Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

древесина сушильный пиломатериал

Гидротермическая обработка охватывает группу технологических процессов воздействия на древесину тепла, газов и жидкостей, направленных на изменение ее физико-механических и эксплуатационных свойств в нужном направлении.

Эти процессы базируются на физических явлениях обмена тепла и влаги между древесиной и окружающей средой. По своему назначению они могут быть подразделены на 3 группы: процессы тепловой обработки, процессы сушки и процесс пропитки древесины.

Тепловая обработка производится нагретой водой (проварка) или

насыщенным паром (пропарка) для временного снижения твёрдости и повышения пластичности древесины и облегчения процессов её рамного пиления, лущения, строгания, гнутья и прессования.

Сушкой называется процессы удаление воды из древесины путем ее испарения или выпаривания. Сушка осуществляется в среде влажного воздуха, топочных газов и перегретого пара. Сушка обеспечивает стабильность размеров и формы изделий из древесины, повышает ее стойкость к биологическим разрушителям, увеличивает удельная прочность, повышает качество отделки и склеивания.

При пропитке в древесину вводят различные вещества, которые направленно изменяют ее свойства. В основном пропитку древесины проводят с целью повышения ее стойкости к поражению дереворазрушающими грибами и насекомыми. Такая обработка называется консервированием. Основным потребителем консервированной древесины являются энергетическое и железнодорожное строительство, жилищное, промышленное, сельскохозяйственное и другие виды строительства.

Сушильная камера УЛ-1 является конвективной, так как ее сушильным агентом является воздух.

1. Технологическая схема лесосушильного цеха

1.1 Выбор способа сушки древесины

Сушка древесины - сложный процесс, характер которого определяется одновременным протеканием ряда физических явлений, главнейшими из которых является:

передача тепла материалу от агента сушки или источника тепловой энергии; это явление носит название теплообмена;

перемещение тепла внутри материала, называемое теплопроводностью;

испарение влаги с поверхности материала в окружающую среду - влагоотдача;

перемещение влаги внутри материала; это явление носит название влагоперенос.

Роль перечисленных физических явлений применительно к конкретному способу сушки неодинакова. Относительная эффективность того или иного явления зависит от способа передачи тепла древесине и других условий. Некоторые из этих явлений могут быть определяющими при одних способах сушки и не оказывать существенного влияния при других способах.

Классификация видов и способов сушки базируется па особенностях теплообмена материала со средой. По этому признаку различают четыре вида сушки: конвективную, кондуктивную, радиационную и диэлектрическую.

Конвективная сушка: основана на передаче тепла материалу путем конвекции от газообразной или жидкой среды. Основными способами конвективной сушки являются:

Газопаровая сушка - сушка древесины нагретыми газами в специальных сушильных устройствах при атмосферном давлении;

Атмосферная сушка - сушка на открытых складах или под навесом без подогрева воздуха;

Жидкостная сушка - сушка в нагретых гидрофобных жидкостях и в солевых водных растворах;

Ротационная сушка - сушка древесины на вращающейся карусели в нагретой газовой среде с использованием центробежного эффекта; Вакуумная сушка - газопаровая сушка при давлении ниже атмосферного.

Кондуктивная сушка: основана на передаче тепла древесине

путем теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями.

При радиационной сушке: тепло передается материалу путемоблучения источниками лучистой тепловой энергии (в основном от источников инфракрасного излучения). Этот вид сушки древесины в настоящее время не применяется.

Диэлектрическая сушка: это сушка в электрическом поле

Высокой частоты. Тепло материалу передается за счет диэлектрических потерь.

Древесные материалы сушат преимущественно газопаровым способом

сушки. Применительно к пиломатериалам, высушиваемым в специальных камерах, этот способ получил название - камерной сушки.

Большое распространение имеет атмосферная сушка пиломатериалов.

Ротационная, вакуумная и диэлектрическая сушки применяются сравнительно редко, в основном для сушки пиломатериалов. Кондуктивная сушка имеет ограниченное применение в технологии производства фанеры. Сушка в гидрофобных жидкостях получила распространение в технологии пропитки древесины.

Мы рассматриваем лесосушильную камеру УЛ-1, в которой основным сушильным агентом является нагретый воздух. Что является основным показателем конвективной сушки.

1.2 Погрузочно-разгрузочные и транспортные операции

Погрузочно-разгрузочные и транспортные операции выполняются с помощью автопогрузчика.

К основным транспортным операциям относят:

- Подвоз сырых пиломатериалов на формировочную площадку.

- Формировка штабеля.

- Транспортировка штабеля в сушильную камеру и выкатка из неё.

- Подача высушенного штабеля на склад.

- Подача высушенного штабеля в деревообрабатывающий цех.

Подвозка сырых пиломатериалов к площадке для формирования штабелей

Подвозка сырых пиломатериалов к площадке для формирования штабелей осуществляется с помощью автопогрузчика, лифтов, кранов и тележек. В нашем случае используется погрузочный лифт и траверсная тележка.

Формирование сушильных штабелей

В лесосушильных цехах применяют два способа формирования штабелей: целым штабелем и из пакетов.

Штабеля формируют на погрузочной площадке у лесосушильного цеха на специальных трековых тележках. Закрепленные на треках поперечные деревянные брусья образуют подштабельное основание. Пиломатериалы подвозят к площадке в пакетах автолесовозами или автопогрузчиками и иногда вагонетками по узкоколейным рельсовым путям.

Штучный способ укладки штабелей. При штучном способе штабеля формируют из отдельных досок, укладываемых рядами на реечных прокладках вручную или штабелеукладчиками.

При ручной укладке пиломатериалов в штабель нормальной высоты (до 3 м от головки рельсов) наиболее трудоемким является формирование верхней половины штабеля, когда сырые пиломатериалы приходится поднимать на высоту до 3 м.

Один из простейших способов, облегчающих труд рабочих, - укладка штабелей с двух уровней. Для этого устраивают эстакаду высотой примерно 1,5 м над уровнем земли. Вдоль эстакады прокладывают рельсовый путь длиной на один или два штабеля.

Формируют штабеля следующим образом. Сначала с земли выкладывают на трековых тележках нижнюю половину штабеля до высоты 1,5-1,6 м от брусков трековой тележки, а затем с эстакады верхнюю половину. Плотные пакеты с пиломатериалами удобно подавать на эстакаду автопогрузчиком.

Для подачи пиломатериалов в верхнюю половину штабеля можно применять подъемные конвейеры. Для облегчения укладки верхней половины штабелей целесообразно использовать штабелеры.

Весьма эффективными механизмами для штучной ручной укладки являются вертикальные подъемники (лифты), которые позволяют поддерживать верх штабеля на удобной высоте. Вертикальный подъемник представляет собой платформу, укрепленную на четырех подъемных винтах с упорными подшипниками. Винты получают вращение от цепи через редуктор от электродвигателя. При этом платформа перемещается вверх или вниз. Пускают электродвигатель или останавливают с помощью кнопок. Когда платформа достигает крайнего верхнего или нижнего - положения, электродвигатель автоматически отключается.

Вертикальные подъемники устанавливают в приямках соответствующей глубины. При устройстве приямка в местах с высокими грунтовыми водами должны быть приняты меры, предупреждающие проникновение воды внутрь него.

Подъемник обычно обслуживают двое рабочих. Рабочие берут пиломатериалы из подвезенного к лифту плотного пакета и укладывают их на трековые тележки, которые предварительно устанавливают на рельсовом пути платформы подъемника. Уложив ряд материалов, рабочие раскладывают прокладки. Для удобства выравнивания торцовой стороны у штабеля устанавливают откидной металлический щит высотой примерно 1 м, а для раскладки прокладок в определенных местах - откидные специальные приспособления, в которых фиксируется один из концов прокладок.

По мере роста штабеля платформа подъемника опускается в приямок, и к концу загрузки штабель почти целиком оказывается в приямке. По окончании укладки платформа со штабелем поднимается. Уровень головки рельсового пути на платформе совмещается с уровнем головки рельсового подъездного пути, после чего с помощью траверсной тележки штабель закатывается в камеру или перекатывается на запасную площадку.

Пиломатериалы подают к подъемнику автопогрузчиками, тельферами и по рельсовым путям на вагонетках. Вблизи подъемника следует иметь буферный склад для пакетов, из которого будут своевременно подаваться для укладки в штабель пиломатериалы одной толщины.

При укладке штабелей с помощью лифта производительность труда рабочих повышается в 2-2,5 раза. За смену один рабочий укладывает 17-18 м³ пиломатериалов толщиной 25 мм и средней Длиной 5,5 м или 24-25 м³ пиломатериалов толщиной 50 мм.

Во время укладки штабеля на вертикальном подъемнике рабочим приходится переносить пиломатериалы от плотного пакета к платформе. Для выполнения трудоемких операций разработаны различные конструкции штабелеукладочных машин.

В нашем случае формирование штабеля осуществляется на вертикальном подъемнике (лифте).

Пакетный способ формирования штабелей. При этом способе штабеля формируют из заранее подготовленных пакетов, в которых пиломатериалы уложены на реечных прокладках. Укладывают пиломатериалы в пакеты на прокладках вручную или с помощью пакетоформирующей машины. Штабеля формируют из двух-четырех пакетов, в зависимости от грузоподъемности применяемых механизмов. Поднимать пакеты можно автопогрузчиками, электроталями, электрифицированными траверсными тележками с портальными подъемниками, башенными и мостовыми кранами.

Пакетный способ формирования штабелей наиболее производителен и экономичен, он позволяет комплексно решать вопросы механизации транспортно-укладочных работ на предприятиях.

Подготавливать отдельные пакеты при ручной укладке можно одновременно в нескольких местах погрузочной площадки лесосушильного цеха из пиломатериалов разных толщин и пород. При этом осуществляют разные способы укладки в соответствии с циркуляцией воздуха по материалу в сушильных камерах.

Формировать пакеты на прокладках можно непосредственно на сортировочной площадке лесопильного цеха, откуда транспортируют их на формировочную площадку лесосушильного цеха или на склад (биржу) для атмосферной подсушки. Атмосферную подсушку можно комбинировать с последующей сушкой тех же пакетов в лесосушильных камерах. При такой организации работ исключается перекладка пиломатериалов.

Для механизированного формирования пакетов созданы пакетоформирующие машины, которые подготовляют пакеты на прокладках (со шпациями и без шпаций) и без прокладок (плотные пакеты). Применение этих машин позволяет в 1,5-2,5 раза повысить производительность труда по сравнению с ручным способом.

Применять эти машины целесообразно лишь при крупных масштабах укладочных работ порядка 30-40 тыс. м3 и более пиломатериалов в год. Имеется несколько конструкций таких машин таких как пакетоформирующая машина ПФМ-10, которая может формировать пакеты со шпациями и без шпаций.

Формирование пакетов производится следующим образом. Автопогрузчиком или автолесовозом плотный пакет пиломатериалов устанавливается на цепной конвейер, который подает пакет на роликовый конвейер. С помощью кронштейнов наклонного подъемника пакет снимается с роликового конвейера, наклоняется на 40° и поднимается вверх. При подъеме верхнего ряда досок пакета выше рамы наклонного подъемника доски скатываются на цепи приемного конвейера, при этом освободившиеся прокладки удаляются ленточным конвейером. Затем доски поступают в приемник, образованный скатами приемного конвейера и наклонным конвейером с упорами. Поступление досок в приемник регулируется оператором. По наклонному конвейеру доски подаются на цепи горизонтального конвейера. После этого доски поступают на винтовой роликовый конвейер-торцеравнитель для выравнивания досок по правому торцу. Далее доски транспортируются до упора отсекателя механизма подштучной выдачи досок в каждую ячейку конвейера. По заданной программе набирается необходимое количество досок в ряду пакета, после чего отключается механизм поштучной выдачи досок без отключения конвейера с разновысокой цепью. Благодаря этому осуществляется выдача одной доски и тем самым отделение набранного щита от другого. С низких ячеек цепи конвейера с разновысокой цепью доски поступают на конвейер-торцеравнитель с гладкими роликами, который выравнивает их по левому торцу, после этого они поступают на цепи шпациенаборочного конвейера.

Доски с верхних ячеек конвейера с упорами и разновысокой цепью, минуя роликовый конвейер-торцеравнитель с гладкими роликами, также поступают на шпациеиаборочный конвейер.

За время прохождения одного шага между упорами конвейера с разновысокой цепью цепи шпациенаборочного конвейера передвигаются на величину, равную ширине доски и шпации, что зависит от настройки машины.

С помощью механизма перемещения каретки и цепей на поднимающихся рычагах при обратном ходе каретки щит досок перекладывается на прокладки формируемого пакета. При возвращении каретки с рычагами в исходное положение включается привод кассетного устройства. После отключения привода кассетного устройства вертикальный подъемник опускается на величину, равную толщине доски в щите и прокладки. Сформированный пакет с вертикального подъемника передается на роликовый конвейер, по которому пакет выкатывается из-под машины.

Размеры формируемого пакета по длине 4,3-6,8 м, по ширине 1,2-1,9 м и по высоте до 1,5 м.

Для формирования штабелей из пакетов можно использовать электрифицированную траверсную тележку ЭТ-20-П, оборудованную портальным подъемником. Подъемник монтируется на раме тележки и состоит из портала сварной конструкции, грузовой однобарабанной лебедки, установленной на площадке портала (вверху), захватного приспособления и электроаппаратуры, расположенной в закрытой остекленной кабине управления.

Захватное приспособление состоит из металлической сварной рамы. Между продольными балками рамы установлены направляющие блоки для грузовых тросов. К концам поперечных балок рамы подвешены тросовые стропы. На концах строп закреплены хомутики, которые заводят на концы металлических балочек и закрепляют замками.

Траверсная тележка с подъемным устройством ЭТ-20-П - комплексный агрегат, формирующий штабеля из двух пакетов и осуществляющий все операции по их транспортированию.

Штабель на траверсной тележке, оборудованной портальным подъемником, формируется в таком порядке. Вначале на погрузочной площадке пиломатериалы укладывают на трековые тележки в пакеты на прокладках такой же ширины и длины, что и полногрузочный штабель. Затем треки с уложенным пакетом, который должен образовать верхнюю часть штабеля, закатывают на траверсную тележку и подъемным устройством поднимают пакет на высоту, позволяющую подвести под него другой пакет. Треки сталкивают с траверсной тележки на рельсовый путь запасной площадки треками закатываемого на нее второго пакета. Рельсовые пути запасной, погрузочной площадок и траверсной тележки должны совпадать.

После проверки правильности установки нижнего пакета на него опускают верхний пакет. При использовании захватного приспособления с металлическими балочками между пакетами помещают прокладки удвоенной толщины (50 мм).

Если металлические балочки захватного приспособления, поддерживающие верхний пакет, сделаны так, что при соприкосновении с нижним пакетом они поворачиваются с ребра на пласть (под тяжестью верхнего пакета), то можно использовать прокладки между пакетами обычной толщины - 25 мм.

После того как верхний пакет будет опущен на нижний, поддерживающие балочки, имеющие меньшую толщину, чем прокладки между пакетами, свободно вытаскиваются из штабеля. Таким образом, на треках, стоящих на рельсовом пути траверсной тележки, образуется полногрузный штабель нормальных габаритов.

При укладке пиломатериалов толщиной от 45 мм и более без шпаций (зазоров между боковыми кромками досок) можно применять тросовое захватное приспособление без поддерживающих балочек.

При работе траверсной тележки с подъемником осуществляются общепринятые мероприятия по технике безопасности, предусматриваемые при эксплуатации подъемных механизмов.

Для пакетного формирования штабелей применяют также устройства, в которых в качестве подъемных механизмов использованы электротали.

Для формирования штабелей из пакетов также можно применять автопогрузчики с удлиненными захватами. Чтобы между верхними и нижними пакетами оставался зазор не более 50 мм, используют вспомогательные поворачивающиеся металлические прокладки, убираемые при окончательном опускании верхнего пакета. Применение автопогрузчиков требует надлежащего устройства дорог и площадок.

В нашем случае штабель сформирован: длинной 6,5 м, шириной 1,8 м, высотой 3,0 м, пиломатериал обрезной. Так как мы используем камеру УЛ-1, в которой циркуляция происходит поперек штабеля, укладка штабеля будет без шпаций. Толщина прокладок 25 мм. Шаг прокладок будет равно: для ольхи 1= 25х22=550 мм; для ольхи 2=25х40=1000 мм; для клена 1 =25х32=800 мм; для клена 2 =25х50=1250 мм. Количество прокладок по длине: 10 шт., так как длинна штабеля 6,5 м. Количество прокладок по высоте: для ольхи 1= 2600/23,54+25=54 шт.; для ольхи 2=2600/42,8+25=39 шт.; для клена 1 =2600/34,24+25=44 шт.; для клена 2 =2600/53,5+25=34 шт. Общее количество прокладок для одной сушилки: для ольхи 1=54х10х2=1080 шт.; для ольхи 2=39х10х2=780 шт.; для клена 1 =44х10х2=880 шт.; для клена 2 =34х10х2=680 шт.

Устройство для транспортировки штабелей

Основным видом транспорта в лесосушильных цехах является рельсовый транспорт.

Транспортная подштабельная трековая тележка состоит из двух треков, соединенных деревянными брусьями.

Устройство трека. Между двумя швеллерами помещены двухребордные колеса, оси которых вращаются на шариковых или роликовых подшипниках. Применяют треки длиной 1,8 м и укороченные длиной 1,4 м.

Особенность трековых тележек, на которые укладывают штабеля, заключается в том, что они не могут проходить по криволинейным рельсовым путям из-за слишком длинной базы и через стрелки, так как колеса у треков двухребордные. Поэтому для перемещения трековых тележек со штабелями с одного рельсового пути на другой устраивают траверсные пути, которые оборудуют специальными траверсными тележками.

Траверсные тележки обычно электрифицируют, оборудуют механизмами передвижения, грузовыми лебедками для закатки и выкатки штабелей и механизмами управления. В тележках использованы типовые узлы (лебедки, редукторы, тормоза, электрооборудование и др.), изготовляемые промышленностью. Это снижает трудоемкость их изготовления и гарантирует надежность работы. Питание электродвигателей тележек от сети может быть осуществлено с помощью троллейных проводов через токоприемник, применяемый для городских троллейбусов, который не требует точной подвески троллеев по высоте и по направлению движения. В периоды похолодания ползун токоприемника снимает обледенение с троллеев. Для питания током применяют также гибкий бронированный кабель (например, ГРШС), подвешенный на скользящих кольцах к тросу, натянутому вдоль траверсного пути. Это устройство проще и безопаснее в работе по сравнению с троллеем, однако оно предпочтительно для траверсных путей небольшой протяженности (не более 25-30 м), расположенных в закрытых помещениях.

Передвигают, закатывают и выкатывают штабеля с помощью механизмов и системы блоков, установленных как на траверсной тележке, так и внутри лесосушильных камер, вблизи дверей и на площадках у камер.

Передвижение штабеля осуществляется тросом от лебедки, установленной на траверсной тележке, через направляющие блоки, поставленные на тележке и в камере недалеко от загрузочной двери в удобном для обслуживания месте. Трос, огибающий блок, заводят под штабель сбоку, снаружи рельсового пути, и с помощью крюка зацепляют за задний брус трековой тележки.

Транспортировка сухих пиломатериалов в

деревообрабатывающий цех для дальнейшей переработки

Высушенный штабель на траверсной тележке подают на склад сухих пиломатериалов и со склада по мере надобности в деревообрабатывающий цех, где перед станком первичной обработки установлен второй подъемник.

1.3 Основные требования к укладке пиломатериалов

древесина сушильный пиломатериал

Сушильные пакеты и штабеля должны быть прямоугольного сечения и иметь обязательно оба выровненных торца для создания нормальных условий сушки. Укладка пиломатериалов при камерной сушке и атмосферной сушке в сушильный пакет осуществляется горизонтальными рядами со шпациями и без них. Пакеты со шпациями предназначены для атмосферной, без шпаций - для камерной сушки. Рядом пакета называют пиломатериалы одной толщины, уложенные по горизонтали на пласть параллельно друг другу с выровненными с двух сторон торцами. Доски разных длин выравнивают по торцам через одну. Шпацией называют расстояние между двумя соседними досками ряда. Для сосновых и еловых пиломатериалов шпации должны быть не менее 50 мм, для пиломатериалов других хвойных пород - не менее 35 мм. Для антисептированных пиломатериалов ширину шпаций уменьшают до 25 мм. Ширина шпаций во всех рядах пакета должна быть одинаковой. Ряды пиломатериалов в пакете отделяют друг от друга прокладками, положенными под прямым углом к доскам ряда. Прокладки изготовляют из сухой (абсолютной влажностью не более 18%) здоровой древесины хвойных пород толщиной 22±1 или 25±1 мм, шириной 50±1 мм. Длина прокладок равна ширине пакета с допускаемым отклонением ±5 мм. На предприятии должны применяться прокладки только одного сечения во избежание их смешивания.

Укладка пиломатериалов с сильно выраженными пороками формы (крыловатостью, погнутостью по пласти или кромке) не допускается. В один пакет укладывают пиломатериалы одной породы и сечения (или толщины). ГОСТ 21211 определены следующие максимальные размеры сушильных пакетов и штабелей, мм: 1500x1500x6800; 2000х1500х6800; 2000x3000х6800; 2000х5000х6800 (ширина х высота х длина). Число прокладок, укладываемых на один ряд пакета, в зависимости от толщины досок и длины пакета должно быть переменным: при длине пакета до 4 м - 3, при длине пакета 6,8 м - 5 или 9. Крайние от торцов пакета прокладки устанавливают на расстоянии

300…450 мм для тонких и 450…600 мм для толстых пиломатериалов.

Расстояния между прокладками по длине штабеля должны быть одинаковыми и равны для хвойных пиломатериалов 35-кратной, для твердолиственных - 25-кратной толщине досок. Чем тоньше доски и чем быстрее они просушиваются, тем чаще следует располагать прокладки.

2. Разработка схемы технологического процесса сушки пиломатериалов

2.1 Технологические требования к сухим пиломатериалам

У высушенной древесины есть разнообразные варианты применения. Так как она нашла применение в различных сферах жизни, так же должны отличаться и требования к качеству сушки. В зависимости от этих требований установлено три категории качества сушки:

1 Категория - возможность механической обработки и сборки

деталей для высокоточных составных частей изделий (пиломатериалы для изготовления музыкальных инструментов, деревянных строительных клееных несущих конструкций, точное машиностроение и приборостроение).

2 Категория - возможность механической обработки и сборки деталей для ответственных составных частей изделий (мебельное производство, столярно-строительные изделия, деревянные строительные ограждающие конструкции, пассажирское вагоностроения).

3 Категория - возможность механической обработки и сборки деталей для менее ответственных составных частей изделий (тара, коробки, ящики).

2.2 Выбор числа и характер технологических операций

Определим состав технологических операций.

В соответствии с теорией для древесины Ольхи: состав

технологических операций будет следующий: начальный прогрев, собственно сушка, конечная влаготеплообработка; для древесины клена1: начальный прогрев, собственно сушка, конечная влаготеплообработка; для древесины клена2: начальный прогрев, собственно сушка, промежуточная влаготеплообработка, проводимая между 4 и 5 стадией сушки, собственно сушка, конечная влаготеплообработка.

2.3 Определение параметров технологических операций процесса сушки

В зависимости от толщины пиломатериала и категории режима определяем номер и параметры режима.

Ольха 1: толщиной 22 мм

	Средняя влажность древесины, %
Параметры режима	Более 35	35-25	Менее 25
	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц
	74	6	0,76	80	11	0,61	100	30	0,29

Ольха 2: толщиной 40 мм

	Средняя влажность древесины, %
Параметры режима	Более 35	35-20	Менее 25
	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц
	64	4	0,82	68	8	0,68	88	26	0,31

Клен 1: толщиной 32 мм

	Средняя влажность древесины, %
Параметры режима	Более 35	35-25	25-20	20-15	Менее 15
	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц
	70	5	0,79	75	9	0,66	93	26	0,33	93	26	0,33	93	26	0,33

Клен 2: толщиной 50 мм.

	Средняя влажность древесины, %
Параметры режима	Более 35	35-25	25-20	20-15	Менее 15
	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц	t,°С	Д,°С	ц
	62	4	0,82	66	6	0,75	72	10	0,62	72	10	0,62	78	23	0,34

Определить режимы технологических операций.

Определим режим начального прогрева.

Для древесины ольхи температура прогрева на 8°С выше температуры начальной ступени режима сушки.

Для древесины клена на 5°С выше температуры начальной ступени режима сушки.

Температура начального прогрева для древесины

Ольха 1 =74+8=82°С.

Ольха 2 =64+8=72°С.

Клен 1 =70+5=75°С.

Клен 2 =62+5=67°С.

Психрометрическая разность при начальном прогреве в соответствии с

Теорией составляет 0,5-1,5°С.

Степень насыщенности определяется в зависимости от температуры и психрометрической разницы.

Ольха 1=96% Ольха 2=96%

Клен 1=96% Клен 2=95%

Определим режим влаготеплообработки.

Температура среды во время обработки в камерах периодического действия поддерживают на 8°С выше температуры на последней ступени режима. Для древесины ольхи 1 температура на последней стадии сушки составляет 100+8=108°С. Соответственно температура при которой будет проводиться влаготеплообработка для ольхи 1 будет равна 107°С. Для древесины ольхи 2 температура на последней стадии сушки составляет 88+8=96°С, Дt=1°С, ц=96. Для древесины клена 1 температура на последней стадии сушки составляет 93+8=101°С. Соответственно температура при которой будет проводиться влаготеплообработка для клена 1 будет равна 100°С, Дt=1°С, ц=96.

Для древесины клена 2 толщиной 50 мм кроме конечной влаготеплообработки проводится еще и промежуточная. Промежуточная влаготеплообработка проводится при переходе с 4 на 5 ступень процесса сушки.

Температура среды при промежуточной влаготеплообработки поддерживают на 8°С выше температуры на 4 ступени режима сушки. Для древесины клена 2 температура на промежуточной стадии сушки составляет

t=72+8=80°С, Дt=2°С, ц=92.

Температура конечной влаготеплообработки в камерах периодического действия поддерживают на 8°С выше температуры на последней ступени режима.

Клен 2 t=78+8=86°С, психрометрическая разность=1°С, и степень насыщенности=95%.

Определить продолжительность технических операций.

Определим продолжительность сушки.

Продолжительность сушки, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находится по формуле:

,

где _исх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности до конечной 8% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (1 м/с), ч;

А_р, А_ц, А_в, А_к, А_д - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки А_р, интенсивность циркуляции А_ц, начальную и конечную влажность А_в, качество сушки А_к, длину материала А_д.

_исх ольхи 1=55 часов; _исх ольхи 2=105 часов;

А_р ольхи 1=1,00; А_р ольхи 2=1,00;

А_ц ольхи 1=0,70; А_ц ольхи 2=0,83;

А_в ольхи 1=1,35; А_в ольхи 2=1,35;

А_к ольхи 1=1,15; А_к ольхи 2=1,15;

А_д ольхи 1=1; А_д ольхи 2=1;

_исх клена 1=120 часов; _исх клена 2=239 часов;

А_р клена 1=1,00 А_р клена 2=1,00

А_ц клена 1=0,86; А_ц клена 2=0,98;

А_в клена 1=1,20; А_в клена 2=1,20;

А_к клена 1=1,15; А_к клена 2=1,15;

А_д клена 1=1; А_д клена 2=1;

_суш ольхи 1=59,77 часов;

_суш ольхи 2=135,30 часов;

_суш клена 1=142,42 часов;

_суш клена 2=323,22 часов;

Определим продолжительность начального прогрева.

,

где _исх - исходная продолжительность начального прогрева.

А_т, А_в, А_п, А_ш - коэффициенты, учитывающие начальную температуру древесины и температуру среды при прогреве А_т, влажность древесины А_в, ее породу А_п, и ширину штабеля А_ш.

_исх ольхи 1=1,5 часов; _исх ольхи 2=2,6 часов;

А_т ольхи 1=0,85; А_т ольхи 2=0,85;

А_в ольхи 1=1,04; А_в ольхи 2=1,04;

А_п ольхи 1=1,00; А_п ольхи 2=1,00;

А_ш ольхи 1=1; А_ш ольхи 2=1;

_исх клена 1=1,9 часов; _исх клена 2=3,2 часов;

А_т клена 1=0,85; А_т клена 2=0,75;

А_в клена 1=0,98; А_вклена 2=0,98;

А_п клена 1=1,2; А_п клена 2=1,2;

А_ш клена 1=1; А_ш клена 2=1;

ольхи 1=1,33 часа; ольхи 2=2,29 часа;

клена 1=1,90 часа; клена 2=2,82 часа;

Определим продолжительность влаготеплообработки.

- Для ольхи 1: определяем влаготеплообработку, она равна 2 часа.

- Для ольхи 2: определяем влаготеплообработку, она равна 6 часов.

- Для древесны клена 1: продолжительность составляет 5 часов.

- Для древесины клена 2: продолжительность составляет 16 часов,

1/3 этого времени уходит на промежуточную влаготеплообработку и составляет 5,34 часа,

2/3 часа уходит на конечную влаготеплообработку и составляет 10,66 часа.

Для ольхи-1 и 2

порода	Размеры, мм	Режим сушки
	толщина	ширина	длина	Кате-гория	Номер и индекс	Ступень режима	Диапазон вл-ти	t, C	t, C
Ольха1	22	130	3800	Н	О1	1 2 3	Более 35 35-25 Менее 25	74 80 100	6 11 30	0,76 0,61 0,29
Ольха2	40	180	3800	Н	О3	1 2 3	Более 35 35-20 Менее 25	64 68 88	4 8 26	0,82 0,68 0,31
Начальный прогрев	Влаготеплообработка
	промежуточная
t, C	t, C	, %	, ч	t, C	t, C	, %	, ч
12	13	14	15	16	17	18	19
78	1	96	1,33	-	-	-	-
70	1	96	2,29	-	-	-	-
влаготеплообработка	Продолжительность сушки, ч
конечная
t, C	t, C		, ч
20	21	22	23	24
100	1	96	2	59,77
91	1	96	6	135,30

Для клена 1 и 2

порода	Размеры, мм	Режим сушки
	толщина	ширина	длина	Кате-гория	Номер и индекс	Ступень режима	Диапазон вл-ти	t, C	t, C
Клен 1	32	175	3800	Н	К2	1 2 3 4 5	Более 35 35-25 25-20 20-15 Менее 15	70 75 93 93 93	5 9 26 26 26	0,79 0,66 0,33 0,33 0,33
Клен 2	50	175	3800	Н	К4	1 2 3 4 5	Более 35 35-25 25-20 20-15 Менее 15	62 66 72 72 78	4 6 10 10 23	0,82 0,75 0,62 0,62 0,54
Начальный прогрев	Влаготеплообработка
	промежуточная
t, C	t, C	, %	, ч	t, C	t, C	, %	, ч
12	13	14	15	16	17	18	19
75	1	96	1,90	-	-	-	-
67	1	95	2,82	80	2	91	5,34
влаготеплообработка	Продолжительность сушки, ч
конечная
t, C	t, C		, ч
20	21	22	23	24
100	1	96	5	142,42
86	1	95	10,66	323,22

2.4 Контрольные операции

Контроль параметров среды

В процессе сушки выполняют контрольные операции. В течение всего

процесса сушки непрерывно или периодически (через 1…2 ч) ведут контроль за температурой и степенью насыщения сушильного агента. По данным контроля регулируют параметры среды в камере. Для определения влажности воздуха служит психрометр. Простейший психрометр состоит из двух ртутных термометров сухого и мокрого с точностью показаний 0,1 С⁰. Шарик мокрого термометра смачивается марлевым или батистовым чехлом, опущенным в сосуд с водой. Мокрый термометр всегда показывает t° более низкую, чем сухой вследствие дополнительного охлаждения за счет испарения влаги с его шарика. Разница между показаниями сухого и мокрого термометров называется психрометрической разностью. Чем она больше, тем суше воздух. Для определения относительной влажности по показаниям психрометра пользуются диаграммами или таблицами.

Относительная влажность воздуха характеризует способность воздуха испарять влагу и представляет собой отношение количества водяного пара в 1м³ воздуха к количеству водяного пара в 1м³ насыщенного воздуха при той же t°.

Контроль влажности пиломатериалов

До загрузки сырых пиломатериалов в сушильную камеру производят определение начальной влажности древесины, способом контрольных образцов.

Начальную влажность определяют по секциям влажности, а текущую - по контрольным образцам. Выпиленные из досок, характерных для данной партии по строению, плотности и влажности, без гнили, засмолков, сучков и трещин, секции зачищают от заусенцев и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г.

Взвешенные секции укладывают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 103±2°С. Влажность секций определяют согласно ГОСТ 16588 сушильно-весовым методом.

Первый раз секции взвешивают через 5-6 ч после начала сушки, последующие - через каждые 2 часа. Если результат последнего взвешивания совпадает с предыдущим или отличается от него не более чем на 0,02 г., его принимают за массу абсолютно сухой секции, а сушку заканчивают. Перед взвешиванием секции охлаждают в эксикаторах с безводным хлористым кальцием или серной кислотой концентрированной не менее 94%.

Среднее значение влажности, вычисленное по двум секциям доски, принимается за начальную влажность контрольного образца. По контрольному образцу определяют текущую влажность в процессе сушки.

В каждый сушильный штабель укладывают по 2 контрольных образца в места интенсивной и замедленной сушки, устанавливаемые из опыта эксплуатации камер. Средняя влажность их принимается за начальную влажность пиломатериалов в штабель. Контрольные образцы нумеруются, торцы очищают и покрывают густотертой масляной краской. После этого их взвешивают на торговых весах с точностью до 5 г. Массу записывают на образцах.

Образцы укладывают заподлицо с торцами штабеля так, чтобы их легко можно было вынуть. В процессе сушки через определенные промежутки времени в зависимости от характеристик пиломатериалов образцы вынимают и взвешивают.

При этом следует учитывать, что контрольные образцы высыхают быстрее, чем остальные доски в штабеле, к концу сушки в ряде случаев может достигать 2 - 3%.

Контроль за внутренними напряжениями

Для контроля за полными внутренними напряжениями в штабель одновременно с контрольными образцами влажности закладывают (в быстросохнущие места один-два образца примерно такой же длины, что и образцы для определения влажности (1-1,2 м)) - силовые образцы. Торцы образцов покрывают густой масляной краской, на расстоянии 10 см от торцов в нужные моменты отпиливают торцовые срезы, из которых вырезают на ленточнопильном станке силовые секции. Силовая секция раскраивается в виде двузубой гребенки с выкалыванием серединки. После раскроя зубцы секций изгибаются в ту или иную сторону.

О знаке и примерной величине напряжений судят по направлению и величине изгиба зубцов. Изгиб зубцов наружу указывает на наличие растягивающих напряжений, а изгиб внутрь - сжимающих напряжений в поверхностных зонах доски. Свежие пропилы силовых образцов после отпиловки каждого торцового среза вновь покрывают масляной краской.

Форма силовой секции после раскроя характеризует только полные внутренние напряжения в древесине в данный момент, но не даст представления об остаточных деформациях. Для установления характера остаточных деформаций надо раскроенную секцию выдержать в комнатных условиях в течение 7-8 ч или, ускорить анализ, в сушильном шкафу при 100°С. При этом влажность станет равномерной, а форма зубцов может по сравнению с первоначальной измениться.

3. Технологический расчёт

3.1 Описание работы сушильной камеры

Сушка пиломатериалов в лесосушильных камерах УЛ-1 предусматривается для сушки пиломатериалов различных пород и толщин в паровоздушной среде с применением нормальных, форсированных высокотемпературных режимов в среде перегретого пара. Установка рассчитана для применения на деревообрабатывающих предприятиях по производству лыж, мебели, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, тары и другой продукции деревообработки при объемах высушиваемой древесины до 15…30 тыс. мі условного пиломатериала в год. Конструкция камеры разработана из условий размещения их внутри отапливаемого производственного помещения.

3.2 Расчёт потребного количества сушильных камер

Перевод объема подлежащего сушке пиломатериала в объем условного материала.

Определить производительность сушильных камер и их количество при высушивании обрезных пиломатериалов заданных размеров, по 2 категории качества сушки до конечной влажности 8%. Штабель сформирован без шпаций и с прокладками толщиной 25 мм.

Объем однородной партии фактически высушенной или подлежащей сушке древесины переводится в объем условного материала по формуле:

где Ф_i - объем партии фактически высушенной или подлежащей сушке древесины заданной породы и размеров, м³;

_р - расчетная продолжительность оборота камеры в заданном материале, сут;

_у.р. - расчетная продолжительность оборота камеры в условном материале, сут;

_у.р. - расчетный коэффициент заполнения условного материала;

_р - расчетный коэффициент заполнения заданного материала.

Объем патрии фактически подлежащей сушке для древесины ольха 1 составляет 450 м³, ольха 2 - 350 м³, а для древесины клен 1 - 400 м³, клен 2 - 300 м³.

Продолжительность оборота для камер периодического действия определяется по формуле:

= _суш + _з.р.

где _суш - продолжительность процесса сушки, сут или ч;

_з.р. - продолжительность загрузки и разгрузки камеры, сут или ч.

,

где _исх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности до конечной в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (2 м/с), ч;

А_р, А_ц, А_в, А_к, А_д - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки А_р, интенсивность циркуляции А_ц, начальную и конечную влажность А_в, качество сушки А_к, длину материала А_д.

_исх ольхи 1=55; _исх ольхи 2=105;

А_р ольхи 1=1,00; А_р ольхи 2=1,00;

А_ц ольхи 1=0,70; А_ц ольхи 2=0,83;

А_в ольхи 1=1,35; А_в ольхи 2=1,35;

А_к ольхи 1=1,15; А_к ольхи 2=1,15;

А_д ольхи 1=1; А_д ольхи 2=1;

_исх клена 1=120; _исх клена 2=239; _исх сосны=88;

А_р клена 1=1,00; А_р клена 2=1,00; А_р сосны=1;

А_ц клена 1=0,86; А_ц клена 2=0,98; А_ц сосны=0,86;

А_в клена 1=1,20; А_в клена 2=1,20; А_в сосны=1;

А_к клена 1=1,15; А_к клена 2=1,15; А_к сосны=1,15;

А_д клена 1=1; А_д клена 2=1; А_д сосны=1;

_суш ольхи 1=59,77 часа=2,49 суток;

_суш ольхи 2=135,30 часа=5,63 суток;

_суш клена 1=142,42 часа=5,93 суток;

_суш клена 2=323,22 часа=13,46 суток;

_суш сосны=87 часа=3,6 суток;

Продолжительность оборота для камер периодического действия

определяется по формуле:

_об = _суш + _з.р.

Где _суш продолжительность процесса сушки, сут или ч;

_з.р. - продолжительность загрузки и разгрузки камеры, сут или ч;

_об ольхи1 = 2,49 +0,1=2,59 суток;

_об ольхи2 = 5,63 +0,1=5,73 суток;

_об клена1 = 5,93 +0,1=6,03 суток;

_об клена2 = 13,46 +0,1=13,56 суток;

Объемный коофициент заполнения штабеля определяется по формуле:

,

где _д, _ш, _в-линейные коэффициенты заполнения штабеля по длине, ширине, высоте;

У₀ - объемная усушка древесины, учитывающая уменьшение ее объема при высыхании до номинальной влажности товарных пиломатериалов (W = 15%). У₀ в среднем равным 7%.

Линейный коэффициент заполнения штабеля по длине для условного материала составляет _д =0,85.

Линейный коэффициент заполнения штабеля по длине для древесины ольхи 1-2 и клена1-2 будет составлять _д =0,85, так как длина всех заготовок в штабеле одинакова.

_ш=0,9, так как у нас высушиваются обрезные пиломатериалы, уложенные без шпаций.

Линейный коэффициент заполнения штабеля по высоте рассчитывается по формуле:

,

где S - толщина пиломатериалов, мм;

S_пр - толщина прокладок, обычно равная 25 мм.

_в ольхи 1=22/(22+25)=0,468;

_в ольхи 2=40/(40+25)=0,615;

_в клена 1=32/(32+25)=0,561;

_в клена 2=50/(50+25)=0,666;

_в сосны= 40/(40+25)=0,61;

ольхи 1=0,850,90,4680,93=0,332;

ольхи 2=0,850,90,6150,93=0,515;

клена 1=10,90,5610,93=0.469;

клена 2=10,90,6660,93=0,557;

сосны=0,850,90,610,93=0,438;

Найдем коэффициент продолжительности оборота по формуле:

ольхи 1=2,59/3,6=0,72;

ольхи 2=5,73/3,6=1,6;

клена 1=6,03/3,6=1,67;

клена 2=13,56/3,6=3,76;

Найдем коэффициент вместимости камеры по формуле:

Где _у - объемный коэффициент заполнения штабеля в условном материале;

- объемный коэффициент заполнения штабеля в фактическом материале;

ольхи 1=0,438/0,392=1,12;

ольхи 2=0,438/0,515=0,85;

клена 1=0,438/0,469=0,93;

клена 2=0,438/0,557=0,79;

Найдем объем однородной партии фактически высушенной или

подлежащей сушке древесины переводится в объем условного материала:

Y_i ольхи 1=4500,721,12=362,88; мі

Y_i ольхи 2=3501,60,85=476; мі

Y_i клена 1=4001,670,93=621,24; мі

Y_i клена 2=3003,760,79=891,12; мі

Габаритный объем загружаемых в камеру штабелей определяется по формуле:

где L, B, H - размеры штабеля (длина, ширина, высота), м;

m - число штабелей в камере, шт.

Размер штабеля для камеры УЛ-1 составляют 6,5x1,8x3,0 м, количество штабелей в камере 1.

Г= 6,51,83,01=35,1; мі

Рассчитаем производительность сушильной камеры в условном материале

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле 13:

,

где _у - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут;

_у - объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

Г - габаритный объем загружаемых в камеру штабелей, м³.

Рассчитаем количество лесосушильных камер

Потребное количество сушильных камер рассчитывается по формуле:

,

где Y - общий объем высушиваемой древесины в условном материале, м³;

П_у - годовая производительность камеры в условном материале, м³.

N= (362,88+476+621,24+891,12)/1430,61=1,64, принимаем 2 штуки

Тип сушиль-ной камеры	Скорость циркуляции, м/с	Характеристика материала	Категория качества	Категория режима
		вид	порода	размеры	влажность
				S1, мм	S2, мм	L, м	Wн, %	Wк, %
УЛ-1	2	Обрезные	Ольха 1	22	150	3800	70	8	2	Н
	2	Обрезные	Ольха 2	40	150	3800	70	8	2	Н
	2	Обрезные	Клен 1	32	175	3800	55	8	2	Н
	2	Обрезные	Клен 2	50	175	3800	55	8	2	Н
	2	Обрезные	Сосна	40	150	>1000	60	12	2	Н

Перевод объема подлежащего сушке материала в объем условный

Продолжительность процесса сушки	Коэффициент заполнения штабеля
исх, ч	Ар	Ац	Ав	Ак	Ад	суш, ч	суш, сут	в	д	ш	(100-У0)/100
55	1	0,70	1,35	1,15	1	59,77	2,49	0,468	1	0,9	0,93	0,392
105	1	0,83	1,35	1,15	1	135,30	5,63	0,615	1	0,9	0,93	0,515
120	1	0,86	1,20	1.15	1	142,42	5,93	0,561	1	0,9	0,93	0.469
239	1	0,98	1,07	1,15	1	323,22	13,46	0,666	1	0,9	0,93	0,557
88	1	1,78	1	1,15	1	79,2	3,3	0,61	0,85	0,9	0,93	0,438
Продолжительность оборота, сут	К	Расчетный коэффициент заполнения	КЕ	Объем материала, м3
об	об.у.			у		Фi	Уi
2,59		0,72	0,392		1,12	450	362,88
5,73		1,6	0,515		0,85	350	476
6,03		1,67	0,469		0,93	400	621,24
13,56		3,76	0,557		0,79	300	891,12
-	3,6	-	-	0.438	-	-	-

Итого = 2351,24

4. Планировка лесосушильного цеха

Сушильный цех представляет собой блок из нескольких камер. В цехе, оборудованном камерами периодического действия, вдоль их переднего фронта (со стороны загрузочных дверей) и в смежных помещениях расположены транспортные устройства, места для формирования и хранения штабелей и служебно - бытовые помещения. Вдоль заднего фронта камер обычно расположен коридор управления, в котором установлен привод вентиляторов и контрольно - регулирующие устройства. Все вспомогательные и бытовые помещения размещают исходя из максимального удобства и взаимосвязи их, например лабораторию - рядом с коридором управления, гардеробные- с санузлами, контору цеха - ближе к погрузочной площадке и т.д.

Характер планировки определяется не только принципом действия камер, но и принятой системой погрузочно - транспортных работ.

В нашем случае мы получаем пиломатериал с распиловочного цеха и формируем штабель на вертикальных подъемниках (лифтах). Его обслуживают двое рабочих. Рабочие берут пиломатериалы из подвезенного к лифту плотного пакета и укладывают их на трековые тележки, которые предварительно устанавливают на рельсовом пути платформы подъемника. После формирования штабеля, его с помощь траверсной тележки закатывают в сушильную камеру и после сушки выкатывают из нее и перекатывают в склад сухих пиломатериалов. Из склада сухих пиломатериалов высушенные штабеля по мере надобности с помощью траверсной тележки доставляют на второй подъемник, который стоит перед станком первичной обработки.

Заключение

Процессы гидротермической обработки древесины, особенно сушка и пропитка, имеют колоссальное значение для деревообрабатывающей промышленности и для народного хозяйства в целом.

Несвоевременная или неполноценная сушка приводит к большим потерям материала при транспортировке, резкому сокращению сроков службы деревянных сооружений и громадному перерасходу древесины.

Процессы гидротермической обработки древесины очень ответственны и требуют сложного и дорогого оборудования, рациональная эксплуатация которого невозможна без специальных знаний и высокой квалификации обслуживающего персонала. Это условие ставит участки и цехи гидротермической обработки древесины в число наиболее ответственных на деревообрабатывающих предприятиях.

Список литературы

1. Кречетов И.В. Сушка древесины. 1980

2. Богданова Е.С. Справочник по сушке древесины.

3. Расев А.И. Сушка древесины.

4. Расев ГТО.

5. Справочник по сушке древесины.

Размещено на Allbest.ru