Конвективные сушильные камеры, требования к конструкции

То, что приведено ниже, не следует расценивать как руководство из серии "Сделай сам". Самодельные камеры для сушки древесины существуют и их довольно много. Но при этом подавляющее большинство из них далеки от совершенства. Сушильные камеры рассчитываются и проектируются, а значит, этим должны заниматься специалисты.

Даже если Вы решили сделать сушильную камеру "своими руками", то хотя бы, перед тем как построить, закажите специалистам проект или найдите и изучите литературу об устройстве сушильных камер.

Деревообработка, ее себестоимость, качество изделий, зависят от качества сушки пиломатериалов. В свою очередь, качественная камерная сушка древесины зависит не только от соблюдения технологии (правильная укладка пиломатериала, соблюдение режимов), но и от конструкции сушильной камеры. Надеюсь, что приведенная здесь информация, позволит Вам избежать ошибок при покупке или поможет улучшить имеющиеся на Вашем производстве конвективные сушильные камеры древесины.

Далее рассматривается устройство сушильной камеры для древесины с верхним расположением вентиляторов (вертикально-поперечная циркуляция сушильного агента), так как в современных конвективных камерах для сушки древесины это самая распространенная аэродинамическая схема. 

Все расчёты даны для легкосохнущих пород дерева: сосна, ель, кедр и так далее. За условный принимается пиломатериал толщиной 50 миллиметров.

Устройство сушильной камеры для древесины конвективного типа

Для равномерной сушки древесины по высоте штабеля расстояние от стенки сушильной камеры до штабеля пиломатериала должно быть не менее четверти высоты штабеля (см. рисунок), иначе необходимо обеспечить сужение воздушного канала сверху вниз.

Схема конвективной сушильной камеры (в разрезе)

При двух и более штабелях расстояние между ними (на рисунке А) должно быть не менее 15 - 20 сантиметров.

Для равномерной сушки пиломатериалов по длине штабеля (при длине доски 6 метров) сушильные камеры, как правило, должны иметь не менее трех вентиляторов.

Сушильные камеры для древесины должны иметь конструкцию, обеспечивающую прохождение воздуха только через штабель пиломатериалов. Свободные проходы снижают поток воздуха через штабель (следовательно, сушка древесины идет медленнее) и делают его неравномерным, что увеличивает неравномерность влажности высушенных пиломатериалов. 

Свободный проход воздуха по бокам, сверху, снизу штабеля должен быть перекрыт шторами, порогами и прочим. Боковые шторы рекомендуется установить таким образом, чтобы они перекрывали штабель на 10 - 15 сантиметров от торцов, это уменьшит растрескивание торцов. Верхние шторы желательно сделать подвижными, так как сушка древесины приводит к уменьшению высоты штабеля пиломатериала.

Циркуляция воздуха при камерной сушке древесины

Циркуляция осуществляется с помощью вентиляторов, воздух проходит поперек штабеля. Вентиляторный отсек отгорожен от штабелей пиломатериала фальшпотолком и имеет перегородку, предназначенную для исключения "коротких замыканий" воздушного потока. Это очень важно! В некоторых самодельных сушильных камерах эта перегородка отсутствует, в результате значительная часть воздуха бесполезно гоняется над фальшпотолком, не попадая в штабель.

Одноштабельные сушильные камеры для пиломатериалов допускают использование нереверсивных вентиляторов, при двух и более штабелях вентиляторы должны быть реверсивными.

Требования к вентиляторам для сушильных камер

Если электродвигатель вентилятора находится внутри сушильной камеры, он должен быть выполнен во влагозащищенном исполнении и иметь класс нагревостойкости "Н" (до 100 градусов), электродвигатель, не удовлетворяющий этим требованиям, должен быть вынесен за пределы камеры. В самодельных сушильных камерах часто используют электромоторы класса F. В результате они выходят из строя с периодичностью 3 - 6 месяцев.

При недостаточной производительности вентиляторов камерная сушка древесины идет медленнее, повышается неравномерность влажности по ширине штабеля. Приближенно подсчитать необходимую суммарную производительность вентиляторов (метры куб./час) для одно - двухштабельной сушильной камеры можно умножив длину штабеля на высоту (в метрах) и умножив на 3200.

Обогрев конвективных сушильных камер.

Подача тепла, необходимого для испарения влаги из древесины, осуществляется калориферами, их мощность определяется из расчета 3 - 4 кВт на куб условного пиломатериала. Чтобы это обеспечить, поверхность теплосъёма калориферов должна быть около 3,5 квадратных метра на куб пиломатериала. Не рекомендуется применять электрические калориферы: сушка древесины при этом будет иметь большую себестоимость. Наверное, для многих, лучшим вариантом будет использование котла, работающего на отходах деревообработки. 

Желательно чтобы воздух, поступающий в конвективные сушильные камеры при вентилировании, до попадания в штабель проходил через калориферы. Поэтому при наличии реверса вентиляторов калориферы обычно располагают в два ряда, как показано на рисунке. Если калориферы расположены в один ряд, а вентиляторы реверсивные, то калориферы должны находиться между воздуховодами вентиляции стороны давления и стороны разряжения. Такая схема сушильной камеры характеризуется немного большими тепловыми потерями, но меньшей стоимостью при изготовлении.

Камерная сушка древесины требует меньших затрат тепловой энергии если конвективные сушильные камеры оснащены рекуператорами (теплообменниками). В рекуператоре происходит теплообмен между поступающим и выходящим воздухом при вентилировании. Использование рекуператора кроме экономии тепловой энергии дает уменьшение скачков температуры при вентилировании, следовательно, сушка пиломатериалов при этом будет более качественной.

К сожалению, в России конвективные сушильные камеры для древесины с рекуператорами практически не выпускаются.

Теплоизоляция сушильных камер для древесины.

По рекомендуемым (мягким) для хвойных пород режимам, сушка пиломатериалов на последних стадиях может проходить при температуре до 75 градусов Цельсия, внешняя температура может достигать минус 40. Итого перепад температур 115 градусов. Следовательно, при плохой теплоизоляциии часть денег, которые Вы платите за теплоэнергию, пойдет на обогрев улицы. 

Кроме того, при плохой теплоизоляции на стенах, полу и потолке сушильной камеры будет конденсироваться влага, что не позволит выдержать заданную по режиму влажность воздуха на начальных стадиях сушки древесины.

По возможности, сушильные камеры нужно устанавливать в помещении, это снизит возможность растрескивания пиломатериалов при выгрузке из-за резкого перепада температур. Но и при установке в помещении нужна хорошая теплоизоляция.

Герметичность сушильных камер для древесины.

На начальных стадиях камерная сушка древесины проводится при высокой влажности, поэтому влажный воздух должен удаляться тогда и только тогда, когда это требуется по режиму. При плохой герметичности невозможно выдержать заданную влажность воздуха. Использование системы увлажнения не помогает: даже если подается пар, значительная часть его выпадает в виде конденсата из-за соприкосновения с холодным воздухом. Следовательно: сушильные камеры древесины должны быть герметичны, не иметь щелей, на воротах должны быть установлены уплотняющие прокладки. Особенно часто плохую герметичность имеют самодельные сушильные камеры. В промышленных камерах ухудшение герметичности обычно происходит из-за неплотного закрывания ворот вследствие небрежной их регулировки при монтаже.

Приточно-вытяжная вентиляция при камерной сушке

Обычно устройство сушильных камер обеспечивает приточно-вытяжную вентиляцию за счет избыточного давления на стороне давления и пониженного давления на стороне разряжения, дополнительные вентиляторы не применяются. Необходимая суммарная площадь сечения воздуховодов при такой вентиляции ориентировочно определяется из расчета 40 кв. сантиметров на куб условного пиломатериала со стороны давления и столько же со стороны разряжения. Воздуховоды оснащены шторами, которые открываются и закрываются по мере необходимости.

Для уменьшения образования конденсата в воздуховодах, желательна их теплоизоляция.

Система увлажнения при камерной сушке древесины

Есть мнение, что сушка легкосохнущих пород дерева может проводиться без влагообработки. Действительно, при проведении сушки свежераспиленной древесины, необходимая по режиму влажность воздуха набирается за 6 - 12 часов. Однако, если производится камерная сушка древесины, которая после распиловки пролежала 2 - 3 дня, то это время может растянуться на сутки и более, что уже нежелательно. Таким образом, система увлажнения при камерной сушке пиломатериалов все-таки нужна. Для увлажнения используют пар или мелкораспыленную (капли зависают в воздухе) с помощью форсунок воду. Очень распространенная ошибка в самодельных сушильных камерах - при распылении вода попадает на термометр и датчик влажности воздуха. В результате автоматика получает ложную информация о параметрах климата. Это не допустимо.

О требованиях к прокладкам.

Прокладки не являются элементом конструкции сушильной камеры и естественно с ней не поставляются, но без соблюдения требований к ним качественная сушка древесины невозможна, поэтому коротко о прокладках.

Прокладки должны быть изготовлены из сухого пиломатериала и иметь строго одинаковую толщину. Толщина прокладок при суммарной ширине штабелей до 4,5 метров должна быть не менее 25 миллиметров, при большем количестве штабелей толщину рекомендуется увеличить до 30 - 35 миллиметров. При недостаточной толщине прокладок камерная сушка древесины проходит медленнее, увеличивается неравномерность влажности по ширине штабеля.

Ширина прокладок - 40 - 50 миллиметров. Поверхности прокладок, соприкасающиеся с пиломатериалом, должны быть струганными.

Качественная сушка древесины во многом зависит от правильной укладки пиломатериала, поэтому обязательно изучите этот вопрос.