Вакуумная сушка – это обработка различных материалов, которая на данный момент стала очень востребованной во многих направлениях. Такой тип обработки применяется на пищевых, промышленных и тому подобных производствах, которые нуждаются в оборудовании для проведения подобных процессов.

Навигация:

Если же говорить о той отрасли, где вакуумная сушка стала неотъемлемой частью, то, безусловно – это мебельная промышленность, где без проведения подобного процесса, не может происходить создание качественной мебели. Такой тип обработки применяется в мебельной промышленности во время первичной обработки древесины. Пройдя процесс вакуумной сушки, дерево обретает свои характерные свойства. Во-первых, оно становится более качественным, во-вторых, более практичным и что самое главное – мебель, которая изготовлена из такого дерева, выглядит просто невероятно красиво. В других отраслях, вакуумная сушка имеет совершенно другой принцип работы. Кроме мебельной промышленности, такой процесс также весьма популярен в пищевой промышленности, но там принцип работы совершенно иной. Вакуумная сушка – это трудоемкий процесс, который имеет огромное количество нюансов, о которых ни в коем случае не стоит забывать:

1. Первый момент – это наличие большого количества качественного оборудования, которое является неотъемлемой частью подобного процесса.
2. Второй момент – это высокие показатели производительности оборудования, без которых достичь высоких результатов эффективности будет довольно проблематично.
3. Третий момент – это место, где будет происходить процесс вакуумной сушки. Для того, чтобы все происходило качественно, надо иметь место, которое будет соответствовать нормам влажности, воздуха, света и тому подобным критериям, которые играют в этом деле огромную роль.

Стоимость вакуумной сушки – это довольно спорный вопрос, и дать точный ответ на него весьма проблематично. Цена подобного процесса напрямую зависит от многих факторов, начиная от материала, который будет обрабатываться и, заканчивая вакуумным оборудованием, в котором будет происходить этот процесс. Не менее важным аспектом также является и время, за которое вам требуется сделать процесс вакуумной сушки. Все это играет определенную роль, из-за чего, цена подобного процесса может быть совершенно разной. Все эти аспекты играют большую роль, а это значит, что их в любом случае надо учитывать, если вы хотите получить конкретный ответ на то, каким же впоследствии будет результат вакуумной сушки.

Технология вакуумной сушки

Технология вакуумной сушки также может похвастаться большим количеством интересных моментов. Сейчас мы попытаемся разобрать принцип работы вакуумной сушки, взяв в пример обработку древесины, так как именно этот материал чаще всего поддается вакуумной сушке.

Ранее мы уже говорили о том, что перед созданием мебели, дерево должно обязательно пройти процесс вакуумной сушки, что позволит извлечь из неё всю лишнюю жидкость и значительно уменьшить дерево в размерах. Главные процессы вакуумной сушки:

• Удаление лишней жидкости из древесины, методом выпаривания
• Циркуляция воды через древесину

Сначала, в системе происходит циркуляция, так как этот процесс занимает намного дольше времени. Скорость обработки дерева методом вакуумной сушки напрямую зависит от скорости циркуляции воды в древесине. Главной частью процесса вакуумной сушки, является полное высушивание древесины, и делается это для того, чтобы дерево потеряло лишние габариты и имело лишь свойственную себе массу, которая в дальнейшем будет задействовать при создании мебели. Никому не секрет, что в данной отрасли существует правило, которое гласит, что перед созданием изделий из дерева, его поверхность должна быть полностью избавлена от древесины. Так как только в таком случае, удастся извлечь влагу из сердцевины дерева, которая выйдет путем циркуляции. Но стоит отметить, что кроме вакуумной сушки древесины, подобная технология активно используется также и в других направлениях, о которых мы сейчас вам расскажем:

• Вакуумная сушка мяса
• Вакуумная сушка сыра
• Вакуумная сушка порошков
• Вакуумная сушка жидковязких продуктов
• Вакуумная сушка молока

Это лишь часть списка направлений, где активно используется процесс вакуумной сушки. Такая технология уже сейчас успела обрести огромную популярность, которая с каждым днем только возрастает. Такая технология действительно уникальна, из-за чего её стали применять на многих предприятиях, которые сейчас уже попросту не могут без этого процесса в полной мере функционировать. А это значит, что существует вероятность, дальнейшего распространения вакуумной сушки. Возможно, в скором времени этот процесс будет применяться во всех областях без исключения, давая возможность повышения производительности многим предприятиям.

Камеры вакуумной сушки

Камеры вакуумной сушки – это механизмы, которые созданы для проведения огромного количества трудоемких задач. Ранее мы уже рассказывали о том, насколько полезным является процесс вакуумной сушки. Что касается камер для вакуумной сушки – то это, то без чего подобный процесс попросту не сможет проводиться. Вакуумные камеры сушки в этом плане играют просто огромную роль и без них, о каких-то показателях производительности можно и вовсе забыть.

Ценовой сегмент вакуумных камер для сушки на данный момент далеко не самый низкий. При желании можно найти уже поддержанные установки, которые будут вполне средними в плане цены. Но лучше всего покупать новые установки, так как только они могут предоставить вам все возможные гарантии качества. На современном рынке можно увидеть огромное количество видов камер для вакуумной сушки, которые могут иметь совершено разные предназначения. Все эти камеры имеют свои функциональные особенности, так как применяются в определенной отрасли. Сейчас мы рассмотрим лавные разновидности сушильных камер:

• Вакуумный сушильный шкаф
• Вакуумная камера для сушки фруктов
• Сушильная камера для сушки пищевых продуктов
• Сушильная камера для древесины

Принцип работы каждой камеры индивидуален, так как предназначен для работы в какой-то конкретной отрасли. Но в любом случае можно сказать, что подобное оборудование на данный момент является действительно очень эффективным.

Вакуумная сублимационная сушка

Сублимационная сушка – это процесс, который основывается на постоянной возгонке кристаллов льда замороженной продукции. Такой процесс за короткий промежуток времени, производит качественное обезвоживание продуктов, причем делает это по-настоящему качественно.

Важным является тот момент, что обезвоживание никаким образом не влияет на химические свойства продуктов, которые в дальнейшем остаются все такими же полезными. Кроме этого, в том же виде остается еще и витаминная активность, химический состав и анатомическое строение. Вакуумная сублимационная сушка состоит из трех ключевых этапов:

• Первичная заморозка продукта
• Возгонка льда без наличия тепла внутри системы
• Окончательная досушка в спец. камере с подогревом

Исходя из этого, можем сделать вывод, что эффективность сублимационной сушки находится на высоком уровне и этот процесс действительно стоит вложенных денег.

Вакуумная сушка древесины

В предыдущих разделах мы брали данную разновидность сушки в качестве примера. В итоге мы пришли к выводу, что данный тип обработки очень эффективен, но также имеет определенное количество нюансов, на которые также стоит обращать свое внимание.

Процесс вакуумной сушки, может быть эффективен только в том случае, если среда в которой он происходит, полностью соответствует всем нормам влажности, температуры, света и тому подобных аспектов. Стоимость вакуумной сушки на данный момент колеблется в пределах среднего ценового сегмента. При желании можно найти место, где подобный процесс вам и вовсе обойдется в считанные копейки, но в таком случае, никаких гарантий качества вы не получите. Лучше всего немного переплатить, но в итоге получить качественный результат работы, который можно будет в дальнейшем использовать при производстве надежной и красивой мебели.

Нет ни единого деревообрабатывающего предприятия, которое сможет обойтись без процедуры сушки древесины. Чтобы предотвратить возникновение разных дефектов, принято использовать специальную технологию сушки дерева в сушильной камере. Если вы самостоятельно хотите заниматься производством изделий из дерева, вам тоже понадобится сушильная камера для сушки древесины. Сегодня мы поговорим, как правильно её сделать.

Необходимость сушки древесины

Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот материал, который оставил ему его дед.

Важность правильно высушенной древесины - колоссальна! К примеру, если деревянная мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!

Если дверь в дом сделана из чрезмерно пересушенной древесины, то она набухнет со временем, и не сможет закрываться! Если набрана филёнка двери из заготовок, что неравномерно высушены по объёму, то она может лопнуть или её покоробит! Поэтому все заготовки из дерева рекомендуется сушить. К тому же сушка предохраняет материал от поражения дереворазрушающим грибком, предупреждает размеро- и формоизменяемость дерева, улучшает физические и механические свойства древесины.

Сушка древесины является длительной, сложной и дорогостоящей процедурой. Дерево по традиционным технологиям нагревают перегретым паром или горячим воздухом. Просушенную древесину можно перевозить и хранить дольше. К тому же в процессе эксплуатации она не деформируется. Сушку досок производят в паровых камерах, где исключена возможность внутреннего повреждения.

Понятие влажности древесины

Для полного восприятия сути сушильного процесса стоит немного окунуться в теорию. Процедура удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы. Влага может находиться в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях, называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках - связанной внутриклеточной.

Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда стенки клеток отличаются максимальной влажностью при соприкосновении с жидкой влагой, называют пределом их насыщения. Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.

Зависимо от назначения заготовок из дерева, древесину принято высушивать по-разному. Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или музыкальных инструментов).

Транспортная влажность составляет 18 - 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую пору. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.

Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) должна иметь влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, выдерживают колебания по влажности от 8 до 15 %.

Влажность мебельная, зависимо от уровня изделия и использования цельной или клееной древесины, составляет 8 ± 2%, потому что именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристика для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.

Режимы сушки древесины

Зависимо от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В мини сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.

Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:

• Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
• Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
• Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.

По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что предусмотрен по режиму.

Высокотемпературные режимы предусматривают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяют, зависимо от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, что идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.

Понятие сушильной камеры

Камерная сушка является основным способом сушки древесины. Сушильные камеры требуются для высушивания хвойных и лиственных пород дерева до разных категорий качества. Одной из самых популярных и экономичных методик искусственного обезвоживания пиломатериалов является сушка, когда из дерева выводят связанную и свободную влагу с помощью подвода к влажному дереву тепла горячим воздухом и уноса испаренной лишней влаги увлажнившимся и частично охлажденным воздухом.

Сушильная камера представляет из себя полностью готовую установку, что оснащена всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, что широко используются в промышленности. Камера может быть полностью сделана из монолитного железобетона. Её стенки можно выложить из полнотелого красного кирпича, а перекрытие — из монолитного железобетона.

Если используется несколько сушек, их зачастую объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. Зависимо от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.

Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться такими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, что проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.

Оборудование для сушильной камеры для древесины делится на основное и дополнительное. К основному причисляют вентиляторную систему, систему теплоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции и увлажнения, к дополнительному относят дверной утепленный и психрометрический блок, подштабельные тележки, электромотор привода вентилятора.

Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика способна поддерживать на заданном уровне влажность и температуру среды в сушилке. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность - посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.

В системе управления сушкой древесины могут быть предусмотрены возможности дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модуля и использоваться газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.

Виды сушильных камер

В реальной жизни принято использовать следующие виды сушильных камер. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов - туннельные и камерные.

Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого - опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 - 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилен и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.

Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных и вакуумных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.

Конденсационная сушильная камера отличается от предыдущих тем, что влажность, которая возникает в воздухе, конденсируется на специальных охладителях и выходит из процесса сушки вода. Коэффициент полезного действия подобного процесса большой, но цикл длинный, потому что приборы не работают с большой температурой, а также значительны суммарные потери тепла. Конденсационная камера подходит преимущественно для сушки небольших объёмов древесины, или для сушки плотной породы дерева - дуба, бука или ясеня. Большое преимущество таких камер в том, что не нужна котельная, цена сушильной камеры для древесины и себестоимость сушки получается меньше.

Сушильные камеры также классифицируются по методу циркуляции и характеру используемого сушильного агента, типу ограждения и принципу действия. Сушильные камеры периодического действия характеризуются тем, что они могут загружаться полностью для одновременной просушки всего материала, а режим сушки древесины изменяется во времени, в данный момент оставаясь одинаковым для всей камеры.

По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией - устарелые, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильного агента камеры газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.

Процедура сушки древесины

Предварительно до проведения сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Для начала нужно провести расчет сушильной камеры для древесины. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию. Уровень насыщенности среды должен быть для материала с начальной влажностью больше 25% 0,98 - 1, а для дерева с влажностью меньше 25% - 0,9 - 0,92.

Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.

После предварительного прогрева принято доводить параметры сушильного агента сушки до первой ступени режима. Затем можно приступать к сушке пиломатериалов при соблюдении установленного режима. Влажность и температуру регулируют вентили на паропроводах и шиберы приторно-вытяжных каналов.

В процессе работы инфракрасной сушильной камеры для древесины в дереве возникают остаточные напряжения, которые можно устранить промежуточной и конечной влаготеплообработкой в среде увеличенной температуры и влажности. Обработке принято подвергать пиломатериалы, которые высушиваются до эксплуатационной влажности и подлежат механической обработке в дальнейшем.

Промежуточная влаготеплообработка совершается при переходе со второй ступени на третью или с первой на вторую при высокотемпературном режиме. Влаготеплообработке подвергают хвойные породы толщиной от 60 миллиметров и лиственные толщиной от 30 миллиметров. Температура среды в процессе тепловлагообработки должна быть выше на 8 градусов температуры второй ступени, но не выше 100 градусов, при уровне насыщенности 0,95 - 0,97.

Когда древесина достигнет конечной средней влажности можно проводить конечную влаготеплообработку. В данном процессе поддерживают температуру среды на 8 градусов выше последней ступени, но не выше 100 градусов. По окончании конечной влаготеплообработки дерево, прошедшее сушку, нужно выдержать в камерах на протяжении 2 - 3 часов при параметрах, что предусмотрены последней ступенью режима. Затем сушильную камеру останавливают.

Изготовление сушильной камеры

Если вы решили изготавливать изделия из дерева собственноручно, то сушильная камера для дерева вам просто необходима. Однако при строительстве сушилки соблюдать все требуемые нормы. Вам понадобиться камера, вентилятор, утеплитель и нагревательный прибор.

Выстройте сушилку или выделите отдельное помещение, одна стена и потолок которой будут выполнены из бетона, а прочие стены - из древесины, которые нужно утеплить. Для этого принято создавать несколько слоев: первый из них представляет собой пенопласт, второй - деревянные доски, которые заранее принято обворачивать в фольгу.

После этого следует установить нагревательный элемент, который можно изготовить в виде батарей. В батареи воду необходимо подавать из печки, в которой она будет нагреваться до 60-95 градусов по Цельсию. Желательно непрерывно обеспечивать циркуляцию воды с помощью водяных насосов в нагревательном элементе. Также в самодельной сушильной камере для древесины следует разместить вентилятор, который способствует распределению по всей комнате теплого воздуха.

Подумайте, каким способом будет загружаться древесина в сушильную камеру. Одним из вариантов загрузки может быть рельсовая тележка. Чтобы регулировать влажность и температуру в помещении сушильной камеры, нужно использовать в рабочей зоне соответственные термометры - влажный и сухой. Предусмотрите внутри сушилки полки для увеличения рабочего пространства.

В процессе сушки пиломатериала не допускается резкая смена в рабочем помещении температуры, в противном случае это спровоцирует то, что древесина покоробится или в ней возникнут трещины. При возведении сушильной камеры крайне важно соблюдать противопожарные требования. Поэтому в непосредственной близости от сушилки в обязательном порядке установите огнетушители.

И напоследок запомните, что вместо нагревательного элемента в домашних условиях можно использовать электроплитку на две конфорки. Утеплить стены сушильной камеры своими руками можно при помощи деревянной стружки. Можно использовать вместо фольги в камере пенофолом, который способен обеспечить хорошее отражение от поверхности теплоты. В такой сушилке древесина сушится предварительно за 1-2 недели.

19 февраля 2017

В среде российских специалистов по деревообработке довольно давно обсуждается способ сушки пиломатериалов в вакууме. Интерес к проблеме возник после появления сообщений в СМИ об установках итальянского производства, а затем и продукции фирмы WDE Maspell на нашем рынке. Через некоторое время выпуск аналогичных сушильных камер освоили и ряд отечественных компаний: «Энергия-Ставрополь», «МВ-Импульс» и др.

Повышенное внимание к подобным установкам объясняется тем, что их производители анонсируют сушку пиломатериала в небывало короткие сроки: в течение 1-4 суток в зависимости от породы древесины и толщины пиломатериалов - и при этом гарантируют высокое качество получаемых досок или заготовок. Такие сроки сушки вызвали недоверие у тех, кто не имел возможности на практике проверить качество продукции, высушенной в подобных камерах. Развеять эти сомнения не позволяет крайне скудная информация производителей оборудования для вакуумной сушки о сути процесса. Попытаемся разобраться.

Сушка пиломатериалов при пониженном давлении (обычно р абс = 0,15-0,4 бар абсолютного давления или р разр = 0,85–0,6 бар разрежения, чему соответствует температура насыщения t нас = 54,0–75,9 °С) относится к т. н. высокотемпературному процессу сушки. Такой тип процесса имеет место в случае, когда температура древесины t др превышает температуру насыщения t нас водяного пара при заданном давлении. Протекание высокотемпературного процесса сушки отличается большей интенсивностью по сравнению с низкотемпературным процессом, когда температура древесины ниже температуры насыщения (t нас = t кип, t кип - температура кипения). Скорость бездефектной вакуумной сушки в сравнении с нормативным ГО СТовским режимом конвективной камерной сушки выше в 4–5 раз. Так, например, для группы твердолиственных пород (бука, клёна, ясеня, вяза и др.) нормативное время сушки для низкотемпературного конвективного режима при толщине доски 50 мм составляет 12–14 суток, время же сушки в пресс-вакуумных установках для этих же сортиментов - трёх–четырёх суток. Процесс высокотемпературной сушки описан в отечественной литературе еще в 1957 году. Ниже приведена информация по древесиноведению и из теории высокотемпературного процесса сушки.

«Вода может находиться в двух основных структурных элементах древесины: в полостях клеток и сосудов - свободная влага, а в стенках клеточных оболочек - гигроскопическая, или связанная влага. При сушке влажной древесины в первую очередь в пределах клетки полностью удаляется свободная влага и лишь затем, ниже предела гигроскопичности (w пг), одновременно являющегося пределом усушки, начинает испаряться из её оболочки связанная. При уменьшении содержания в древесине связанной влаги древесина усыхает».

«Рассмотрим случай сушки сырой (w н > w пг) древесины в форме неограниченной пластины в газовой среде с температурой t с > 100 °C. На некотором промежуточном этапе процесса из наружных зон пластины толщиной Х удалена вся свободная влага. Влажность этих зон изменяется от равновесной на поверхности до предела насыщения внутри и имеет некоторое среднее значение wпер. Внутренняя зона толщиной (S – 2x) на этом этапе остаётся сырой, её влажность близка к начальной. Температура внутренней зоны поддерживается на уровне точки кипения воды t кип, а в поверхностных зонах и пограничном слое постепенно повышается до t с. На границе зон происходит выпаривание свободной влаги, за счёт чего эта граница постепенно заглубляется».

Объяснить возможность сохранения безупречного качества сушки при столь значительной интенсивности высокотемпературного (даже необязательно с использованием вакуума) процесса можно, учитывая тот факт, что при достижении температуры насыщения t нас сначала на поверхности, а затем и в толще пиломатериала происходит интенсивное испарение свободной воды (псевдокипение) и продвижение образовавшегося водяного пара наружу. В зоне псевдокипения у паровой среды относительная влажность φ пар = 100%, а влажность древесины w стремится к равновесной влажности w р = 10,6 (φ/100) (3,27-0,015t), %, соответствующей пределу гигроскопичности w р = w пг (w пг = 26,1% при t = 54 °С и w пг = 22,6% при t = 75,9 °С). Влажность w п г, %, является функцией только температуры: w пг = (34,66-0,159t) - и характеризуется тем, что является границей, ниже которой свободной влаги нет ни в полостях, ни в стенках клеток древесины. При условии w

Первое заключается в том, что пиломатериал загружается в камеру послойно с плоскими нагревателями - греющими пластинами, чем обеспечивается равномерная и интенсивная теплопередача.

Второе условие: температура поверхности нагревателей должна превышать температуру насыщения (кипения) при созданном в установке давлении (разрежении) по определению.

Третье условие (не являющееся обязательным для атмосферных установок): в полости камеры создаётся пониженное - относительно атмосферного - давление. Если верхняя крышка камеры выполнена в виде гибкой мембраны (обычно из силиконовой резины), то за счёт разности значений давления создаётся прижимающее усилие между слоями пиломатериала и нагревателями, передаваемое послойно на металлическую конструкцию днища камеры. Это прижимающее усилие обеспечивает идеально плоскую форму досок и плотное прилегание поверхности пиломатериалов к нагревателям, что очень важно в случае, если теплопередача между ними осуществляется кондуктивным способом. При этом варианте необходима точная калибровка по толщине пиломатериала для исключения неплотности прилегания досок к нагревателям.

Чтобы обеспечить равномерность теплопередачи от нагревателей к поверхности досок без их калибровки, разумно организовать нагрев тепловым излучением через небольшой зазор между плоскостью нагревателей и пиломатериалом, специально созданный за счёт специальных выступов греющих пластин (такие выступы есть, например, в установках, которые выпускает компания «Энергия-Ставрополь»). Теплопередача излучением в плоском зазоре не зависит от его величины и от неизбежного разбега пиломатериала по толщине.

Как было сказано выше, вакуумирование для высокотемпературного процесса сушки не является обязательным условием, однако у пресс-вакуумных сушильных камер есть несомненные плюсы, например, возможность понижения давления, а, следовательно, температуры насыщения. Во-первых, снижение температуры процесса способствует уменьшению тепловых потерь в установке и минимизации изменения цвета древесины при сушке. Во-вторых, использование мембранного пресса помогает добиться идеального фиксирования плоскости высушиваемых досок и заготовок. В-третьих, плотный прижим слоёв нагревателей и слоёв пиломатериала обеспечивает равномерность теплопередачи в процессе сушки.

Для сушки толстых сортиментов трудносохнущих пород (например, дуба) применяются специальные режимы на стадиях влажности древесины выше и ниже предела гигроскопичности. Применение этих режимов обеспечивает бездефектную сушку 50-миллиметрового дубового сортимента в течение 6-8 суток.

Процесс пресс-вакуумной сушки древесины реализуется в установках с разовой загрузкой от 0,5 до 10 м 3 , обеспечивая для доски толщиной 50 мм твердолиственных пород (при сушке в течение четырёх суток) семь с половиной оборотов камеры (циклов сушки) в месяц, а в случае сушки пиломатериалов хвойных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов камеры, для доски толщиной 30 мм твердолиственных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов, хвойных пород (при сушке в течение суток) - 30 оборотов камеры в месяц.

Вода, испаряющаяся из древесины (около 250 л на 1 м 3 пиломатериала), конденсируется на металлических стенках камеры, а также в теплообменнике-конденсаторе (если таковой предусмотрен конструкцией). Конденсат сливается в канализацию.

Коротко о некоторых особенностях конструктивного исполнения установок для пресс-вакуумной сушки древесины «Энергия» (производитель - ООО «Энергия-Ставрополь», Россия), а также WDE Maspell (производитель - компания WDE Maspell srl, Италия). В этих установках применяются водяные плоские нагреватели. В камерах других производителей, например, ООО «МВ-Импульс» и ООО «Вояджер-Восток» (обе компании находятся в Уфе), применяются нагреватели с электрическими омическими греющими элементами. Камеры фирмы WDE Maspell комплектуются электрическими водяными котлами, а конструкция камер компаний «Энергия-Ставрополь» позволяет использовать в качестве источников нагрева как электрические, так и газовые водонагревательные котлы.

Соотношение стоимости 1 МДж тепловой энергии, полученной при использовании электроэнергии, пропана и природного газа, составляет сейчас 15:7:1 соответственно, поэтому выгоднее всего для сушки древесины использовать котлы, работающие на природном газе. Понятно, что качество высушенного пиломатериала не зависит от вида используемого энергоносителя, а определяется технологическими режимами сушки и корректной работой автоматики.

Текст: Сергей Бондарь

Плюсов в этом методе больше. Применение вакуумной сушки позволяет избежать разрушения пиломатериалов, их растрескивания, коробления или других возможных дефектов. При этом кусок дерева просохнет равномерно вне зависимости от его толщины и длины. На это уйдет сравнительно меньше времени, ведь испарение влаги из дерева в условиях разреженной среды происходит очень быстро.

Необходимое для этого оборудование легко перевозить и монтировать, так что применять его можно в самых разных местах, даже непосредственно на вырубке леса.

Однако техника для вакуумной сушки стоит дорого, поэтому малые предприятия и домашние хозяйства почти никогда не могут себе ее позволить. Несмотря на малый объем камер (до 10 кубометров), устройство потребляет много электроэнергии. Пожалуй, этим ограничиваются его недостатки.

Профессиональная сушка

Корпус профессиональной камеры для сушки древесины производится из нержавеющей стали. Для полной герметизации его верх покрывается эластичной резиной, оформленной в рамку из металла. Внутри устанавливаются датчики для измерения влажности.

Специалист управляет камерой снаружи – необходимое для этого оборудование ставят в отдельный тамбур. Обязательно наличие вакуумной помпы, мощности которой хватит на откачку воздуха и скопившегося конденсата.

Для прогревания используются алюминиевые радиаторы (в виде пластин) с водой, которую греют при помощи бойлера снаружи камеры. Из-за отсутствия сложных элементов управлять такой машиной просто.

Для контроля над процессом используются датчики температур и вакуума. Если что-то пойдет не так, то специалист отследит это по показаниям на мониторе.

Но профессиональное оборудование стоит дорого – за камеру среднего объема придется заплатить сумму от 3 миллионов рублей. Зато оно справляется с сырым деревом всего за две недели, в то время как при естественной сушке древесина сохнет годами.

Конкретный срок высушивания зависит от типа и состояния древесины:

• доски из свежесрубленного дуба будут сохнуть около месяца, а свежего сруба и тонкого распила – 15 дней;
• влажные (30%) дубовые доски сушатся от 16 дней, но в тонком варианте (25 мм) – чуть больше недели;
• доски из только что срубленной сосны сохнут 8 суток, а меньшей влажности (30%) – всего 6 дней;
• строительный брус с размерами меньше 150 х 200 мм и влажностью 65% высохнет за 12 дней, однако толстые виды (200 х 300 мм) – примерно 21 сутки.

Время также варьируется из-за различий в настройках приборов для разных пород. Одни породы выносливы, а другие следует обрабатывать в щадящем режиме, постепенно, не спеша.

Работа вакуумной сушилки

Вакуумная сушка древесины делится на несколько этапов. Сначала древесину загружают внутрь камеры. При этом пиломатериалы размещают послойно между алюминиевыми пластинами для нагревания. Специалист настраивает параметры сушки (температуру и давление). Это необходимо для работы с разными породами дерева, после чего можно включать устройство. При сушке давление поддерживается на одном уровне, а температура может меняться.

Обратите внимание! На стадии прогрева используется обычное давление, вакуумная помпа отключена. Это необходимо для предотвращения появления дефектов.

Когда древесина нагревается до необходимой температуры, включают вакуумную помпу. Она удаляет воздух из сушильной камеры, тем самым создавая нужное давление. Влага в древесине перемещается от центра к внешним слоям. Так как при этом материал увлажняется, использовать дополнительные средства не требуется. Равномерное распределение влаги спасает древесину от порчи.

Вышедшая на поверхность материала влага испаряется из-за высокой температуры, оседает на стенках корпуса и выводится помпой.

Вакуумная среда ускоряет этот процесс, ведь испарение начинается уже при температуре в 40 градусов – этого бы не случилось при обычном давлении. Окружающий древесину воздух никогда не нагревают до температуры больше 70 градусов. Верхнее резиновое покрытие камеры при откачивании втягивается внутрь и давит на доски, создавая своеобразный пресс.

Завершающий этап – кондиционирование. Его применяют только после достижения древесиной необходимой влажности. Нагревание приостанавливают, но вакуумную помпу не отключают. Дерево постепенно остывает, продолжая находиться под прессом, который необходим для предотвращения изменений в форме материала. Когда температура становится комнатной, помпу отключают и достают древесину из устройства.

Оборудование помещения своими руками

Вакуумная сушилка для древесины, сделанная своими руками, обойдется дешевле, чем покупка профессионального устройства. Для этого потребуется выделить камеру и обустроить ее источником тепла и вентилятором.

Использование недорогой тепловентиляции вместо мощного насоса – основный пункт экономии. Поэтому установить агрегат лучше в просторном помещении. Оно должно быть проветриваемым, чтобы воздух внутри корпуса мог постоянно обновляться, крытым и достаточно сухим, иначе дерево может заразиться плесенью или другими болезнями.

Камера

Самый хороший вариант корпуса для – железный конвейер. Дешевле использовать бывший в употреблении (их активно используют на железной дороге), но придется побеспокоиться о его чистоте.

Для дела подойдет контейнер для морских транспортировок, нужно лишь поискать более герметичную модель. А также можно использовать старый металлический лом и сварить камеру самостоятельно. Это самый экономный вариант.

Для сохранения внутреннего тепла стены надо утеплить пенопластом и отделать вагонкой. Лучше приобрести специальный утепляющий материал для отражения, но можно использовать фольгу или пенофол, при этом второй вариант предпочтительнее.

Оборудование

Когда камера готова, приступают к сборке и установке нагревательного прибора и вакуумного насоса. Отопительную систему сушилки нужно монтировать отдельно от общего отопительного контура, ведь она должна стабильно и независимо функционировать. Подбирают радиатор, способный нагревать воду до 65-90 градусов.

Важно! Чтобы тепло при сушке распределялось равномерно, потребуется установить вентилятор.

Это обязательный этап, так как неравномерный нагрев портит качество древесины. При собственноручном строительстве сушилки уделяют большое внимание пожарной безопасности.

Для облегчения загрузки дерева нужна система погрузки. Так, можно использовать тележки на рельсах или вилочный погрузчик. Сырье можно сушить как на полках, так и прямо на полу. Если важна сохранность древесины, то необходимо установить датчики температур, что поможет контролировать процесс. Это особенно важно для дорогих пород дерева. Если конструкция построена правильно, то температура в камере будет меняться равномерно.

Сушильные камеры для пиломатериала являются незаменимым оборудованием при производстве заготовок на основе древесины. Прежде чем отправить дерево на обработку, его обязательно следует просушить. В противном случае существенно возрастает риск деформации, ухудшения качества готовой продукции. Сушка выполняется в специальных камерах при определенных условиях. При этом многие собирают камеры сушки своими руками для применения в домашних условиях.

Далеко не каждый точно знает, зачем сушить дерево перед обработкой. Потому расскажем некоторые нюансы данного процесса.

1. Уже много веков древесина выступает как основной материал при производстве мебели.
2. Мебель изготавливали из леса, который был срублен несколько лет назад.
3. В случае использования сырой, непросушенной древесины, доски быстро рассыхаются, покрываются трещинами.
4. При высыхании дерево сжимается, потому конструкции, возведённые из изначально сырого материала, со временем могут покоситься, утратить прочность, геометрию.
5. Сырое дерево — это прекрасное место для развития плесени.
6. Одновременно с этим чрезмерно пересушенный стройматериал также плох, поскольку такой материал активно впитывает влагу, увеличивается в объеме из-за разбухания. Потому к мебели, прочими конструкциями происходит эффект, обратный высыханию.

Сушка осуществляется в сушильных камерах. При этом на поверхность пиломатериала подается пар или горячий воздух. Этот процесс занимает длительное время и обходится достаточно дорого производителю. Во многом из-за этого мебель, изготовленная на основе натуральной древесины, значительно дороже МДФ, ДСП и пр.

Применение сушильных камер позволяет получить следующие свойства пиломатериала:

• Повышенная прочность;
• Защита от вероятности изменения форм;
• Сохранность первичных размеров при применении;
• Увеличенный срок службы и пр.

Задача сушильных камер — повысить качественные характеристики пиломатериала. Потому сушка — это обязательный этап обработки древесины.

Особенности процесса

Для сушки пиломатериалов могут использоваться различные режимы. В собранных своими руками камерах повышение температуры происходит поэтапно, что позволяет постепенно выводить из материала лишнюю влагу.

Режим и особенности сушильного процесса в камерах определяются с учетом анализа следующих параметров:

• Порода высушиваемой древесины;
• Размеры материалов;
• Начальный показатель влажности;
• Показатель влажности, которого следует достичь;
• Конструктивные и технологичные особенности сушильных камер, применяемых для обработки;
• Категория качества обрабатываемого пиломатериала.

Виды сушки

Высушивание своими руками древесины внутри камеры бывает двух видов:

• Низкотемпературная;
• Высокотемпературная.

Высокотемпературный процесс обработки выполняется в два этапа. Переход ко второй стадии наступает, когда влажность заготовки снижается до 20 процентов. Данная технология актуальна при применении древесины в качестве материалов для возведения второстепенных конструкций.

Низкотемпературный режим делится на три категории.

1. Мягкая сушка. Здесь пиломатериалы сохраняют свои характеристики, свойства. Потому изменений цвета или параметров прочности изделия не наблюдается.
2. Нормальная сушка. Цвет может меняться, но незначительно. Параметры прочности несколько снижаются.
3. Форсированная сушка. Выполняя раскалывание или скалывание сырья, высушенного в форсированном режиме, оно может становиться хрупким. Также меняется цвет, древесина становится темной.

Источники тепла

Сушильные камеры могут использовать разные источники тепла, задача которых заключается в достижении нужного уровня влажности пиломатериала.

Выделяют следующие тепловые источники:

• Подогретый пал;
• Лучистые излучатели;
• Подогретые стеллажи;
• Электрический ток;
• Высокочастотное электромагнитное поле.

Конструктивная камера обязательно включает три компонента:

• Система вентиляции и вытяжки;
• Теплосберегательный узел;
• Система увлажнения.

Сушилки

Сушилки отличаются между собой способами движения воздуха внутри камеры. На основе этого параметра выделяют следующие разновидности:

• Системы с естественным перемещением воздуха;
• Сушильные системы, где используется принудительный принцип воздухообмена.

Построить своими руками проще систему, где используется естественный воздухообмен. При этом показатели ее эффективности значительно уступают принудительной циркуляции воздуха. По этой причине все реже встречаются камеры естественного типа.

Сушилки различают по принципу их действия. Это одна из основных характеристик, на которую следует обращать внимание при выборе сушильного оборудования или проектировании сушильной камеры для ее строительства своими руками.

1. Конвективные камеры. Внутри них пиломатериалы обдуваются за счет потоков горячего воздуха. Передача тепла осуществляется конвекционным методом. Такие сушилки делятся на камерные и туннельные. Туннельная камера предполагает загрузку древесины с одного конца и ее выгрузку с другого. Постепенно, перемещаясь на сушилке, материал приобретает необходимые характеристики и параметры влажности. Цикл сушки в туннельных камерах составляет 4-12 часов, применяются на крупных лесопильных производствах. Камерный тип сушилок отличается компактностью, внутри них поддерживается равномерный микроклимат по всему объему камеры. Подобные конструкции позволяют достичь нужных характеристик пиломатериалам различного типа. Это привело к тому, что подавляющее большинство производств, которые занимаются работой с древесиной, применяют именно камерное оборудование.
2. Конденсационные камеры. Здесь влага, которая выделяется из пиломатериалов, оседает на охладителе, после чего накапливается внутри специальной емкости и выводится наружу. Подобные сушильные устройства отличаются повышенным коэффициентом полезного действия. Одновременно с этим процесс подготовки древесины занимает достаточно много времени и наблюдаются внушительные тепловые потери. Лучше всего конденсационная технология показывает себя при подготовке небольших партий древесины, которая отличается повышенной твердостью. Стоимость самого оборудования и себестоимость эксплуатации конденсационных камер делает его предпочтительнее по сравнению с конвективными агрегатами.

Выбор оборудования для сушки древесины — вопрос достаточно серьезный, требующий детального изучения технических характеристик самих камер и особенностей процесса подготовки пиломатериалов к их дальнейшей обработке. Потому при возникновении вопросов рекомендуем посоветоваться со специалистами.

Иногда изготовление сушилки своими руками предпочтительнее покупки заводского оборудования. Но если вы решите собрать устройство своими руками, четко придерживайтесь технологии изготовления. Нарушение рекомендаций может повлечь за собой неприятные последствия для древесины и вложенных в изготовление оборудования средств.