ТЕПЛО

50
Потемнение материала в процессе сушки вызывается применением режима с
очень высокими температурами.
Появление этого дефекта предупреждается:
1) применением более умеренных режимов сушки
2) усилением циркуляции воздуха
Приведение материала в нормальный вид не представляется возможным.
л) КРАСНЫЕ ПЯТНА
Появление на материале красных пятен во время сушки возможно в том случае,
если:
1) трубы калорифера пропускают пар
2) острый пар бьет непосредственно в сушимый материал
3) в камере производится слишком сильное увлажнение материала
Мерами предупреждения появления этого дефекта являются:
1) устранение утечки пара
2) уменьшение давления пара, если он поступает в камеру в месте, очень
близкому к пиломатериалу;
3) подмешивание свежего воздуха в опрыскиватели перед тем, как пар поступит в
штабель
Появившиеся во время сушки красные пятна устранить средствами,
применяемыми в камере, не представляется возможным.
___________________
Глава пятая
ТЕПЛО
38. Задачи тепла
Все без исключения способы искусственной сушки основываются на
использовании тепла, что в первую очередь выражается в применении повышенных
температур; в этом - основное отличие искусственной сушки от естественной. Тепло
выполняет целый ряд рассматриваемых ниже задач:
1. Тепло испаряет влагу с поверхности лесоматериала. Для собирания этой
испаренной влаги служит воздух, который является агентом сушки. При
соприкосновении с материалом воздух охлаждается, вследствие чего для его нагрева
постоянно должно подводиться новое тепло; в противном случае, происходило бы все
больше охлаждение воздуха, а, следовательно, постепенное затухание и, наконец, полное
прекращение процесса испарения.
Всем известны походные фляжки, обтянутые сверху материалом. Чтобы
охладить содержимое такой фляжки, их окунают в воду, затем дают впитавшейся в
50
51
матерчатый чехол воде испаряться. Для испарения воды из материи расходуется тепло,
матерчатый чехол фляжки охлаждается, в свою очередь, охлаждая стенки и содержимое
фляжки.
На том же законе охлаждения при испарении построен прибор для определения
относительной влажности воздуха.
Для превращения воды в пар требуется затратить значительное количество тепла,
которое называется «теплотой парообразования», причем это количество тепла
увеличивается с понижением температуры воды, превращаемой в пар. Применение
вакуума или повышенная циркуляция воздуха ни в коем случае не уменьшают
потребности в тепле. Вакуум способствует только скорейшему, чем при нормальном
давлении и такой же температуре, испарению влаги, т.е. при применении вакуума точка
кипения воды понижается, вследствие чего вакуум применяется в тех случаях, когда
процесс должен протекать при низких температурах, например, при сушке
твердолиственных и экзотических пород дерева. Цель сушки в вакууме состоит не в
ускорении испарения влаги с поверхности лесоматериала, а в стимулировании
продвижения влаги из внутренних слоев материала наружу.
Слишком интенсивное испарение с поверхности не только излишне, но даже
опасно, если не удается подводить в таком же количестве влагу изнутри материала.
Расход тепла в сушиле составляется из тепла, требуемого на испарение влаги
пиломатериала, и из различных потерь тепла, как на: излучение, на нагрев материала и
оборудования, на поддержание влажности воздуха в камере и т.д.
Общий расход тепла на сушку леса в два, и даже до десяти раз превышает то
количество тепла, которое требуется непосредственно на испарение находящейся в нем
влаги.
2. Высокие температуры ускоряют продвижение влаги из внутренних слоев леса
наружу. Теплая вода продвигается в дереве легче, чем холодная. Причина такого явления
лежит, главным образом, в том, что с повышением температуры вязкость воды
уменьшается. С другой стороны, с повышением температуры уменьшаются и силы
капиллярности, но уменьшение сил капиллярности при повышении температуры
происходит в меньшей степени, чем уменьшение вязкости. Продвижению влаги при
высоких температурах способствует также большее давление пара. Так как длительность
процесса сушки зависит от скорости продвижения влаги к поверхности материала, где
она испаряется, то дерево сохнет тем скорее, чем выше применяемые температуры, при
условии, чтобы слишком усиленное испарение с поверхности не повлекло за собой
задержки в продвижении влаги. В этом и заключается основное преимущество
применения при сушке высоких температур. Вполне удовлетворительная поверхностная
сушка могла бы происходить и при низких температурах, но при соответствующей
относительной влажности и циркуляции воздуха. Если бы процесс сушки дерева
заключался только в испарении влаги с поверхности, то сушка дерева не представляла
бы никаких затруднений, а длительность ее можно было бы как угодно ускорять, но этот
процесс осложняется именно трудностью продвижения влаги из внутренних слоев
наружу, всилу самой природы древесины происходящего весьма медленно. Ускорение
продвижения влаги возможно до известной степени путем применения высоких
температур и поддержания некоторой разницы во влажности внешних и внутренних
слоев материала (градиенты влажности).
Как на особенность некоторых методов сушки указывается на то, что при их
применении дерево будто бы сохнет раньше внутри, а потом снаружи; дерево
постепенно прогревается, а высокая температура, якобы, гонит наружу влагу.
Такое явление, конечно, не соответствует действительности, т.к. никакая ткань не
может начать сохнуть внутри до тех пор, пока она не высохнет снаружи, по крайней
мере, до степени сухости внутренних слоев ткани. Если бы высокие температуры сами
по себе выгоняли влагу, то, прежде всего влага продвигалась бы внутрь материала, т.к.
51
52
обогревание дерева начинается с наружных слоев, а затем, когда дерево целиком
одинаково прогрелось бы, вообще никакое продвижение влаги не могло бы иметь места.
Влага продвигается из внутренних слоев к наружным слоям только тогда, когда она
вследствие капиллярности дерева имеет естественное стремление к продвижению от
сырых мест к сухим. В процессе же сушки происходит постоянное испарение влаги с
поверхности и, таким образом, наружные слои всегда суше внутренних.
3. Далее, тепло необходимо для удаления влаги из дерева при влажности
последнего ниже точки насыщения волокна. Эта потребность в тепле увеличивается по
мере уменьшения влажности дерева, но все же по сравнению с прочими тепловыми
расходами она весьма мала.
4. Чем теплее воздух, тем больше его влагоемкость; это его свойство быстро
увеличивается с повышением температуры, благодаря чему высокие температуры
применять хозяйственно целесообразно, т.к. то же количество воздуха поглощает и
уносит большее количество испаряемой влаги, уменьшая, таким образом, потребность в
обмене воздуха в сушиле. Влагоемкость воздуха при температуре, например, 80 оС в три
раза больше, чем при температуре 50 оС.
Значение увеличения влагоемкости воздуха при высоких температурах
уменьшается ввиду того, что при искусственной сушке более высокими температурами
должна соответствовать и более высокая относительная влажность воздуха.
При сушке прогретым паром испарение влаги сопровождается теми же
физическими явлениями, как и при сушке воздухом. Чем выше перегрев пара, тем
больше его влагоемкость, т.е. и в этом случае между воздухом и прогретым паром нет ни
малейшего различия.
5. Тепло вызывает циркуляцию воздуха. Во всех сушилах с естественной
циркуляцией тепло, вернее температурные перепады, вызывает движение (циркуляцию)
воздуха. Теплый воздух легче холодного, благодаря чему он поднимается, а
охлажденный опускается.
6. Высокие температуры убивают возбудителей всяких заболеваний. Дерево в
результате искусственной сушки делается как бы стерилизованным; по новейшим
данным, стерилизующее влияние имеет, главным образом, пропарка; так, при обработке
куска дерева толщиной в 100 мм. воздухом с температурой 50 оС и относительной
влажностью 100%, различные виды грибов были уничтожены за 24 часа, а при 70 оС- за
12 часов.
Весьма опасно, в смысле возможности заболевания дерева, оставлять
лесоматериал продолжительное время в сушиле в условиях низкой температуры и
высокой относительной влажности воздуха. Высокая температура убивает также всяких
насекомых- вредителей дерева.
7. Тепло делает дерево пластичным и уничтожает, таким образом, развивающиеся
при усадке напряжения.
Более неприятным явлением, наблюдаемым у некоторых древесных пород при
применении высоких температур, является изменение естественной окраски,
выражающееся в некотором потемнении.
Никакой беды в том нет, что дерево после сушки при высоких температурах
меняет свой цвет; если потемнение только поверхностное, то оно будет удалено при
строжке, если потемнение проходит через всю толщу материала, то и в этом нет беды,
т.к. после обработки материал окрашивается по всей толщине доски.
Большим недостатком является влияние высоких температур на крепость дерева.
Чрезвычайно важен тот факт, что применение высоких температур ослабляет
гигроскопические свойства дерева, вследствие чего дерево слабее реагирует на
изменения влажности воздуха, т.е. становится более формоустойчивым.
Уменьшение крепости дерева вызывается главным образом температурами выше 100оС
52
53
.
Зависимость скорости продвижения влаги в древесине: а – от температуры; б- давления.
39. Нагревание дерева в сушилке
Подлежащий сушке лесоматериал может быть нагрет следующими тремя
способами.
Во-первых, путем непосредственной передачи тепла при соприкосновении дерева
с источником этого тепла; таким путем осуществляется, например, нагрев материала в
фанерных пластинчатых процессах. Доски и пластины сушить непосредственным
соприкосновением с источником тепла нецелесообразно, т.к.
а) дерево получило бы сильную поверхностную засушку
б) производительность пластинчатых прессов слишком незначительна.
Во-вторых, передачей тепла, посредством какого-либо теплоносителя – воздуха,
пара; этот способ передачи тепла лесоматериалу является единственно возможным, т.к.
только при помощи его можно получить равномерное распределение тепла по всему
объекту
40. Температуры, применяемые при сушке
Применение той или иной температуры зависит от породы древесины, толщины и
начальной влажности дерева, а также от его назначения. Хозяйственно целесообразно
применять наиболее высокие температуры, т.к. при этом:
1) ускоряется процесс продвижения влаги из внутренних слоев материала
наружу
2) с увеличением температуры быстро возрастает влагоемкость воздуха.
_________________
53