автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Процесс сушки сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. ОБЗОР РЕЖИМОВ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА

В РЕГУЛЯРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ.

2.1. Тепломассообмен и его закономерности в конвективном процессе сушки

2.2. Теоретическое обоснование и применение регулярного теплового режима в конвективном процессе сушки древесины.

2.3. Теоретическое изложение уравнения продолжительности процесса сушки в регулярном тепловом режиме на основе физических величин для низкотемпературного процесса сушки

3. ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В РЕГУЛЯРНОМ

ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ.

3.1. Создание режимов сушки древесины в регулярном тепловом режиме

3.2. Экспериментальные исследования

3.3. Применение регулярного теплового режима для сушки пиломатериалов в промышленных условиях

3.4. Управление процессом сушки древесины в регулярном тепловом режиме . '

3.5. Создание форг^лы расчета продолжительности сушки с применением метода имитационного моделирования.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССА СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

В РЕГУЛЯРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ.

Актуальность темы. В соответствии с социально-экономическими задачами на одиннадцатую пятилетку и восьмидесятые годы в проекте ЦК КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" изложена программа, предусматривающая интенсификацию производства, создание и освоение прогрессивных технологических процессов, повышение качества и технического уровня продукции [ij

Высокое качество и долговечность изделий из древесины нельзя обеспечить без широкого развития массовой сушки на высоком техническом уровне при большой требовательности к ее качеству, поэтому основным направлением техники и технологии сушки древесины является интенсификация процесса сушки и улучшение качества высушиваемого материала.

В рекомендациях Всесоюзной научно-технической конференции по сушке древесины (Архангельск, 1980 г.) отмечалось, что объемы сушки^несмотря на значительный их рост в последние годы, не в полной мере удовлетворяют потребности в сухих пиломатериалах.

Резкого повышения качества и количества высушенной пило-продукции можно достичь путем модернизации устарелых малопроизводительных сушильных камер, созданием новых высокопроизводительных сушильных камер и процессов сушки, а также обеспечением полного автоматического ведения процесса сушки. Поэтому решение вопросов, связанных с созданием высокопроизводительного режима сушки, позволяющего обеспечить полное автоматическое ведение процесса сушки, а также создание уравнения расчета продолжительности сушки, позволяющего вести процесс сушки по заранее заданной программе и сделать качественные расчеты при проектировании сушильных камер, имеет актуальное значение.

Цель работы» Цель настоящей работы - на основе теоретического анализа и экспериментальных исследований создать высокопроизводительный режим сушки сосновых пиломатериалов, позволяющий обеспечить полное автоматическое ведение процесса сушки, выявить закономерности и создать уравнение расчета продолжительности сушки данного процесса.

Научная новизна. Впервые применен способ сушки сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме. Получена зависимость между относительной влажностью сушильного агента и средней текущей влажностью сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме. Определена суммарная теплота испарения на один килограмм испаряемой влаги в зависимости от текущей влажности сосновых пиломатериалов при различных температурах смоченного термометра.

Практическая ценность работы. Разработанный процесс сушки сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме улучшает качество сушки, сокращает ее продолжительность, снижает расход тепловой и электрической энергии, позволяет по относительной влажности сушильного агента определить текущую влажность высушиваемых пиломатериалов. Процесс сушки полностью автоматизирован.

Регулярный тепловой режим может успешно применяться при сушке других материалов. Например, по данному способу при сушке пищевых продуктов-предложено и защищено авторское свидетельство № 936872.

Реализация результатов работы. Процесс сушки пиломатериалов в регулярном тепловом режиме внедрен на Ливанском ЭДСК ЛатвССР,

Таллинском мебельном комбинате "Стаццарт", Таллинской лыжной фабрике "Динамо", совхозе имени Ленина и колхозе "Адажи" Рижского района, Кишиневском ДОКе межколхозстроя и на других предприятиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технической конференции по проблемам деревообрабатывающей промышленности в г.Киеве в 1979 г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Дальнейшее совершенствование теории, техники и технологии сушки" в г.Чернигове в 198I г. и на ХХХШ, ХХХ1У, ХХХУ, ХХХУП и ХХХУШ научно-практических конференциях Латвийской сельскохозяйственной академии в г.Елгаве в 1978, 1979, 1980, 1982 и 1983 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 75 наименований, в том числе 65 на русском языке. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста, иллюстрирована 25 рисунками и б таблицами.

ОЕЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При проведении расчетов продолжительности процесса введена величина суммарной теплоты испарения, включающая в себя расход теплоты на испарение, нагрев древесины, агента сушки и свежего воздуха.

Суммарная теплота испарения при влажности 65 %9 в среднем, составляет 2570 кДж на один килограмм испаряемой влаги, а при влажности 15 % 7140 кДж, то есть в 2,8 раза больше.

2. Существенную роль при испарении влаги играют межмолекулярные связи между влагой и веществом древесины. Расход теплоты на испарение влаги при влажности 65 % составляет 2330 кДн на один килограмм испаряемо^ влаги, а при влажности 15 % - 6420 кДж, то есть в 2,75 раза больше.

3. При создании уравнения продолжительности процесса сушки для регулярного теплового режима применен метод имитационного моделирования. Уравнение продолжительности процесса сушки для сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме позволяет определить продолжительность сушки с наибольшей погрешностью ill %.

4. Для каждой толщины сосновых пиломатериалов и температуры смоченного термометра расчетным путем (с помощью формул расчета продолжительности сушки, количества испаряемой влаги и количества вновь подводимого свежего воздуха на один килограмм испаряемой влаги) определяют необходимое количество свежего воздуха в час и по полученным расчетным данным производят настройку системы воздухообмена.

5. При сушке сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме относительная влажность сушильного агента, независимо от температуры смоченного термометра, при одной и той же средней текущей влажности пиломатериалов одинакова и при \АI = 40 %9 = 74 %\ при 41 = 30 %, $ = 70 %; при = 20 %t

60%; при W= 8%, $ = 28 %.

6. На основе низкотемпературных режимов сушки согласно ГОСТ 19773-74 составлены режимы сушки сосновых пиломатериалов в регулярном тепловом режиме.

7. При применении регулярного теплового режима, то есть ведении процесса при постоянной температуре смоченного термометра и непрерывно подымающейся температуре сухого термометра, следует пользоваться рекомендациями по применению низкотемпературных (мягких нормальных, форсированных) режимов согласно ГОСТ 19773-74 и соответствующих им показателей смоченного термометра.

8. Регулярный тепловой режим при сушке пиломатериалов упрощает ручное и автоматическое управление процессом сушки. При этом обязательным условием является поддержание постоянного давления пара в магистрали перед сушильной камерой и настройка системы воздухообмена для конкретной толщины пиломатериалов по расчетным данным.

9. При сушке пиломатериалов в регулярном тепловом режиме снижается себестоимость сушки (по сравнению с низкотемпературным режимом) на 1,49 руб. на один кубометр.

1. Основные направления экономического и -социального развития

2. СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года.-М.: Политиздат, 1981, 95 с.

3. Программа КПСС. М.: Политиздат, 1969, 160 с.

4. Ананьин П.И., Петри В.Н. Высокотемпературная сушка древесины. М.: Гослесбумиздат, 1963, 127 с.

5. Бард И. Нелинейное оценивание параметров. М.: Статистика, 1979, 349 с.

6. Богданов Е.С. Автоматизация процессов сушки пиломатериалов. М.: Лесная промышленность, 1979, 176 с.

7. Бурко Л.В. Исследование и разработка метода контроля и регулирования процесса сушки древесины с учетом состояния высушиваемого материала. Автореф.канд. дис. М.: 1975, 29 с.

8. Бывших М.Д. Об автоматизации процессов сушки. Деревообрабатывающая промышленность,' 1961, Hp I, с.4-6.

9. Длин B.C., Коваль B.C., Петровский A.M. Оптимальные режимысушки пиломатериалов и заготовок лиственных пород. В кн.: Новое в технике и технологии деревообработки. Вып. 24, М., 1970, с.89-101 (УкрНИИМОД).

10. Дьяконов К.Ф., Богданов Е.С., Харитонов Т.Н. Анализ работывысокотемпературных металлических лесосушильных камер. Л.: ЛДНТП, 1966, 35 с.

11. Дьяконов К.Ф., Горяев А.А. Сушка древесины токами высокойчастоты. М.: Лесная промышленность, 1981, 168 с.

12. Калниньш А.И., Аболиньш Я.Т., Микит Э.А., Упманис К.К.

13. Ускоренная сушка древесины перегретым паром.

14. Труды Института лесохозяйственных проблем АН Латвийской ССР. Вып.10, 1955, с. 3-1I.

15. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954, 408 с.

16. Кравалис Ю.П. Определение средней текущей влажности пиломатериалов. Механическая обработка древесины, 1974, Hp.9, с. 10.

17. Кравалис Ю.П. Сушка пиломатериалов с постоянным подводомтепла в час. Рига: ЛатНИИНТИ, 1974, 4 с.

18. Кравалис Ю.П. Исследование процесса сушки пиломатериаловпри постоянном подводе тепла во времени, Автореф. канд.дис., Елгава, 1975, 18 с.

19. Кравалис Ю.П., Спаре Ю.Б. Унифицированные сушилки для пиломатериалов, режимы и аппаратура управления. -Рига, ЛатИНТИ, 1975, 64 с.

20. Кравалис Ю.П., Пагастс И.К. Сушильные камеры и режимы сушки пиломатериалов. Рига: ЛатНИИНТИ, 1979, 42 с.

21. Кречетов И.В. Сушка древесины топочными газами. М.-Л.:

22. Гослесбумиздат, 1961, 270 с.

23. Кречетов И.В. Пути автоматизации сушки пиломатериалов.

24. В кн.: Автоматизация процессов сушки в промышленности и сельском хозяйстве. М., 1963, с.116-126.

25. Кречетов И.В. Сушка древесины. М., Лесная промышленность,1972, 440 с.

26. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. М., Лесная промышленность, 1975, 400 с.

27. Кротов В.Г. Интенсификация процессов воздушной сушки пиломатериалов при невысоких температурах до транспортной влажности. Автореф.канд.дис., Свердловск, 1965, 22 с.

28. Кротов Л.Н., Ослонович В.Н. Сушка лиственных пиломатериаловв перегретом паре. В кн.: Сушка древесины. Труды Всесоюз.юбилейной науч.-техн.конф.тАрхангельск, ЦНИИМ0Д, 1968, с.207-213.

29. Кротов Л.Н, Сушка лиственных пиломатериалов. Деревообрабатывающая промышленность, 1969, Hp.9, с.1-2.

30. Кротов Л.Н. О режимах сушки пиломатериалов из лиственницыв камерах непрерывного действия. В кн.: Актуальные направления развития сушки древесины: Тез. докл.Всесогоз.конф., Архангельск, ЦНИИМОД, 1980, с. 72-74.

31. Лейтас A.M., Луке И.Ю. Комплекс программ для построения ианализа нелинейных многофакторных моделей по данным эксперимента. Рига: ЛатНИИНТИ, 1981, 4 с.

32. Лсопарский Л.О. Автоматическая коррекция программного регулирования процесса гидротермической обработки. Механизация и автоматизация производства, 1965, № 10, с.23-25.

33. Лурье М.Ю. Сушильное дело. М.: ГОНТИНКТП, 1938, 384 с.

34. Лыкова А.В., Бражник В.В. Исследование процесса сушки колбас с целью его интенсификации. В кн.: Дальнейшие совершенствования теории, техники и технологии сушки: Тез.докл.Всесоз.научн.техн.конф., секция 3. ВСНТО, 1981, с.46-47.

35. Лыков А.В. Теория сушки. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950,416 с.

36. Лыков А.В., Михайлов А.Ю. Теория тепло- и массопереноса.1. М., 1963, 535 с.

37. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М., 1967, 600 с.

38. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968, 472 с.

39. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1972, 560 с.

40. Микит Э.А., Упманис К.К. Интенсификация камерной сушки пиломатериалов. М.: Лесная промышленность, 1967, 100 с.

41. Микит Э.А., Стапран Я.В. Искусственная сушка пиломатериалов на предприятиях Латвийской ССР. Рига: ЛатИНТИ, 1970, 36 с.

42. Николов С., Виделов X. Наръчник по сушене на дървесината.1. София, 1979, 519 с.

43. Ослонович В.Н. Исследование высокотемпературной сушки пиломатериалов из девесины лиственницы. Автореф. канд.дис., Красноярск, 1968, 20 с.

44. Пижурин А.А. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке. М., Лесная промышленность, 1972. 317 с.

45. Пижурин А.А. Методика планирования экспериментов и обработки их резз^пьтатов при исследовании технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности. 3 части,-М., ШЛИ, 1972, 180 с.

46. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М., Химия, 1972, 493 с.

47. Романов В.Г., Батурин В.П. Измерение напряжений, возникающих в древесине при сушке. Труды СвердНИЙПДрева. Вып. б, 1971, с.95-99.

48. Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов.1. Архангельск, 1982, 93 с.

49. Селюгин Н.С. Сушка древесины. М.-Л.: Гослесбумиздат,1949, 536 с.

50. Серговский П.С. Гидротермическая обработка древесины.

51. М.: Гослесбумизда.т, 1958, 440 с.

52. Серговский П.С. Расчет процессов высыхания и увлажнениядревесины. М.-Л.: ГЛЕИ, 1952. 79 с.

53. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирова,ние древесины. М., Лесная промышленность, 1968, 445 с.

54. Серговский П.С. 0 рациональных режимах сушки пиломатериалов в воздушных камерах периодического действия.-Деревообрабатывающая промышленность, 1969, № 2,3, с. 1-4.

55. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М., Лесная промышленность, 1975, 397 с.

56. Серговский П.С. Режимы и проведение камерной сушки пиломатериалов. М., Лесная промышленность, 1976,136 с.

57. Соколов П.В. Сушка древесины. М., Лесная промышленность,1968, 364 с.

58. Соколов П.В., Харитонов Г.Н. Лесосушильные камеры. М.,

59. Лесная промышленность, 1971, 184 с.

60. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесно-стружечных плит. М., Лесная промышленность, 1968, 380 с.

61. Уголев Б.Н. Деформативность древесины и напряжения присушке. М., Лесная промышленность, 1971, 174 с.

62. Уголев Б.Н., Лапшин Ю.Г., Пинтус Л.В., Кузнецова Т.В.

63. Влияние изменения влажности и температуры на деформации нагруженной древесины. Деревообрабатывающая промышленность, 1973, № 12, с. 12-14.

64. Уголев Б.Н., Лапшин 10.Г., Пинтус Л.В. Регулирование процесса сушки пиломатериалов. Деревообрабатывающая промышленность, 1975, № 10, с.8-11.

65. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М., Лесная промышленность, 1975 , 384 с.

66. Урванов В.Г. Усовершенствование метода дистанционногоконтроля за влажностью древесины в процессе сушки. Автореф.канд.дис., Свердловск, 1967, 32 с.

67. Филоненко Г.К., Гришин М.А., Гольденберг Я.М., Коссек В.К.

68. Сушка пищевых растительных материалов. М., Пищевая промышленность, 1971, 439 с.

69. Харитонов Г.Н., Андреева А.Д. Камерная сушка экспортных пиломатериалов. М., Лесная промышленность, 1965, 50 с.

70. Б.С. Современное состояние теории сушки коллоидных капиллярно-пористых тел. В кн.: Дальнейшее совершенствование теории, техники и технологии сушки: тез.докл.Всесоюзн.науч.техн.конф., секция I. BCHT0, 1981, с.29-31.62. Чудинов63. Чудинов64. Чудинов

71. Шубин Г.С. Особенности и расчет продолжительности интенсивных процессов сушки. В кн.: Тезисы докладов на втором Всесоюзном совещании по тепло- и массообме-ну. Минск, 1964, с.275-276.

72. Шубин Г.С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины. М., Лесная промышленность, 1973, 246 с.

73. Darrel D. NicholasWood Deterioration and Its Preventionby Preservative Treatments. New York, 1973, 402 p.

74. Eisenmann E. Kleines Holztrocknungakurs. Holztechnik,1955, Nr. 2, 3, 12.

75. Henderson H« 7he air seasoning and kiln.drying of wood*5th. Ed Albany, New York, I95I.

76. Janik W. beitfaden der Kujistlichen Holztrocknung,

77. Fachbuchverlag, GmbH, Leipzig, 1954, 52 s.

78. Kollman F.F., Cote W.A. Principles of wood sience andtechnology.vol»1, Solid wood, 1968, 582 p.

79. Lempeliue J.Die Schnittholztrocknung. West Germany, 1969»s.203.

80. Mi^ltis E., Upmanis K.ZSgmaterialu maksllga zavgsana. Riga,1.esma, 1959, 266 1pp.

81. Militia B#, Upmanis K.-Kokanes zavssana. Riga, Liesma,1.71, 289 lpp.

82. Weichert L.Sorptionsverhalten von Fichte, Buche und

83. Presswollholz. Holz als Roh und Werkstoff, 1963, Nr. 21,8»