Автоматизація процессу сушки деревини (стр. 5 из 17)
, (2)Для визначення вологості однієї дошки чи заготовки необхідно випилювати з них не менше двох секцій. Кількість контрольних дощок залежить від величини контролюємої партії, а також необхідної точності і надійності контролю [2,74].
Електричний спосіб визначення вологості ґрунтується на залежності показників електричних властивостей деревини від її вологості. Для виміру вологості в цьому випадку використовують прилади, що називається електровологомірами. Широке поширення одержали кондуктометричні вологоміри, принцип дії яких заснований на залежності електричного опору деревини від її вологості. Особливість роботи цих електровологомірів полягає в тому, що вони досить надійно вимірюють вологість у діапазоні від 7 до 30%. Вологість вище 30% визначається з великою погрішністю.
При сушінні пиломатеріалів використовують електровологоміри ЦНИИМОД-2; ЭВ8-100; ЭВА-2; ЭВА-2М; ЭВА-2ДО.
Датчик електровологоміра являє собою трьохголатий зонд, оснащений ручкою. При вимірюванні вологості голки датчика вводять у деревину на повну глибину в напрямку уздовж волокон. Показуючий елемент вимірювального пристрою має шкалу, відградуйовану у відсотках вологості для деревини сосни при температурі 20° С. Якщо вимірюється вологість деревини інших порід і при іншій температурі, то в покази приладу уводяться поправки, значення яких дані в прикладених до електровологоміра таблицях.
Фактори, що впливають на результат вимірювання вологості за допомогою голчастого вимірювача:
· температура вимірюваного матеріалу (при збільшенні температури на 5°С вимірювач вологості показує приблизно на 0,5% більш високий вміст вологи, найбільш точний результат виміру можна одержати при температурі матеріалу +20°С);
· температура навколишнього середовища;
· порода дерева, місце і швидкість росту (у сухій або болотистій місцевості, у північних або південних градусах широти, на галявині або в лісі);
· дійсна щільність деревини;
· випадкові смоляні гнізда в місці виміру, дефекти матеріалу;
· випадкова вологість на поверхні матеріалу;
· градієнт вологості наприкінці процесу сушіння (до вирівнюванння матеріал біля поверхні сухіший ніж у серцевині, наприклад при виході із сушарки вологість поверхневого шару 50 мм дошки, висушеної до 8% вологості, приблизно 6,5% і в серцевині приблизно 11,5%);
· взаємодія усіх вищезгаданих факторів.
1.5 Контроль за вологістю деревини і внутрішніми напруженнями у процесі сушіння
Контроль вологості деревини в процесі сушіння в даний час проводять способом контрольних зразків. Контрольний зразок довжиною 1—1,2 м відпилюють від дошки, характерної для партії пиломатеріалів, що завантажується в сушильну камеру. Одночасно випилюють дві суміжні зі зразком секції вологості (рис.1.6). Відразу ж після розпилювання секції очищають від опилок і заусенець і зважують на технічних вагах. Потім визначають їхню вологість. Середнє значення вологості, обчислене по двох секціях, приймають за початкову вологість (WП) контрольного зразка.
Контрольний зразок нумерують, торці його очищають і покривають густотертою олійною фарбою. Після цього зважують на торгових вагах з погрішністю до 5 г. Початкову масу (МП) записують на зразку й у журналі чи карті сушіння [2,56].
У кожен сушильний штабель закладають два-три контрольних зразки в місця інтенсивного й уповільненого сушіння.
Рис. 1.6. Схема випилювання контрольного зразка:
1 — контрольний зразок, 2-— секції вологості
Зразки укладають поруч з торцем штабеля чи трохи глибше, але так, щоб їх легко можна було вийняти.Вони повинні лежати на прокладках, не стикаючись із площиною дощок. Над зразками укладають спеціальні прокладки з вирізом (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Схеми розміщення контрольного зразка в штабелі
По відомих величинах початкової вологості і початкової маси розраховують масу абсолютно сухого контрольного зразка:
, (3)Таким чином, його вага в абсолютно сухому стані відома перед початком сушіння.
У процесі сушіння через визначені проміжки часу зразки виймають зі штабеля і зважують.
Поточну вологість WT зразків знаходять по виразу
, (4)де
– маса зразка в момент визначення поточної вологості, г.При сушінні тонких пиломатеріалів хвойних порід контроль вологості проводять у початковій стадії процесу через 8 год, а в кінцевій – через 12 год. Для пиломатеріалів підвищеної товщини чи листяних порід проміжки часу між зважуваннями збільшують у 1,5–2 рази.
За величиною поточної вологості судять про можливість переходу на наступну ступінь режиму чи сушіння закінченні процесу.
Спосіб контрольних зразків має ряд недоліків. Вимагаються часті заходи операторів у камери, що порушує в них режим сушіння, маються незручності і навіть небезпека при застосуванні форсованих режимів. Для контролю вологості високотемпературного сушіння пиломатеріалів він непридатний. Крім того, цей спосіб не забезпечує високої точності вимірів [4,63].
1.6 Якість сушіння пиломатеріалів. Закінчення процесу сушіння
Якість сушіння пиломатеріалів характеризується рядом показників, основними з яких є:
- видимі дефекти сушіння;
- середня величина кінцевої вологості;
- рівномірність кінцевої вологості;
- перепад вологості по товщині;
- залишкові напруження.
Показники якості сушіння встановлюються стосовно визначеної партії деревини. За таку партію звичайно приймають штабель дощок чи заготівель.
Спочатку розглянемо перший показник – видимі дефекти сушіння. У висушеному матеріалі незалежно від його призначення видимі дефекти не допускаються.
До видимих дефектів деревини, що можуть з'явитися при її сушінні, відносяться розтріскування і короблення. На практиці зустрічається зовнішнє, внутрішнє, торцеве і радіальне розтріскування.
Зовнішні тріщини утворюються в матеріалі в початковий період сушіння, коли діючі на поверхні розтягуючі напруження, перевищують межу міцності. Причина утворення зовнішніх тріщин – занадто твердий режим сушіння, а міра попередження – застосування раціонального режиму.
Внутрішні тріщини можуть з'явитися наприкінці процесу, якщо в центрі сортименту виникли надмірно великі напруження, що розтягують. Щоб попередити їхнє утворення, необхідно дотримуватися режиму сушіння і проводити проміжну і кінцеву вологотеплообробки.
Виникнення торцевих тріщин зумовлене більш інтенсивним сушінням торців у порівнянні із середньою частиною сортименту. Найбільш ефективний засіб попередження цього дефекту – замазування торців вологонепроникною сумішшю. Через велику трудомісткість цей захід при масовому сушінні не застосовується.
Правильне укладання пиломатеріалів у штабелі, зокрема вирівнювання торців штабеля, розміщення крайніх прокладок рівно з торцями дощок, формування повногабаритного штабеля, значно знижує торцеве розтріскування. Торцеві тріщини в цьому випадку бувають неглибокими і при поперечному розкрої пиломатеріалів втрати будуть незначними.
Радіальні тріщини виникають при сушінні круглих лісоматеріалів і пиломатеріалів, що містять серцевинну трубку. Причина їхнього утворення – різне усохнення в радіальному і тангенціальному напрямках. Попередити їхню появу при камерному чи атмосферному сушінні неможливо навіть при самому обережному і повільному проведенні процесу. Щоб уникнути цього дефекту, при розкрої пиломатеріалів варто вирізувати серцевину чи стежити, щоб вона знаходилася на поверхні.
Короблення пиломатеріалів у процесі сушіння відбувається також через різне усохнення в радіальному і тангенціальному напрямках. У дощок тангенціального розпилювання незалежно від режиму сушіння усадка зовнішньої пласті (стосовно центру колоди) буде при сушінні більше, ніж усадка внутрішньої пласті. Це приводить до вигину (короблення) дошки в поперечному напрямку (рис.1.8.). Дошки радіального розпилювання не коробляться. Різниця усушки деревини вздовж і поперек волокон викликає поздовжнє короблення. Для того щоб запобігти поперечному і подовжньому коробленню дощок, їх варто сушити в затиснутому стані, дотримуватись правила формування штабеля (укладати в один ряд дошки строго однакової товщини, застосовувати стандартні стругані прокладки, кожен ряд яких повинен знаходитися в одній вертикальній площині). У цьому випадку плоска форма дощок у штабелі фіксується масою самої деревини, за винятком верхніх двох-трьох рядів. У верхньому ряді варто укладати дошки радіального розпилювання чи матеріал не відповідного призначення. Таким чином, короблення дощок при сушінні виникає тільки при неправильному і недбалому укладанні, але не є наслідком неправильно обраного режиму сушіння. Відхилення ж від раціонального режиму може привести до утворення тріщин [4,51].
Середня величина кінцевої вологості контрольованої партії визначається в такий спосіб. Зі штабеля в зонах швидкого й уповільненого просихання матеріалу відбирають не менш дев'яти дощок. З кожної дошки випилюють дві секції вологості і визначають їхню вологість. Вологість партії WСР обчислюють як середнє арифметичне з отриманих значень вологості секцій.
