Закономерности на движението на влагата в дървото и характеристики на основните процеси на сушене

Основните причини за движението на влагата в дървото са: неравномерно разпределение на влагата по обема на материала, което го кара да се движи по посока на ниска влажност; този характер на движение се нарича проводимост на влагата;

неравномерна температура в целия обем на материала, което води до движение на влагата в посока на понижената температура; това явление се нарича проводимост на топлинна влага;

наличието на прекомерен натиск във вътрешните слоеве на дървесината в сравнение с външната среда, под действието на която влагата под формата на насочен поток пара се движи към по-ниско налягане; това движение се нарича моларен пренос на влага.

Интензивността на преноса на влага с влагопроводимост се увеличава с повишаване на температурата и увеличаване на разликата във влагата между външния и вътрешния слой на дървесината. Освен това плътността на влагата е пропорционална на спада на влагата. Трябва да се отбележи, че проводимостта на влага се наблюдава при съдържание на влага в дървесината под границата на хигроскопичност.

Интензивността на пренос на влага с топло- и влагопроводимост и моларен пренос на влага се увеличава с увеличаване на температурата и разликата в налягането (според видовете пренос) между вътрешния и външния слой на материала.

В дървообработващата индустрия, както беше споменато по-горе, конвективни (газово-пара

l атмосферно) сушене. Основната характеристика, характеризираща у-наклона на нейния поток, е температурата на средата. Прието е процесите на сушене да се разделят на нискотемпературни и високотемпературни, което се дължи на особеностите на изпаряването при различни температурни нива, а именно изпаряване в първия и кипене във втория случай.

Обичайно е да се анализират процесите на сушене според кривите на промяната във времето на средното съдържание на влага в дървесината (криви на сушене), нейната температура (температурни криви) и кривата на разпределение на влагата по дебелината на асортимента на различни етапи на процеса.

Помислете за характеристиките на нискотемпературния процес на сушене, който е основният метод за сушене на нарязан дървен материал.

Нека приемем, че проба от дърво под формата на плоча с дебелина S с първоначална влага WHac над Wn.r се поставя в нагрят въздух. Влагата се разпределя равномерно по дебелината на плочата. Състоянието на въздуха се характеризира с неговата температура tc и температурата на мократа крушка tu. Изпарението на влагата ще започне веднага от повърхността на плочата, което ще намали съдържанието на влага в повърхностните слоеве. Докато влагата на повърхността е над Wn.T, влагата в дървото няма да се движи. Движението му ще започне, когато цялата свободна влага бъде отстранена от повърхността. От този момент ще се появи разлика в капилярното налягане между вътрешните слоеве на дървесината, където влагата е в кухините на клетките, и повърхността, където влагата се съдържа само в клетъчните стени. Диференциалното налягане осигурява подаването на свободна влага на повърхността при изпаряване. Първо, свободната влага се доставя от външните слоеве на дървото. Влажността на повърхността остава постоянна и приблизително съответства на хигроскопичната граница. Скоростта на сушене през този период е постоянна и се определя от интензивността на изпарението на влагата от повърхността на плочата.

Тъй като пътят на свободно движение на влагата се удължава, скоростта на подаването му на повърхността намалява. Идва момент, от който тази скорост става по-ниска от възможната скорост на изпарение. В резултат на това съдържанието на влага в повърхността става по-ниско от Nd. - По дебелината на летвата се образуват две зони: външна, с влага под хигроскопичната граница, и вътрешна, с влага над хигроскопичната граница.

Във външната зона плътността на потока влага е пропорционална на разликата във влагата. Тази зона се нарича зона на пропускливост на влагата. Във вътрешната зона движението на свободната влага продължава поради разликата в капилярните налягания, но само до вътрешната граница на зоната за проводимост на влагата. Тъй като зоната на пропускливост на влагата се задълбочава (14, а; криви 2, 3), средното съдържание на влага в дървесината и скоростта на сушене намаляват. По-късно, след отстраняване на цялата свободна влага (крива 4), основната причина за движението на влагата ще бъде проводимостта на влагата през цялата дебелина на плочата.

В края на процеса съдържанието на влага в асортимента има тенденция към равновесие (крива 5). На практика процесът на сушене завършва много по-рано, когато дървото достигне определеното крайно съдържание на влага WKOh-

Кривата на сушене се състои от три секции, съответстващи на три периода на процеса: период на първоначално нагряване (раздел 0-1), период на постоянна скорост на сушене и период на намаляване на скоростта на сушене (раздел 2-3).

При камерно сушене на резания дървен материал продължителността на периода на постоянна скорост е незначителна и процесът почти изцяло протича в периода на намаляваща скорост на сушене. При сушене на тънки асортименти - (напр. Фурнир), продължителността на периода на постоянна скорост на сушене е много значителна в сравнение с общата продължителност на процеса.

Повърхностната температура tn на плочата се повишава бързо по време на отоплителния период. По време на периода на постоянна скорост на сушене той е непроменен и е равен на температурата на овлажнения термометър tm, а през периода на намаляваща скорост постепенно се увеличава, като се стреми към температурата на средната tc. В центъра на материала температурата tn по време на нагряване е по-ниска от температурата tn, в периода на постоянна скорост тя е равна на нея, а в периода на падаща скорост на сушене се различава леко от нея.

Разглежданият процес се наблюдава и при сушене на суров фурнир с температура на околната среда, значително надвишаваща 100 ° C.

Основната причина за движението на влагата в този процес е влагопроводимостта. Топлопроводимостта и проводимостта на влага се наблюдават само по време на нагряването на материала.

Характерна особеност на високотемпературния процес на сушене е движението на влага под въздействието на моларно изкривяване. Когато влагата кипи в дървесен сорт, във вътрешните му слоеве се получава повишено налягане. Под въздействието на получения спад на налягането влагата се движи под формата на пара към повърхността на диапазона.

Изразен моларен пренос на влага се получава, когато температурата на материала, който се суши, е над 100 ° C и дървесината съдържа свободна влага. В същото време температурата на вътрешните слоеве бързо се повишава и след това се поддържа постоянна на ниво малко над 100 ° C. През този период свободната влага от дървесината се изпарява. Стабилизирането на температурата на това ниво показва, че във вътрешните слоеве на дървото възниква стабилно излишно налягане, а движещите сили са моларният пренос на влага и проводимостта на влагата. Топлопроводимостта на топлинната влага действа в обратна посока, но ефектът му върху процеса е незначителен. След отстраняване на цялата свободна влага температурата на материала се повишава до температурата на околната среда. През този период ефектът от моларния пренос на влага е малък. Основната роля играе проводимостта на влагата. Скоростта на сушене при високотемпературен процес е 2-3 пъти по-висока, отколкото при нискотемпературен процес.

Разглежданият механизъм на високотемпературния процес е характерен за сушене на сурови дървени сортименти с дебелина повече от 15-20 mm в среда на прегрята пара, в хидрофобни течности, във високо концентрирани водни разтвори на соли при температура над 100 ° C, както и във въздух или газ при температура над 120 ° C.