Новости НТЦ «ПИКНаименование»

Разработка СВЧ сушилок для древесины

СВЧ СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

Одним из перспективных направлений в интенсификации сушки древесины является использование энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ). В результате быстрого повышения температуры внутри древесины, что характерно для СВЧ нагрева, повышается давление водяных паров, то есть появляется избыточное давление пара внутри древесины по отношению к давлению среды. Этот градиент избыточного давления резко интенсифицирует процесс сушки, так как в этом случае перенос пара происходит, как путем молекулярной диффузии, так и путем фильтрации через поры и капилляры древесины. Этот вид переноса при СВЧ нагреве подавляет остальные виды переноса.

В последние годы повышенное внимание привлекает использование в технологических процессах токов СВЧ. В чем же привлекательность применения СВЧ энергии для сушки древесины?

1.Будучи влажным материалом, древесина обладает очень высокой поглощаемостью энергии электромагнитного поля СВЧ.

2. Возможность со скоростью света подвести и выделить в единице объема древесины такую мощность, какая недоступна ни одному из традиционных способов подвода энергии.

3. Возможность осуществить бесконтактный избирательный нагрев, получить требуемое распределение температур в древесине, саморегулирующиеся нагрев, тепловая безинерционность (т.е. возможность мгновенного включения и выключения теплового воздействия на древесину), а отсюда высокая точность регулирования нагрева.

4. Практический 100% КПД преобразования СВЧ энергии в тепловую, выделяемую в нагреваемом материале, низкие потери энергии в подводящих трактах и рабочих камерах.

В последние 10-15 лет с развитием техники генерирования токов СВЧ, многие предприятия пытались создать СВЧ сушильные установки для сушки пиломатериалов. Но все эти разработки не увенчались успехом.

Основными причинами являются:

· В сушильных камерах в качестве СВЧ источников применялись маломощные СВЧ магнетроны работающие на частоте 2,45ГГ, что не приемлемо для сушки пакета пиломатериалов (небольшая глубина проникновения)

· Односторонние облучение пиломатериалов (неравномерный нагрев)

· Локальные перегревы пиломатериалов связанные с образованием поверхностных волн (возгорание древесины)

· Неравномерное распределение СВЧ энергии по штабелю пиломатериалов (неравномерная сушка)

Сушка древесины токами СВЧ находится в стыке нескольких наук. Только комплексное решение поставленной задачи, объединяя такие науки как электродинамика (распространение электромагнитных волн в волноводных трактах и в диэлектрических материалах), техническая термодинамика (фазовые переходы, основные термодинамические процессы), гидравлика (фильтрация пара и воды через пористые материалы) техническая гидродинамика древесины (статистическая механика водопроводящий структуры древесины, гидродинамика древесных капилляров) позволить получить положительные результаты.

В данном сайте представлены передовые технологии СВЧ термообработки древесины основанные на научных расчетах и проверенные в экспериментальных установках оборудования и способы СВЧ сушки древесины.

Технология

Мы в предыдущей странице рассмотрели теорию выделения тепла в древесине под воздействием электромагнитного поля СВЧ. Теперь рассмотрим, как управлять выделяемой теплотой. Грамотное управление выделяемой теплотой в процессе нагрева и сушки древесины составляет основу технологического процесса.
Выделяемая теплота расходуется на нагрев сырой древесины до температуры кипения воды в древесине и на испарение влаги. Так как влага внутри древесины находится в замкнутом пространстве, с началом кипения воды внутри древесины начинается повышение избыточного давления. С повышением избыточного давления в древесине соответственно повышается температура кипения воды. При СВЧ сушки древесины именно избыточное давление является двигателем влаги к поверхности древесины.
Опасными для древесины параметрами являются избыточное давление и температура. Если избыточное давление превышает предел прочности древесины при растяжении древесины поперек волокон, то в древесине образуются трещины. Воздействие более высоких температур на древесину начинает сказываться, если продолжительность обработки превышает определенную величину.
Древесина имеет анизотропное строение и проницаемость древесины газами (жидкостью) вдоль и поперек волокон сильно отличается. Для примера у древесины березы коэффициент проницаемости вдоль волокон на 16 000 раза больше чем поперек волокон. Поэтому при СВЧ сушке пиломатериалов под избыточным давлением основная масса влаги двигается к торцам пиломатериала. При этом влага удаляется не только в виде пара но и в жидкой фазе, что уменьшает затрат энергии на сушку.
Избыточное давление в пиломатериале зависит от выделяемого в древесине тепла,
от расстояния до поверхностей, от фазового состава влаги движущегося по порам древесины, от вязкости влаги при данной температуре. Формулы, определяющие избыточное давление автором сайта выведены. Формулы имеют статус “ноу-хау” и до официальной публикации в литературе на сайте не будут издаваться.

Рис.1. График возрастания избыточного давления в древесине.

На рисунке 1 показана диаграмма возрастания избыточного давления в древесине. Диаграмма получена методом компьютерного моделирования. Как видно из диаграммы, при равномерном выделении тепла в древесине избыточное давление стремится к равновесному давлению. Именно это давление не должно превышает предел прочности древесины при растяжении древесины поперек волокон. Избыточное давление можно повысить сушкой древесины под прессом.
Скорость СВЧ сушки древесины зависит от длины пиломатериалов и коэффициента проницаемости древесины вдоль волокон. Для примера, березовые заготовки длиной 30-50 см были качественно высушены за 15 минут.

Источник: http://www.fauzat.ru/