Сравнение сушилок непрерывного и периодического действия

 

Введение

Уже давно было установлено, что естественная сушка дерева для  изготовления мебели  и  других  аналогичных  производств  недостаточна.  Прототипом  искусственной сушки  является  выдержка  материала,  после  естественной  его  сушки,  в  течение некоторого времени в теплой мастерской. Первым шагом к применению искусственной сушки было устройство специальных помещений для выдержки материала.

Впервые настоящие сушила были построены в Европе и состояли из помещения с решетчатым полом, под которым помещалось отопительное устройство. В этом сушиле нагретый воздух вместе с дымом попадал под штабель, и, проходя по зазорам штабеля, омывал материал и затем выходил через вытяжную трубу наружу; считалось, что лучшая сушка получалась при отапливании сушилки сучьями той же древесной породы, которая подвергалась сушке. У некоторых сушил над отопительным устройством устанавливался открытый  резервуар  с  водой.  Подобные  простые  сушильные  устройства  постепенно превратились в современные сушилки.

Несколько  десятков  лет  тому  назад  было  оценено  значение,  которое  имеет относительная  влажность  воздуха  при  сушке  дерева,  в  связи  с  чем,  сильно рекламировались « влажно-воздушные сушила». В основном, такие сушилки мало чем отличались от других применявшихся сушил, но они имели уже некоторые простейшие приспособления для регулирования относительной влажности воздуха.  Применение  наклонной  штабелевки,  различных искусственных побудителей циркуляции  воздуха,  конденсаторов,  перегретого  пара и пр.  являются  дальнейшими стадиями  искусственной  сушки.  Сушила  с  реверсивным  движением  воздуха  с автоматическим  регулированием  процесса  сушки – результат  новейших усовершенствований.    Об  окончательном  развитии  сушильных  устройств,  конечно,  не  приходится говорить,  так  как  процесс  технологии  и  конструкций  сушильных  камер  постоянно совершенствуется.

 

1. Виды сушилок

1.1 Сушилка непрерывного действия

Сушилка непрерывного действия представляют собой помещение длинной  от 18 до 100 м    (обычно 30-45 м). Материал загружается с одного конца сушила (сырого) и постепенно продвигаясь  по тоннелю, выходит уже высушенным с другого конца сушила.

Состояние  воздуха (температура  и  относительная  влажность  его)  в каждом  отдельном участке  сушила постоянно одно и то же, так  что материал при продвижении  по сушилу проходит все стадии режима сушки, от низкой температуры и высокой  относительной влажности  воздуха  до  высокой  температуры  воздуха  с  низкой  относительной влажностью.  Материал  передвигается  вдоль  сушила  на  тележках  по  рельсовому  пути, имеющему для более легкого  продвижения тележки с грузом некоторый уклон в сторону разгрузочного конца  сушила.  На  разгрузочном (сухом)  конце сушила воздух наиболее сухой и нагретый. Сушка ведется по специальным расписаниям – режимам. 

 

1.1.1 Вентилируемые сушилки непрерывного действия

Устройства  сушил  непрерывного  действия  различаются  между  собой расположением  отверстий  для  впуска  и  выхлопа  воздуха  и  соответственно  с направлением движение его в сушиле. Различия в размещении нагревательных приборов имеют  второстепенное  значение.  Направление  движения  рабочего  воздуха  в  сушилах непрерывного действия почти всегда происходит вдоль тоннеля выше нижнего уровня тележки;  через  выходные  отверстия  воздух  попадает  в  вытяжные  трубы  и  выводится наружу. В отдельных сушилах непрерывного действия движение воздуха происходит в направлении движения материала, но такое движение воздуха, применяемое при  сушке фруктов и овощей, совершенно не оправдывает себя при сушке лесоматериалов.

В  сушилах  непрерывного  действия  почти  всегда  применяется  естественная циркуляция;  иногда  при  входе  воздуха  циркуляция  его  усиливается  пароструйными  приборами.  В  США  сушила  непрерывного  действия  с  искусственной  циркуляцией  применяются весьма редко, аналогичная  ситуация и в России.

В Германии, наоборот, сушила непрерывного действия встречаются  часто.

В  некоторых  сушилках  непрерывного  действия  циркуляция  воздуха осуществляется  в  поперечном  направлении.  В  таких  сушилах  отверстия  для  выхода воздуха  расположены  вдоль  тоннеля  вблизи  потолка  или  под  самым  потолком, некоторые отверстия расположены довольно низко над настилом и распределяются по всей длине сушила, за исключением небольшого участка в сыром конце.

Калориферные  устройства  устанавливаются  под  рельсовыми  путями  на протяжении Ѕ - 2/3 длины  сушила.  В  сыром  конце  калорифер  не  устанавливается,  а имеется  лишь труба для подвода острого  пара. Пар поступает в нагревательные приборы обычно  в  сухом  конце  сушила,  кроме  того,  сухой  конец  для  получения  требуемого количества  тепла  и  поддержания  определенной  высокой  температуры  снабжается большей поверхностью нагрева  отопительных приборов.

 

1.1.2 Конденсационные сушилки непрерывного действия

Конденсационные сушила непрерывного действия строятся редко. Для получения  достаточной  циркуляции  воздуха  в  них  кроме  конденсатора  и  соответствующей поверхности  нагрева отопительных приборов требуется  установка побудителей, которые  обычно  располагаются  в  специальном  помещении  рядом  с  тоннелем.  Воздух отсасывается  с  сырого  конца,  а  затем  через  конденсатор  и  отопительные  приборы подводится к сухому концу сушила.

 

1.2 Сушилка периодического действия

Длина сушил периодического действия обычно от 6 до 15 м, но строятся также и длиной свыше 30м. В противоположность  сушилу непрерывного действия, материал в камерном сушиле находится в  течение всего процесса сушки  в неподвижном состоянии, причем ,по  всей  камере  состояние  воздуха  одинаково  и  изменяется  оно  через определенные  промежутки  времени.  Камерное  сушило  загружается  и  разгружается целиком, сушило же непрерывного действия – постепенно, по мере выхода высушенного материала. Камерные сушила имеют двери только с одной стороны. Рельсовые пути в камерном  сушиле  не  обязательны,  т.к.  внутри  такового  не  происходит  передвижения тележек  с  материалом,  который  может  выкладываться  на  простых  лежнях.  В  более крупных камерах для облегчения работ по загрузке и разгрузке обязательно применяется укладка на специальные тележки. 

 

1.2.1 Вентилируемые сушилки периодического действия

Сушилка  этой  конструкции  имеют  наибольшее  распространение.  При естественной  циркуляции  воздух  подается  через  приточный  канал,  расположенный  на полу  сушила  и  имеющий  отверстия  на  своей  верхней  части.  Выход  воздуха осуществляется  в  сушилах  с  естественной  циркуляцией  через  вытяжные  отверстия, расположенные  почти  всегда  внизу  боковых  стен  и  сообщающиеся  с  вытяжными  шахтами, посредством которых отработанный воздух выпускается наружу. Если клапан закрыт,  то  сушилка  работает  без  добавочного  воздуха.  В  некоторых  конструкциях вытяжные отверстия располагаются ниже настила, в других же даже наверху боковых стен.

Естественный путь сухого, теплого воздуха – снизу вверх. Производя работу при сушке  материала,  воздух  охлаждается,  делается  тяжелее  и  опускается;  одновременно воздух,  поглощая  влагу  материала,  уменьшается  в  весе,  но  это,  в  конечном  счете, перекрывается  увеличением  веса  воздуха  от  охлаждения  и  он  всегда  стремится  вниз.

Циркуляция воздуха более  разнообразна ниже.

В некоторых конструкциях для усиления движения воздуха в  вытяжных шахтах устанавливаются нагревательные трубы.

Отопительные  приборы  почти  всегда  размещаются  под  штабелями,  в  редких случаях  между ними.

В сушилах с искусственной  циркуляцией воздуха особенно легко  осуществляется приток свежего и  выхлоп отработанного воздуха или  смешение того и другого. Приборы  для усиления циркуляции помещаются вне камеры.

Оригинальной  конструкцией  является  сушило  с  винтовыми  вентиляторами, установленными на общем  валу, расположенном на полу вдоль  сушила.

Вращение  вентиляторов,  а  в  связи  с  этим  и  направление  циркуляции,  может  меняться  в  ту  и  другую  сторону,  т.е.  возможно  реверсивное  движение  воздуха.  В сушилах  такой  конструкции  достигается  особенная  равномерность  сушки,  т.к.  сухой воздух входит в штабель  попеременно то с одной, то с другой стороны.

Относительно  переменного  направления  воздуха,  в  сушилках  можно  сделать замечания,  что  в  большей  части  конструкций  сушил  с  искусственной  циркуляцией  перемена  направления  движения  воздуха  осуществляется  посредством  особого устройства воздуховодов, снабженных клапанами или шиберами.

Сравнивая  два  способа  получения  в  камерах  реверсивного  движения  воздуха, следует  признать,  что  осуществление  реверсивности  движения  воздуха  при  помощи переключения воздуховодов оправдывает  себя только в том случае, когда  в штабеле не требуется больших  скоростей воздуха. При больших  скоростях возникают колоссальные сопротивления  в  этих  воздуховодов  и,  вследствие  этого,  вентиляционную  установку приходится делать большой  мощности, что уже становится крайне нежелательным как по конструктивным, так и по экономическим соображениям.

Кроме  описанных  выше  сушил  имеются  еще  сушила,  работающие «сухим воздухом», «горячим воздухом» и « перегретым паром».

 

 1.2.2 Конденсационные сушилки периодического действия

Следует различать четыре конструкции конденсационных сушил:

1. Сушила с поверхностным конденсационным устройством, расположенным как вентиляторы и отопительные приборы, вне камеры.

2. Сушила  с  поверхностным  конденсационным  устройством,  расположенным  в самой  камере.  Влажность  воздуха  в  сушиле  регулируется  температурой  воды  в конденсационном устройстве, т.е. скоростью прохождения воды  по конденсационным трубам.  Получение  достаточной  циркуляции  воздуха  в  таких  сушилах  часто затруднительно,  в  особенности  в  начале  процесса,  когда  именно  важно  иметь интенсивную циркуляцию воздуха.

3. Сушила  с  водоструйными  конденсационными  устройствами (патент Г.Д.Тимана),  в которых водоструйные  приборы располагаются рядами  вдоль боковых стен,  отопительные  приборы устанавливаются под штабелями.  По  выходе  из калорифера  нагретый  воздух  поднимается,  идет  в горизонтальном  направлении через зазоры  штабеля к продольным  стенам  камеры,  где находятся конденсационные устройства,  проходит  через  них  и  уменьшает  влагосодержание  до  требуемой  степени влажности.  Водяные  фонтанчики  способствуют  продвижению  воздуха  вниз.

Обезвоживатели  удерживают  частицы осажденной  воды,  затем воздух  поступает к отопительным приборам, нагревается и снова поднимается. Установление той или иной влажности воздуха производится  здесь так же,  как и в предыдущем  сушиле, регулированием температуры воды. Эта конструкция имеет большие преимущества, т.к. циркуляция воздуха, температура и влажность его не зависят друг от друга.

4. Сушила с конденсацией  на пористых тканях. Раньше эти  сушила устраивались сплошь (стены,  потолок)  из  какой  либо  ткани;  оборудование  такого  сушила производилось внутри  здания. Отопительные приборы помещались  вдоль одной стены, а циркуляция  осуществлялась  искусственным   путем.  Нагретый  влажный  воздух  при соприкосновении  с   более  холодной  тканью  отдает  часть  влаги  этой  ткани,  которая,  в свою очередь, испаряет  ее с обратной стороны в  окружающую среду. 

Более поздняя конструкция  имеет жесткие стены; внутри, на расстоянии 30 см от боковых  стен,  устроены  стенки  из  натянутой  ткани.  Между  жесткими  и  матерчатыми  стенами прогоняется снизу вверх, при помощи вентиляторов, холодный воздух, который поглощает  осаждающуюся  внутри  сушила  на  матерчатых  стенах  влагу;  этот  воздух проходит  только  снаружи  матерчатых  стен  сушила  и  ни  в  коем  случае  не  приходит  в соприкосновение  с сушимым материалом. Циркуляция воздуха в камере осуществляется находящимся  снаружи  вентилятором.  Отопительные  приборы  располагаются,  как обычно, внизу под штабелями.

 

 

 

 

 

2 Сравнение сушилок непрерывного и периодического действия

 

Отдать  безусловное  предпочтение  той  или  иной  системе  сушил  нельзя;  при выявлении  их  преимуществ  следует  принимать  во  внимание  количество предназначенного  к  сушке  лесоматериала,  древесную  породу,  подлежащую  сушке, территориальное размещение сушил и т.п.

Преимущества сушилок  непрерывного действия следующие:

1. При одной и той  же производительности стоимость  постройки одной камеры непрерывного  действия  ниже  стоимости   нескольких  камер  сушил   периодического действия, т.к. в  первом случае требуется меньше  строительных работ, оборудования  и подъездных путей. 

Сравнивать  сушилку  непрерывного  действия  с  одной  камерой  периодического действия равной емкости  было бы неправильно, т.к. основное назначение второго типа сушил это – одновременная  сушка небольших количеств разнородного материала.