СВЧ-технологии в сушке древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра общей и прикладной физики

Реферат

На тему

«СВЧ-технологии в сушке древесины»

Выполнил: Ст. 523гр

Березенко Д.Г

Проверил

Саушкин В.В

Воронеж 2011г.

Сушка в СВЧ-камере

Принцип действия СВЧ-сушки состоит в разогреве древесины с помощью энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот за счет частого изменения направления движения молекул в древесине и их сталкивания, что вызывает межмолекулярное трение.

Использование СВЧ-установок более эффективно, чем другие технологии сушки древесины. При обычных методах сушки в сушильной камере вначале разогревается сушильный агент (воздух), который, в свою очередь, соприкасаясь с древесиной, передает ей тепло. И только когда древесина полностью прогреется, начинается интенсивный отбор влаги. При работе СВЧ-установки не нужно ждать нагрева всего воздуха в камере. Сушка начинается с первых же мгновений включения установки, разогрев происходит изнутри древесины, следовательно, скорость сушки и качество древесины повышается (нет пересыхания верхних слоев, а значит, и нет внутренних напряжений).

СВЧ-сушка аналогична диэлектрической сушке токами высокой частоты (ВЧ = 25 МГц). Проводится на более высоких частотах 460, 915-- 2500 МГц. Поэтому энергия СВЧ-поля передаётся в древесину путём излучения свободных, не связанных линией передачи энергии (контуром) колебаний в пространство герметичной металлической камеры, где располагается штабель пиломатериалов. В этом случае взаимодействие электромагнитного поля с древесиной максимально и не зависит от характеристик древесины и нагрузочных способностей генераторов. Генераторы пространственно разнесены с высушиваемым материалом.

сушильный камера древесина пиломатериал

СТРУКТУРА СУШИЛНОЙ КАМЕРЫ

Оборудование СВЧ-установки включает:

· генераторы СВЧ - магнетроны (крепятся снаружи камеры и являются основой СВЧ-сушки),

· блоки питания магнетронов (располагаются снаружи установки с задней стороны на специальной стойке)

· СВЧ-волноводы (изготавливаются из латуни, располагаются внутри установки, служат для ввода СВЧ-энергии внутрь камеры и передачи ее посредством излучающей системы штабелю пиломатериала)

· излучающую систему (обеспечивает выбор режима возбуждаемых волн, что позволяет достичь равномерности излучения по объему установки),

· реверсивные осевые вентиляторы с двигателями в тропическом исполнении (находятся внутри камеры, необходимы для удаления влаги с поверхности древесины, производят поперечный обдув штабеля),

· вытяжную систему (которая в свою очередь включает электромагнитный клапан для выпуска пара и дополнительный вентилятор, расположенный снаружи установки)

· парогенератор (находится внутри камеры и служит для распаривания древесины и поддержания влажности носителя в соответствии с технологией)

· Систему водообращения (в свою очередь включает водяные электроклапаны, радиаторы, разводку из нержавеющих труб, располагающиеся внутри камеры и служащие для охлаждения магнетронов и дополнительно для нагрева сушильного агента -- воздуха -- в камере, что ускоряет процесс сушки, повышает КПД магнетронов, дает возможность работы установки в комбинированном типе, то есть с одновременным использованием СВЧ-установки и конвективной установки, снижает энергозатраты)

· Также систему автоматического регулирования (находится снаружи камеры и служит для полного управления и контроля процессом сушки).

Достоинства.

1. высокая скорость сушки,

2. энергозатраты средние: 550 кВт/ч на 1 м3 сосны, 2000 кВт/ч на 1 м3 дуба.

3. Не требует коммуникаций, мобильна, имеет малые размеры.

4. Универсальна, способна высушивать любые диэлектрические материалы: лекарственные травы, ягоды, фрукты, овощи, керамику, удобрения и т.д.

5. Способность СВЧ-поля проникать в материал на значительную глубину (то есть возможность сушить толстые заготовки)

6. Возможность выравнивания уровня влажности (то есть поглощение мощности СВЧ избирательно связано с влажной частью материала)

7. Возможность высокой концентрации энергии в единице объема, возможность рассеивания и концентрирования энергии внутри материала

8. Независимость времени нагрева до заданной температуры от объема и формы изделия

9. Пиломатериалы не растрескиваются, древесина не изменяет цвета (не синеет).

10. Оборудование просто в эксплуатации.

11. Весь процесс сушки полностью автоматизирован и осуществляется с высокой скоростью.

Недостатки.

1. Высокая стоимость магнетронных генераторов и малый ресурс их работы (около 600 ч).

2. Большие энергетические затраты.

3. Трудность контроля процесса (над температурой среды и древесины, в силу специфики микроволновой энергии).

4. Частота случаев возгорания материала изнутри.

5. Малый объём одновременно высушиваемых пиломатериалов: объём загрузки -- до 7 м3 для хвойных пород и до 4,5 м3 для твёрдолиственных.

Характер процессов, происходящих при сушке пиломатериалов в СВЧ-печи (СВЧ электромагнитном поле) не отличается существенно от сушки другими методами. Отличие состоит лишь в способе нагрева пиломатериалов. Поэтому, как и при других способах, процесс подразделяется на четыре этапа.

Первый этап -- разогрев с отпариванием. При СВЧ-сушке связан с нагревом заложенного объёма пиломатериалов и находящегося в них объёма воды до температуры 55-- 60°С, при которой начинается сушка. Одновременно с этим при отключенной вентиляции вытяжки идёт увеличение влажности воздуха в сушильной камере до 100% и более. Это обеспечивает отпаривание древесины. Последнее необходимо для снятия имевшихся в древесине напряжений и улучшения влагопроводности поверхностных слоёв пиломатериалов (6-8часов)

Второй этап -- собственно сушка с выпариванием основной влаги; Сущность этого этапа -- удаление интенсивно выделяющейся влаги из пиломатериалов при их дальнейшем нагреве (60-- 70°С в конечном итоге). Для удаления большого количества выделившейся влаги из камеры вентилятор работает в усиленном режиме. Интенсивность выхода влаги при этом существенно замедляется. Подаваемая к пиломатериалам энергия начинает всё больше тратиться на их нагрев, что приводит к возрастанию температуры до значения, заданного оператором. Усиленный режим работы вентилятора в этих условиях может привести к снижению влажности до низких уровней порядка 25-- 30%, что затрудняет выход влаги с поверхности.

Третий этап -- досушка пиломатериалов до нижнего (заданного) порога влажности. Он характеризуется сушкой в жёстких режимах, прежде всего температурных. Целью введения таких режимов является эффективное и быстрое удаление клеточной влаги. Для поддержания хорошей влагопроводности поверхностных слоёв древесины уровень влажности в сушильной камере должен быть вновь высокий, порядка 70%. С этой целью вентилятор вытяжки переводится в нормальный режим работы, а температура сушки поднимается на 5-- 10°С.

Четвёртый этап -- охлаждение пиломатериалов до температуры внешней среды. Это производится вне СВЧ-сушки, и тем самым повышается производительность. Общая средняя продолжительность нахождения пиломатериалов в СВЧ -- 20-- 24 ч при WM4 = 48-55%, WKOS = 6-- 8%. Охлаждение проводится естественным путем без выгрузки пиломатериалов из камеры. СВЧ-печь отключается, створки дверей приоткрываются, пиломатериалы остывают за счет конвекции.

Следует отметить, что выделение описанных выше этапов условно и их длительность и соотношение определяются многими факторами: видом и сортиментом древесины, начальной влажностью, начальной температурой пиломатериалов, объёмом закладки и т.д.

Размещено на Allbest.ru