Факультет

Студентам

Посетителям

Сушка древесины в поле токов высокой частоты (ТВЧ)

Переменное электрическое и магнитное поле вызывает выделение тепла в материалах.

В 1914 г. во Франции пытались применить электрический нагрев древесины для ее сушки. Электрический ток частотой 20—30 гц в древесине, уложенной между электродами, в первый момент приводил к нагреву. Но распределение источников тепла получилось неравномерным: в местах контакта между электродами древесина нагревалась сильнее. Перегрев и пересыхание древесины в местах контакта с электродами приводил к изоляции электродов от древесины и прекращению тока, а иногда и к загоранию древесины.

Для быстрого и равномерного нагрева древесины требовалась разработка новых методов нагрева, при которых влияние электрического контакта между питающим устройством и нагреваемым штабелем древесины было бы исключено и возможно было бы получить большую концентрацию мощности в высушиваемой древесине. Эта задача была решена в. 1934 г. Н. С. Селюгиным, применившим токи высокой частоты. Опыт советских исследователей был перенят рядом лабораторий за границей: во Франции, в США и ФРГ.

В настоящее время на ряде предприятий нашей страны успешно эксплуатируются установки с применением токов высокой частоты для сушки древесины. Процесс сушки в поле токов высокой частоты характеризуется значительной скоростью прогрева материала и весьма интенсивным испарением из него влаги. Необходимое для испарения влаги тепло не подводится извне, а образуется внутри высушиваемого материала, помещаемого в конденсатор генератора токов высокой частоты. В отличие от атмосферной и камерной сушки, где температура материала по толщине почти неизменна, при сушке в поле токов высокой частоты наблюдается значительный перепад температуры, направленный изнутри материала к поверхности. Это определяет весьма интенсивное продвижение влаги в древесине и значительное сокращение (в десятки раз) продолжительности сушки и гарантирует получение материала хорошего качества. В настоящее время этот способ сушки древесины применяется в тех случаях, когда необходимо быстро высушить определенное количество материала, когда при обычной тепловой сушке получается брак или когда удается снизить капитальные затраты за счет резкого сокращения длительности сушки или эксплуатационные расходы за счет поточности производства.

Широкому использованию этого способа сушки препятствуют сравнительно высокая стоимость оборудования и большой расход электроэнергии (2—3,5 квт-ч на 1 кг испаряемой влаги), а также сложность установки и необходимость квалифицированного обслуживания. Высокочастотная сушилка древесины состоит из высокочастотной установки (ламповый или машинный генератор) и одной или нескольких сушильных камер. В камере древесину помещают между двумя пластинами — сетками, которые являются электродами конденсатора колебательного контура высокой частоты. Между пластинами возникает переменное электрическое поле, которое оказывает тепловое воздействие на высушиваемую древесину. Тепло возникает в результате диэлектрических потерь вследствие поляризации молекул материала, совершающих колебательные движения. При нагреве древесины тепло передается от внутренних слоев наружным, причем время нагрева не зависит от размеров поперечного сечения материала.

Положительными при сушке древесины в поле токов высокой частоты являются:

а) быстрый прогрев древесины;

б) легкость регулирования температурного перепада между внутренними и наружными слоями;

в) сокращение продолжительности сушки;

г) уменьшение внутренних напряжений и опасности растрескивания древесины.

Основной частью высокочастотной сушильной установки является ламповый или машинный генератор, который превращает энергию постоянного или переменного тока промышленной частоты в энергию колебаний высокой частоты. Ламповый генератор состоит из питающего устройства (аккумулятор, динамомашина), электронных ламп и колебательного контура.

Для сушки древесины в поле токов высокой частоты часто применяют установки мощностью 50 квт.

Ламповый генератор этой схемы преобразует переменный ток промышленной частоты (50 гц) в энергию колебаний высокой частоты (500—600 кгц). Установка состоит из следующих основных частей: силового щита с вынесенным отдельным анодным трансформатором мощностью 100 квт, повышающим напряжение переменного тока с 220/380 до 6600/7200 в; газотронного выпрямителя для питания анодов с шестью лампами, соединенными по трехфазной двухполупериодной схеме. Газотрон состоит из анода и катода, помещенных в стеклянный баллон, в котором находятся пары ртути. Для лучшего выпрямления в цепь включено шесть газотронов. Генераторные лампы соединены параллельно. Генератор имеет колебательный и нагрузочный контуры, узел автоматического управления агрегатом, а также сигнализацию и блокировку для безопасности эксплуатации. Управление генератором позволяет дистанционно осуществлять его включение и выключение в необходимой последовательности.

Конструктивно генератор представляет собой металлический ящик, где размещены газотронный выпрямитель и все элементы лампового генератора, за исключением контурного конденсатора, установленного на крышке ящика, и электродов рабочего конденсатора, расположенных в сушильной камере.

Электроды сушильного конденсатора сетчатые, из латуни с ячейками размером около 10×10 мм. В зависимости от расположения электродов сушильного конденсатора существуют следующие способы сушки древесины в поле токов высокой частоты:

Бесконтактный. При бесконтактном способе пиломатериал укладывается на платформу вагонетки с промежутком посередине шириной от 150 до 200 мм и подается в сушильный конденсатор с вертикальным расположением трех или двух электродов, после чего вагонетку помещают в камеру, где с боков и в середине штабеля устанавливают электроды.

Поскольку электроды не касаются высушиваемой древесины, указанный способ сушки называют бесконтактным.

Контактный. Для контактного способа характерно горизонтальное размещение электродов, поочередно присоединяемых к двум токоведущим шинам. Высушиваемую древесину в один или несколько рядов помещают между электродами. Последние закладываются при укладке штабеля, а после закатки штабеля в камеру подключают к шинам. Показан способ сушки древесины между двумя горизонтально расположенными электродами. Верхний электрод передвижной. Он может быть в контакте с материалом или отведен от него. Каждый из указанных способов размещения электродов имеет свои преимущества и недостатки.

Наиболее рациональным является вариант сушки с регулируемым по высоте верхним электродом. Этот способ позволяет легко настраивать генератор при изменяющейся емкости сушильного конденсатора во время сушки. Недостатком этого варианта является то, что высота штабеля не может быть больше 600—700 мм. К тому же эта величина считается пределом для расстояний между электродами при любом варианте их расположения. Лучшие результаты с точки зрения равномерности сушки получаются при горизонтальном расположении электродов через каждый ряд высушиваемого материала. Дальнейшее развитие сушки древесины в поле ТВЧ привело к комбинированному способу, при котором используется обычное паровентиляторное оборудование сушильной камеры. Этот способ сушки дает значительную экономию электроэнергии, ибо расход тепла на теплопотери через ограждения и частично на прогрев древесины и испарение влаги покрывается более дешевой тепловой энергией пара.

Действие токов высокой частоты создает температурный перепад в высушиваемом материале, в результате чего происходит испарение влаги в толще древесины. В настоящее время этот способ считается единственным практически приемлемым способом применения токов высокой частоты для сушки древесины. Время сушки при комбинированном способе (против конвекционного) сокращается в несколько раз. Режимы сушки древесины в поле ТВЧ следующие.

Жесткий режим — для малых размеров и заготовок из древесины хвойных и рассеяннопоровых пород.

Средний режим — для досок и заготовок из древесины хвойных пород.

Мягкий режим — для досок и заготовок из древесины трудносохнувших пород (дуба, лиственницы и др.).

При устройстве и эксплуатации к сушилкам древесины токами высокой частоты предъявляются следующие требования:

а) экранирование частой сеткой внутренних поверхностей помещений (генераторного и сушильного);

б) заземление всех металлических частей и агрегатов, находящихся в помещении установки;

в) генераторное помещение и сушильная камера должны быть выполнены из несгораемого материала;

г) сушильная камера должна выделяться обособленно от других помещений;

д) наличие проточной воды с расходом не менее 30 л/мин и давлением около 2 атм для охлаждения ламп;

е) обслуживающий персонал должен иметь специальный допуск для работы на высоковольтных установках;

ж) наличие автоматической блокировки дверей сушильной камеры с генератором;

з) дежурный персонал обязан знать инструкцию эксплуатации генератора;

и) обязательное наличие средств пожаротушения (паротушение, углекислотные и пенные огнетушители, внутренние пожарные краны). Знание дежурным персоналом правил пользования ими.

Кроме указанных способов сушки древесины в поле токов высокой частоты, сушка может производиться также в конвейерной высокочастотной электросушилке мелких заготовок. Схему конвейерной электросушилки впервые предложили В. А. Бирюков и А. И. Ходорковский, но данный способ сушки в деревообрабатывающей промышленности применяется очень редко, поэтому разбирать его пожарную опасность нет необходимости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: