми вентиляторами через пластинчатые калориферы направляется в сухой конец камеры, проходит через все штабеля и по циркуляционному каналу возвращается в вентилятор. Камера имеет существенные конструктивные особенности, обусловленные тем, что она предназначена для сушки пиломатериалов при пониженной (40-55ºС) температуре. Эти особенности касаются привода вентиляторов и системы воздухообмена. Вентиляторы приводятся непосредственно от электродвигателей, расположенных внутри циркуляционного канала. Воздухообмен камеры с атмосферой происходит через воздухообменный аппарат – рекуператор. Свежий воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого вентиляторами, через отверстие в корпусе рекуператора, проходит через смонтированные в нем теплообменные трубки и поступает в камеру через приточную трубу. Отработавший воздух вспомогательным вентилятором отсасывается из камеры через заборную трубу, омывает теплообменные трубки рекуператора, подогревая при этом свежий воздух, а затем выбрасывается через выхлопную трубу в атмосферу. Теплоснабжение калориферов в камерах «Валмет» для более плавного регулирования температуры делают не паровым, а пароводяным. Через калорифер циркулирует вода, нагреваемая паром в теплообменнике. Основные элементы камер
В рециркуляционном канале размещены: калориферы, вентиляторы, приточно-вытяжные трубы, психрометры, обтекатель. В сушильном пространстве размещены: штабели, транспортные устройства камеры, экраны. 26. Контрольно-измерительная аппаратура систем управления процессом сушки пиломатериалов. Принципы регулирования работы технологического оборудования (циркуляционное, тепловое, воздухообменное и увлажнительное) в камерах периодического и непрерывного действия. Регулированием сушильного процесса называют такой способ управления определенными параметрами сушки (температурой и степенью насыщенности сушильного агента, влажностью древесины и внутренними напряжениями в ней), при котором эти параметры стремятся приобрести некоторое установленное заранее значение. В сушильных установках с паровым или водяным обогревом, где состояние среды определяется двумя параметрами, температура агента сушки регулируется воздействием на паровые вентили и клапаны. Степень насыщенности регулируется изменением кратности воздухообмена сушилки с атмосферным воздухом посредством шиберов и задвижек на приточных и вытяжных каналах Перекрытие приточно-вытяжных каналов вызывает повышение за счет воды, испаряющейся из материала. В недостаточно герметичных установках для повышения степени насыщенности впускают пар непосредственно в сушильное пространство через увлажнительные трубы. В газовых сушилках состояние среды регулируется воздействием на шиберы и задвижки, перекрывающие каналы для доступа в камеру смешения горячих топо-чных газов, отработавшей смеси и свежего воздуха. Для повышения температуры увеличивают подачу газа из топки. Для повышения степени насыщенности умень-шают доступ свежего воздуха и увеличивают подачу отрабо-тавшей смеси на рециркуляцию. В установках с электрическим обогре-вом температура регулируется включением и выключением питания электронагрева-телей рубильниками или магнитными пускателями. При ручном регулировании оператор непосредственно воздействует на регулирующие органы (вентили, шиберы, рубильники) таким образом, чтобы поддерживать заданное состояние среды. При автоматическом регулировании воздействие на регулирующие органы осуществляется специальными исполнительными механизмами в зависимости от сигналов чувствительного элемента (датчика), которые поступают и обрабатываются контроллером системы автоматического регулирования. Необходимо иметь в виду, что система автоматического регулирования независимо от ее типа будет эффективной только в том случае, если установки, для которой она предназначена, удовлетворяют следующим основным требованиям: - ограждения установки должны быть герметичны, а ее тепловое и циркуляционное оборудование находиться в исправном состоянии; - снабжение установки тепловой энергии должно быть стабильным и бесперебойным; в частности, при паровом теплоснабжении давление пара на входе в установку не должно опускаться ниже 0,3 МПа и колебаться на величину более ±0,1 МПа; - скорость циркуляции агента сушки по материалу не должна быть ниже 1 м/с. Для регулирования состояния среды по одному параметру применяют автоматические регуляторы температуры. Особенности взаимосвязей между параметрами воздуха дают возможность и для регулирования состояния среды по двум параметрам применять только температурные регуляторы, один из которых реагирует на изменение температуры, а второй — на изменение предела охлаждения. Второй датчик при этом снабжают увлажнительным чехлом аналогично смоченному термометру психрометра. В качестве смоченного термометра может использоваться специальный набор термопар или датчик-измеритель влажности воздуха. Каждый автоматический регулятор температуры имеет следующие основные элементы: датчик температуры, регулирующий прибор, исполнительный механизм и задатчик (устройство задания величины регулируемой температуры). Датчик измеряет температуру и выраба-тывает сигнал, поступающий на вход регу-лирующего прибора. В регулирующем прибо-ре в зависимости от сигналов датчика и задат-чика вырабатывается управляющее воздейст-вие на исполнительный механизм. В свою очередь исполнительный механизм воздейст-вует на регулирующие органы (вентили, клапаны, шибера). Различают регуляторы прямого (РДП) и непрямого (РНД) действия. РДП работают от энергии регулируемой сре-ды. Область их применения очень ограничена вследствие малой точности регулирования. Более распространены РНД, у которых воздействие сигнала датчика на регулирующий орган осуществляется через усилители мощности. Для перемещения регулирующего органа используется энергия дополнительного источника питания. Для РНД наиболее целесообразно применять электрические датчики температуры. Системой автоматического регулирования САР называют совокупность объекта регулирования и автоматического регулятора, которая предназначена для поддержания регулируемой величины, например температуры t, равной заданному значению t0. В ходе процесса сушки пиломатериалов необходимо поддерживать температуру и степень насыщенности агента сушки на каждом этапе. Поддержание сводится к автоматической регулировке параметров агента сушки по заданному закону (режиму сушки) в зависимости от времени или состояния древесины. Системы, в которых t0 = (), где () – известная функция времени, называют системами программного регулирования. В настоящее время такие системы находят широкое применение в технологии сушки древесины. 27. Стадии технологического процесса сушки пиломатериалов в камере периодического действия (последовательность технологических операций). Назначение технологических операций, выполняемых в камере при сушке. 1 Подготовительные операции: -осмотр камеры; -формирование суш. штабеля; -загрузка(автопогрузчик, подъемно-транспортное устройство). 2 Сушка п/м: -начальный прогрев; -сушка п/м;- влаготеплообработка; -подсушивание; -определение качества сушки п/м; -кондиционирование; -охлаждение п/м. 3Выгрузка. 4Технологическая выдержка -остывание п/м; -подсортировка штабелей (по толщинам или породам)перед разборкой. 5Разборка сушильного штабеля.-разборка суш. штабеля; -возврат тележек, прокладок на участок формирования суш. штабеля. Набор операций в камерах период. действия зависит от требуемого качества сушки. Начальный прогрев проводится для того, чтобы подготовить древесину к сушке, т.е. прогреть древесину по толщине и заставить влагу двигаться. Для начального прогрева перед сушкой в камере должны быть созданы высокая степень насыщенности среды при повышенной температуре. Для этого в камеру подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. Продолжительность начального прогрева для мягких хвойных пород принимаем 1,5 ч. на каждый сантиметр толщины. Для бука и лиственницы время прогрева увеличиваем на 50%. Измерение влажности. Применяются весовой (прямой) и электрический способ, основанный на зависимости электрических свойств древесины от ее влажности. Влаготеплообработка для снятия остаточных напряжений осуществляется подачей в камеру пара через увлажнительные трубы. Различают конечную обработку, проводимую при достижении древесиной заданной конечной влажности, и промежуточную обработку, назначаемую при переходе на последнюю ступень режима сушки. Необходимая продолжительность влаготеплообработки определяется многими переменными факторами (параметрами внешней среды, теплопроводностью и герметичностью ограждений камеры, давлением пара и др.). По окончании влаготеплообработки в течение 1—4 ч, в зависимости от толщины сортиментов, увлажненную поверхность древесины подсушивают при психрометрической разности последней ступени режима, после чего проверяют показатели качества сушки. Если древесина отвечает предъявляемым к ней требованиям, ее охлаждают в камере до 30—40 °С при выключенных калориферах и открытых приточновытяжных каналах, а затем выгружают. Если же пиломатериалы просушены недостаточно качественно, например имеют недопустимые отклонения конечной влажности (что бывает чаще всего), проводят так называемую кондиционирующую обработку с целью выравнивания влажности. При кондиционирующей обработке в камере поддерживается состояние среды, обеспечивающее снижение влажности недосушенных и увлажнение пересушенных сортиментов. |