Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

29.08.2015

Сушильні камери для деревини. Автоматика сушильних камер

Сайт для тих, хто вирішив побудувати сушильну камеру для деревини своїми руками.

На сайті коротко викладена інформація, отримана в результаті досвіду створення і модернізації сушильних камер для деревини, яка була використана при створенні автоматики для сушильних камер з режимом гнучкої технології.

План сушильної камери для деревини

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

Для успішної побудови сушильної камери ви повинні розуміти основні принципи побудови, які ви повинні використовувати стосовно до конкретного проекту своєї камери. Для прикладу використаємо широко поширену схему невеликий сушильної камери з поперечним продувом і верхнім розташуванням вентиляторів. Обсяг завантаження — 15 м ? (укладання 2.0 м?2,5 м?6,0 м). Принципи побудови цієї невеликої сушильної камери добре підійдуть для зовсім маленьких камер на кілька кубів а також для великих камер. Наприклад, ви можете легко отримати сушильну камеру на 9 куб, змінивши розмір укладання на 2,0 м?2.0м?4.5 м.

Принципи побудови особливо важливі, якщо ви переробляєте вже збудоване приміщення в сушильну камеру для деревини.

Укладка пиломатеріалу і внутрішні розміри сушильної камери.

Спочатку ви визначаєте параметри укладання пиломатеріалу.

Ширина укладання пиломатеріалів — дуже важливий параметр, який багато в чому визначає якість сушіння пиломатеріалу, витрати при побудові сушильної камери і експлуатаційні витрати.

Якщо укладання не ширше 2.20 м, можна використовувати нереверсивні вентилятори, при цьому схема зменшення вологості повітря стає простою і дешевою і має більше варіантів, ніж при реверсивному потоці повітря.

Якщо укладання ширше 2.70 м, для якісної сушки деревини використовуйте реверсивні вентилятори.

Намагайтеся не робити укладку занадто широкою. Більш широка укладання вимагає при сушінні більше витрат на електроенергію при однакових обсягах сохне пиломатеріалу.

Висота укладання пиломатеріалу в основному визначається способом завантаження.

Якщо завантаження здійснюється вручну, висота укладки 2.0 м.

Якщо завантаження здійснюється візком, висота укладання (2.5 – 3.0) м.

Якщо висота укладання пиломатеріалів 3.0 м, зазвичай роблять обмежувальні штанги з боків укладання, по дві з кожного боку для більшої стійкості.

Далі ви додаєте за 50 см від країв укладання (для нашого прикладу) і отримуєте внутреннию ширину сушильної камери.

Потім ви визначаєте висоту до другого стелі.

При ручному завантаженні краще взагалі не робити другий стеля для спрощення завантаження. а використовувати верхній шар дощок в якості другого стелі. Звичайно, при сушінні ці дошки потріскаються, але їх все одно можна використовувати у виробництві. Також для спрощення завантаження ви можете зробити ворота або двері з іншого боку сушильної камери.

При завантаженні сушильної камери візком залишаєте між верхом укладання і другим стелею 15 див.

Тепер ваше основне завдання – намалювати контури вашої сушильної камери таким чином, щоб повітря проходило крізь укладання і не мав інших шляхів (дірок) для проходу. Звичайно, ці шляхи завжди є і чим ширше укладання, тим більше різниця аеродинамічного опору цих шляхів від аеродинамічного опору укладання, тим більше повітря буде проходити повз укладання даремно.

Вибір вентиляторів для сушильної камери.

Потім ви визначаєте параметри вентиляторів.

Для прикладу виберемо вентилятори для сушильної камери на малюнку. Довжина камери 6 м. Основні параметри. продуктивність, тиск, потужність двигуна, обороти двигуна, ціна.

За ціною більш вигідні вентилятори з великим розміром лопаті, так як продуктивність вентилятора прямо пропорційна площі, яку перекривають лопаті. Таким чином, продуктивність вентиляторів з діаметром лопатей 80 см може бути в 1.8 рази вище ніж у вентиляторів з діаметром лопатей 60 см(8?8=64; 6?6=36; 64/36=1.8 ).

У нас є камера з шириною укладання 2.0 м і довжиною 6.0 м, тому ми повинні використовувати не менше двох вентиляторів для забезпечення рівномірного потоку повітря.

Розраховуємо необхідну продуктивність вентиляторів. Довжина укладання 6.0 м, висота 2.5 м. Отримуємо площа перерізу уладки пиломатеріалу 6?2.5=15 м?. Вибираємо товщину дошки 20 мм і товщину прокладки 20 мм. Отримуємо площа перерізу для проходження повітряного потоку 15/2=7.5 м?. Вибираємо швидкість повітряного потоку 1.5 м/с. Отримуємо продуктивність вентиляторів 7.5 м??1.5 м/с=11.25 м?/чи 11.25 м?/з?3600=40500 м?/годину.

У продажу є вентилятори для сушильних камер з діаметром лопатей 60 см і параметрами:

продуктивність – (10000 – 16000) м?/годину,

тиск — (200 – 350)Па,

потужність двигуна – 1.5 кВа,

обороти двигуна – 1480 об/хв

Ми можемо купити три таких вентилятора для сушильної камери, попросивши виробника замінити двигуни на 1.1 кВа, так як при ширині укладання 2.0 м високий тиск не потрібно.

Тепер ви додаєте до висоті другого стелі габаритний розмір вентилятора і отримуєте висоту стелі вашої камери.

Опалення і котел.

Тепер виберемо спосіб опалення та параметри твердопаливного котла для сушильної камери.

Якщо ви збираєтеся сушити тільки м’які породи (сосна і т. п.), котел з повітряним агентом підійде. Якщо ви збираєтеся сушити і твердолистяні породи дерева (дуб і т. п.), краще всього система з водяним опаленням або комбінована.

У комбінованій системі опалення повітряний агент несе основне навантаження, а невелике водяне опалення здійснює підтримку необхідної температури без великих коливань, які є в системі з повітряним агентом.

Визначаємо потужність котла для сушильної камери на малюнку.

Визначаємо обсяг сохне пиломатеріалу для цієї камери.

Загальний обсяг укладання – 2.0 м ? 2.5 м ? 6.0 м = 30м?

Обсяг сохне пиломатеріалу – 30м?/2=15 м?

Щоб вирахувати необхідну потужність котла, помножимо обсяг сохне пиломатеріалу на 3 та отримаємо 45 кВатт.

Мій регіон – північна Україна. Така потужність необхідна тільки взимку для швидкого виходу на режим, коли завантажена мерзла деревина. Значно менша потужність потрібна для підтримання режиму сушіння.

Пам’ятайте, що для сушіння одного м? свежеспиленной деревини необхідно близько 270 кВатт енергії. Не має значення, яким способом ви передасте енергію пиломатеріалу – котел, електричні тени, струми СВЧ, інфрачервоне випромінювання або щось ще. У будь-якому випадку необхідно трансформувати вологу з одного агрегатного стану в інше. Деревина легко віддає вологу до 30% вологості, коли волога знаходиться в міжклітинному просторі. Тому для зменшення витрат і часу процесу сушіння найпростіше попередньо просушити пиломатеріал природним способом, а потім досушити в камері.

Нагрівальні елементи.

Розглянемо два способи розташування нагрівальних елементів в сушильній камері. У першому способі нагрівальні елементи стоять поперек повітряного потоку, у другому способі вони стоять вздовж повітряного потоку.

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер
Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер
У першому випадку повітряний потік обдуває нагрівальні елементи набагато краще, ніж у другому випадку. Вони мають меншу площу і масу, тому вартість менше. Але таке розташування нагрівальних елементів значно збільшує аеродинамічний опір системи. Тому будуть потрібні більш потужні двигуни для вентиляторів. У другому випадку витрати на нагрівальні елементи більше, але витрати на електроенергію менше.

На мою думку, другий спосіб краще.

Управління вологістю повітря в сушильній камері.

При побудові сушильної камери зверніть особливу увагу на управління вологістю повітря. Вологість повітря це дуже важливий параметр при процесі сушіння деревини.

Зменшення вологості повітря для реверсивного повітряного потоку.

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер
Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

Коли повітряний потік рухається в прямому напрямку – повітря рухається всередину сушильної камери по трубі 1 і назовні камери по трубі 2.

Коли вздушный потік рухається в реверсному напрямку – повітря рухається всередину сушильної камери по трубі 2 і назовні камери по трубі 1.

На першому малюнку труби виведені вгору крізь дах. На другому малюнку труби виведені крізь стіни.

Якщо труби виведені вгору, вони повинні бути короткими. Якщо труби довгі, природна тяга велика і система зменшення вологості повітря працює погано.

Зменшення вологості повітря для нереверсивного повітряного потоку.

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

Повітряний потік рухається в прямому напрямку завжди – повітря рухається всередину сушильної камери по трубі 2 і назовні камери по трубі 1 весь час.

Така схема дозволяє брати повітря не тільки з вулиці, але і з приміщення. наприклад, котельні. Також для витяжки ви можете використовувати маленький відцентровий вентилятор з високим тиском. Діаметр труб стане менше, а схема простіше.

Збільшення вологості повітря. Якщо ви збираєтеся сушити тільки м’які породи (сосна тощо), зволожувач повітря необов’язковий. Якщо ви збираєтеся сушити і твердолистяні породи дерева (дуб і т. п.), зволожувач повітря необхідний.

План сушильної камери для деревини з контейнера

Розглянемо особливості схеми сушильної камери, наведеною на другому малюнку.

Схема дозволяє застосувати готовий контейнер з невеликою площею поперечного перерізу (відсутній другий стеля). Роль другого стелі виконує візок або настил.

Двигун вентилятора (вентилятор — равлик) звичайний, а не тропічного виконання, як у першому випадку.

Каркас сушильної камери по суті не є несучою конструкцією, тому набагато легше і дешевше.

Недолік — необхідність підбору кута нахилу отсекателей повітряного потоку для камер різного розміру для отримання рівномірного розподілу повітряного потоку по всій укладанні.

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер
Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

1. Корпус з теплоізоляцією.

2. Візок.

3. Укладання.

4. Колеса візка на рейках.

5. Равлик.

7. Агрегати повітряного потоку (на першому малюнку не показані).

8. Агрегати повітряного потоку.

9. Агрегати повітряного потоку (на першому малюнку не показані).

Управління процесом сушіння деревини

Для того, щоб успішно здійснювати сушіння деревини, розглянемо деякі основні поняття і принципи управління процесом сушіння деревини.

Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

Рівноважна вологість повітря — це рівноважна вологість, яку придбає деревина, що знаходиться в цьому повітрі.

Наприклад, якщо вологість деревини 30%, а рівноважна вологість повітря 15%, то деревина висохне до 15% і зупиниться.

Якщо вологість деревини 8%, а рівноважна вологість повітря 15%, то деревина набере вологість 15% і зупиниться.

Градієнт сушіння — це відношення вологості деревини до рівноважної вологості повітря.

Наприклад, якщо вологість деревини 30%, а рівноважна вологість повітря 15%, то градієнт сушіння 2.

Градієнт сушіння — один з основних параметрів, що впливають на швидкість і якість сушіння.

На графіку показана залежність рівноважної вологості повітря (15 і 18)% від його температури і відносної вологості.

Добре видно, що одну і ту ж рівноважну вологість повітря можна отримати при різних його параметрах.

Наприклад, рівноважну вологість 15% можна отримати і при температурі 65° і вологості 85%. і при температурі 40° і вологості 80%.

Тепер розглянемо два методи управління процесом сушіння деревини.

Метод 1.

Виходячи з обраної технології автоматика сушильної камери підтримує потрібну температуру і вологість повітря незалежно один від одного.

Тоді при недостатній температурі градієнт сушіння зменшується і швидкість сушіння сповільнюється, при надлишковій градієнт зростає і якість погіршується.

Ще більш різка залежність швидкості і якості сушіння деревини від вологості повітря в камері. Особливо на початковому етапі, коли вологість деревини висока. Тоді навіть при незначному перевищенні вологості повітря швидкість сушіння різко сповільнюється, деревина просто «кисне», а при недостатній вологості серйозно погіршується якість деревини.

Метод 2.

При другому методі автоматика сушильної камери крім температури і відносної вологості повітря орієнтується також на рівноважну вологість повітря і на градієнт сушіння. При цьому параметри температура та відносна вологість повітря в сушильній камері виявляються взаємопов’язаними. Нестача одного з параметрів компенсується зміною іншого.

У сучасних імпортних сушильних камерах (і не тільки в імпортних) для визначення рівноважної вологості повітря використовується спеціальна тонка деревна пластинка, яка досить швидко набуває рівноважну вологість. Але з не меншим успіхом для цього можна використати звичайний психрометр, визначивши рівноважну вологість за графіками або таблицями, опублікованих в інтернеті.

Важливо зрозуміти, що температура і вологість повітря в камері для сохне деревини є взаємозалежними параметрами, комплексно впливають на процес сушіння.

Аеродинаміка

Просто кілька эамечаний з приводу аеродинаміки.

У літературі зустрічаються швидкості потоку повітря 2 і навіть 3 метри в секунду. Не захоплюйтеся швидкістю потоку. Основне призначення вентиляторів — розмішати повітря в камері так, щоб різниця температур у різних точках сушильної камери була мінімальна і створити рух повітря максимально рівномірне у всій укладанні.

Чим вище швидкість потоку, тим точніше необхідно дотримуватися технологію сушіння деревини.

При високій швидкості потоку і недостатньої вологості може виникати явище, яке часто називають дубленням або цементуванням поверхні деревини. Поверхня стає сухою і твердою і процес сушіння зупиняється. Для усунення доводиться піднімати вологість, щоб розм’якшити поверхневий шар.

Термодинаміка

Для ефективної сушки деревини зовсім не обов’язково підтримувати в камері дуже високу температуру. Звичайно чудово, якщо сушильна камера може підтримувати температуру 70°, але якщо ваша камера може тримати (50-55)°, не засмучуйтеся. Для більшості процесів сушіння цього буде цілком достатньо.У разі застосування другого методу управління процесом сушіння деревини роль температури знижується. Більше уваги приділіть регулювання вологості в сушильній камері, так як вологість в цьому випадку буде чинити більший вплив на процес сушіння деревини, ніж температура.

Практичні технології

При експлуатації сушильних камер для деревини були випробувані різні технології сушіння.

Мені і більшості деревообробників найбільше сподобалися низько-температурні. Для прикладу наведу одну з технологій, що використовується в сучасних сушильних камерах.

Етап 1. Нагрівання деревини.

Нагрівання до температури 50°зі швидкістю 7° в годину.

Етап 2. Витримка.

Витримка при температурі 50° протягом 5 годин.

Етап 3. Сушка деревини від початкової вологості до вологості 30%.

постійна Температура 50°.

Рівноважна вологість повітря 16%.

Етап 4. Сушка деревини від вологості 30% до вологості 15%.

Температура зростає пропорційно зменшенню вологості деревини від 50° до 60°.

Градієнт сушіння постійний 3,3.

Етап 6. Кондиціонер.

постійна Температура 60°.

Рівноважна вологість повітря 6%.

Час кондиціонування 13 годин.

Етап 7. Остигання.

Нагрівач — вимкнено.

Зволожувач — вимкнено.

Зовсім не обов’язково сліпо копіювати якусь технологію. Наприклад, для сосни 30мм етап кондиціонування зазвичай ніхто не проводить, а при досягненні кінцевої вологості припиняється нагрівання, закривається заслінка скидання вологості і починається процес охолодження.

Якщо ви вивчите основні поняття управління процесом сушіння деревини, ви зможете змінити будь-яку технологію під свої потреби і можливості вашої сушильної камери.

Автоматика для сушильних камер

Автоматика для сушильних камер була створена для індивідуальних деревообробників і фірм, які побудували сушильні камери для деревини своїми руками.

Автоматика для сушіння має такі властивості:

— може працювати з сушильними камерами самого різного розміру і принципу побудови з використанням водяного котла, так і котла з повітряним агентом

— автоматика для сушильних камер має досить низьку вартість

— працювати з нею може персонал із середньою кваліфікацією, не має спеціальних знань в області програмування

— автоматика може керувати будь-якими зовнішніми пристроями електромеханічного та електромагнітного типу

— проста в підключенні і обслуговуванні

— автоматика забезпечує:

— вимірювання температури та вологості повітря усередині сушильної камери

— дистанційне вимірювання вологості деревини у п’яти точках укладання

— сушіння пиломатеріалів в автоматичному режимі

— сушіння пиломатеріалів в напівавтоматичному режимі

— видачу напруг і сигналів для управління приводами, клапанами та ін. зовнішніми пристроями

— видачу сигналів для управління роботою реверсивних вентиляторів

В автоматичному режимі ви задаєте породу, товщину пиломатеріалу, м’якість технології, кінцеву вологість пиломатеріалу. Породи деревини – сосна, дуб, бук, береза, ялина, ясен, липа, вільха, клен, тополя, граб, явір, осика.

Автоматика кожні дві години дистанційно вимірюють вологість деревини в різних точках укладання, обчислює середню вологість і буде підтримувати в сушильній камері температуру і вологість, необхідну за технологією. Для режиму автомат прошиті італійські технології.

Якщо фактична температура у камері відрізняється від необхідної, автоматика компенсує цей недолік зміною вологості в сушильній камері за певним законом. Таким чином, автоматика прагне створити оптимальні умови для сушіння за фактичної температури в сушильній камері, якщо температура, необхідна за технологією, недосяжна.

В напівавтоматичному режимі ви самі виробляєте заміри вологості в різних точках укладання і самі задаєте необхідну температуру і вологість в сушильних камерах для деревини.

Комплект поставки:

— система автоматики

— два електронних термометра (сухе і вологе)

— комплект кабелів для дистанційного вимірювання вологості деревини (3 або 5 шт)

— комплект документації на автоматику і докладні інструкції по підключенню

Підключення.

Перший етап підключення.

Для визначення температури і вологості повітря в сушильній камері необхідно встановити сухий і вологий термометр згідно інструкції. (входять в комплект поставки).

Для дистанційного вимірювання вологості в дошку забиваються два металеві штирі, які підключаються до автоматики за допомогою кабелю для дистанційного вимірювання вологості. Для невеликих сушильних камер зазвичай використовують три точки вимірювання. для великих – п’ять точок (Кабелі входять в комплект поставки).

Другий етап підключення здійснює електрик по інструкції.

Автоматика керує зовнішніми виконавчими пристроями (актуатори, приводи Белімо, элетромагнитные клапани, насоси тощо) або безпосередньо, або з допомогою проміжних реле постійного струму 12В, підключаються до автоматики.

Керування роботою реверсивних вентиляторів здійснюється з допомогою проміжних реле.

Вартість автоматики. орієнтовна – 350 $, ціну уточняйте.

Вартість електромеханічних приводів типу «актуатор» (20 — 25)$ на фірмах України.

Партнерство і співробітництво

Короткий опис статті: сушильні камери для деревини Сушильні камери для деревини своїми руками Сушильні камери для деревини, автоматика для сушіння деревини, система управління сушкою деревини, сушка деревини

Джерело: Сушильні камери для деревини. Автоматика для сушильних камер

Також ви можете прочитати