Атмосферный воздух представляет собой смесь нескольких газов строго постоянного состава.
Обычно атмосферный воздух никогда не бывает совершенно сухим, а содержит некоторое количество водяных паров. Следовательно, и атмосферное давление, от которого, как мы увидим дальше, зависит интенсивность сушки, всегда является суммой парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара.
Для определения влажности воздуха приняты два понятия — абсолютная влажность (влагоемкость) и относительная влажность.
Под абсолютной влажностью понимают весовое содержание водяных паров в 1 м3 смеси воздуха и. пара. Максимальное весовое содержание водяного пара в 1 м3 воздуха зависит от его температуры и атмосферного давления. Если мы условно примем атмосферное давление постоянным, равным 760 мм ртутного столба, то влагоемкость будет находиться в прямой зависимости от температуры воздуха.
Следовательно, каждой температурной ступени воздуха соответствует своя точка максимального насыщения. Когда насыщенный воздух охлаждается, образуется туман и влага выпадает в виде росы. При нагревании насыщенного воздуха он приобретает дальнейшую способность поглощать водяные пары. Как показывают наблюдения, окружающий нас воздух очень редко полностью насыщен водяными парами. Степень насыщения выражают через так называемую относительную влажность, под которой понимают отношение фактически находящегося в воздухе пара в граммах к его количеству при полном насыщении. Для удобства пользования это отношение умножают на 100 и получают относительную влажность воздуха в процентах. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем выше при данной температуре его способность поглощать пары воды из сушимого материала. Поэтому показатель относительной влажности очень важный параметр воздушной сушки.
Относительная влажность воздуха измеряется специальными приборами — психрометрами, действующими на принципе разности показаний сухого и мокрого термометров.
Совершенно очевидно, что одной способности воздуха поглощать водяные пары для сушки недостаточно, ибо в древесине вода находится в жидком состоянии и расположена по всей толще сушимого материала. Для того, чтобы передвинуть воду из внутренних слоев к поверхностным, соприкасающимся с воздухом, а затем превратить эту воду в пар, необходимо затратить значительное количество тепловой энергии.
В обычных условиях теплота для испарения воды берется из воздуха, который нагревается главным образом от земли и в очень малой степени проходящими через него солнечными лучами. Земля свое тепло, предварительно полученное от солнца, передает воздуху путем теплопроводности, конвекции и лучеиспускания.
При непосредственном освещении сушимого материала солнечными лучами испарение воды может происходить также и за счет солнечной радиации.
Теплосодержание воздуха зависит главным образом от его температуры. Поэтому температура — это важнейший параметр атмосферного воздуха, определяющий интенсивность сушки.
Практическое значение приведенной формулы весьма ограничено, так как влажность и температура атмосферного воздуха постоянно изменяются в зависимости от сезона, времени суток, места измерения и т. д. Следовательно, сделанные по формуле расчеты будут действительны только для короткого отрезка времени и ограниченного пространства.
К основным параметрам состояния атмосферного воздуха относится также скорость его движения над поверхностью сушимого материала.
В процессе сушки окружающий древесину воздух постепенно теряет свою теплоту и увеличивает влажность. Если он останется неподвижным, то через некоторое время полностью потеряет свою сушильную способность.
Таким образом, движение воздуха является непременным фактором сушки, а при атмосферной сушке и решающим, так как в условиях лесных складов это единственный параметр состояния воздуха, поддающийся регулированию.
Интенсивность просыхания древесины прямо зависит от скорости движения воздуха. Движение воздушных потоков на лесных складах обусловливается, с одной стороны, скоростью и направлением ветров, с другой, — потоками, возникающими во время сушки, вследствие изменения удельного веса воздуха.
Ветры создают горизонтальное перемещение воздуха и широко используются в сушильной практике путем соответствующей планировки складов и их устройства.
При испарении воды из древесины местные воздушные потоки направляются вертикально, так как воздух, превращая воду в пар, охлаждается и, постепенно увеличивая свой удельный вес, опускается вниз.
При неизменном давлении удельный вес атмосферного воздуха зависит от его температуры и влажности.
С увеличением влажности воздух уменьшает свой вес и поднимается кверху, а с понижением температуры, наоборот, увеличивает вес и падает вниз.
При испарении воды с открытых водоемов температура воздуха падает незначительно, а влажность его увеличивается сравнительно больше, поэтому увлажнившийся воздух поднимается вверх.
Несколько иначе изменяется атмосферный воздух, проходя через штабель лесных материалов.
В этом случае тепловая энергия воздуха расходуется не только на превращение воды в пар, а также и на перемещение воды к поверхности сушимого материала и его нагревание. Температура воздуха внутри штабелей понижается настолько быстро, что одновременное увеличение влажности не может нивелировать постепенного нарастания удельного веса воздуха и неуклонного его падения.
Это подтверждается нашими наблюдениями за движением воздуха в штабелях пиломатериалов и круглого леса.
Таким образом, в правильно уложенных штабелях создается постоянная циркуляция воздушного потока. Холодный увлажненный воздух выпадает под штабель, откуда он может удаляться только воздушными потоками, движущимися в горизонтальном направлении.
Чем больше скорость горизонтальных воздушных потоков на складе я вертикальных внутри штабелей, тем интенсивнее идет процесс сушки.
Вот почему обеспечить должную циркуляцию воздуха внутри штабелей и на складе есть непременное и основное условие воздушной сушки.