close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12658

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12658
(13) C1
(19)
F 26B 3/00
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
(21) Номер заявки: a 20060709
(22) 2006.07.11
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт тепло- и
массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Гринчик Николай Николаевич; Горбачев Николай Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси"
(BY)
(56) SU 1586910 A1, 1990.
RU 2056602 C1, 1996.
BY 12658 C1 2009.12.30
(57)
Способ сушки древесины, включающий заполнение камеры с древесиной гидрофобной жидкостью, нагрев жидкости с древесиной и сушку с последующим отделением воды
от гидрофобной жидкости, которую вновь используют для сушки, отличающийся тем,
что нагрев древесины осуществляют под давлением гидрофобной жидкости 0,2-0,5 МПа, а
сушку осуществляют после нагрева всего объема древесины путем сброса давления гидрофобной жидкости до давления не выше атмосферного.
BY 12658 C1 2009.12.30
Изобретение относится к сушильной технике, может быть использовано в деревообрабатывающей, химической промышленности и энергетике при сушке древесного топлива.
Известен способ сушки древесины, который сочетает в себе процессы нагревания и
сушки [1]. Сущность его состоит в том, что влажный материал подвергается нагреву в
герметически закрытом аппарате. При этом происходит частичное испарение жидкости в
материале, за счет чего окружающее пространство в аппарате заполняется паровоздушной
смесью, давление которой постепенно увеличивается по мере нагревания. В некоторый
момент времени происходит сброс давления - выпуск паровоздушной смеси из аппарата.
Собственно процесс сушки заключается в последовательных увеличениях давления пара и
выпуске его из аппарата через спускной вентиль. В период сброса давления происходит
бурное парообразование во всей массе материала за счет аккумулированного и подводимого от нагретой поверхности тепла. Опыт показывает, что часть влаги удаляется в жидком виде. Согласно [1], удаление влаги из древесины описанным способом позволило в
течение 6 часов снизить влагосодержание образца от 95 до 2 %. При этом средняя интенсивность сушки составила 9 кг/м2⋅ч.
Недостатком известного способа сушки древесины является большое время нагрева
материала, т.к. теплопроводность воздуха невелика. Отметим, что воздух заполняет не
только камеру, но и часть пор в самой древесине.
Развитием этого способа является изобретение способ сушки древесины [2] путем помещения древесины в герметичную емкость, где поддерживается температура 140-150 °С.
Прогретую древесину обрабатывают вначале сжатым воздухом 1,5-2 МПа, затем давление
сбрасывают до атмосферного. В последующих циклах используется давление паровоздушной смеси создаваемое при разогреве материала. Количество таких циклов обработки не менее трех. Влажность древесины при этом после первого цикла снижается от 120 % до
61 %, после второго цикла - до 3 %, после третьего - до 15 %, после четвертого - до 4 %.
Время цикла - 30,5 мин, 30 мин - прогрев древесины, 0,5 мин - сброс давления. В опытах [2] использовались заготовки березы длиной 180 мм и сечением 30×30 мм.
Недостатком данного способа сушки является необходимость создания высоких давлений паровоздушной среды до 1,5-2 МПа, что затрудняет создание установок с большим
объемом загрузки и снижает безопасность производства. Кроме того, при сбросе давления,
согласно [2], происходит разрушение наиболее тонких элементов межклеточных мембран
древесины (перегородки сосудов) под действием напора парожидкостной смеси. Интенсивность нагрева древесины горячим воздухом невелика, т.к. мал коэффициент теплопроводности воздуха.
Указанных недостатков лишен способ сушки в гидрофобной жидкости, принятый за
прототип [4]. Сушка производится путем заполнения камеры с древесиной гидрофобной
жидкостью, нагревом древесины и сушки с последующим отделением воды от гидрофобной жидкости, которую вновь используют для сушки. Сушка ведется при атмосферном
давлении или давлении ниже атмосферного. При повышении давления гидрофобной жидкости равновесная влажность возрастает, скорость сушки падает, поэтому сушка под давлением не используется. Продолжительность сушки в жидкости лимитируется в основном
интенсивностью перемещения тепла в высушиваемом материале. После погружения в
жидкость температура поверхности сортимента практически сразу доходит до точки кипения воды, короткое время, пока идет процесс выпаривания влаги из поверхностного
слоя, остается близкой к ней, а затем быстро становится равной температуре сушильного
агента - гидрофобной жидкости. Температура центральной зоны сортимента поддерживается длительное время на уровне точки кипения, пока граница выпаривания перемещается
от поверхности к центру, и приближается к температуре сушильного агента лишь в конце
процесса, когда влажность центральной зоны становится близкой к равновесной [3]. То
есть сушка ведется в условиях больших градиентов влажности, которые приводят к деформированию и растрескиванию материалов, что сдерживает внедрение этого перспективного способа сушки.
2
BY 12658 C1 2009.12.30
Задачей изобретения является повышение качества сушки, повышение энергоэффективности и безопасности производства с одновременной интенсификацией процесса сушки.
Задача решается следующим образом. В предложенном способе сушки, включающем
заполнение камеры с древесиной гидрофобной жидкостью, нагрев жидкости с древесиной
и сушку с последующим отделением воды от гидрофобной жидкости, которую вновь используют для сушки, нагрев древесины осуществляют под давлением гидрофобной жидкости 0,2-0,5 МПа, а сушку осуществляют после нагрева всего объема древесины путем
сброса давления гидрофобной жидкости до давления не выше атмосферного. Использование повышенных давлений жидкого теплоносителя безопасно, так как жидкость практически не сжимаема.
На фиг. 1 изображена предлагаемая система для сушки древесины. Система для сушки
древесины содержит: автоклав 1 (герметичная камера), внутри которого размещена древесина 2, трубопроводом 4 через клапан 3 автоклав соединен с холодильником 5, отстойником 6, компрессором 7, нагревателем гидрофобного жидкого теплоносителя 8 и трубопроводом 9 для подачи гидрофобного жидкого теплоносителя в автоклав. Система содержит
также патрубок 10 с клапаном для слива воды и патрубок 11 для создания разрежения в
системе.
Система работает следующим образом при следующих технологических параметрах
для реализации данного способа сушки древесины. В автоклав 1 (герметичную камеру)
загружают древесину 2. Клапаны 3, 9 закрыты, открыт клапан 11, который соединяют с
вакуумным насосом (на рисунке не показан) и удаляют из объема автоклава, а также древесины воздух до 10-20 мм.рт.ст. Затем клапан 11 закрывают, открывают клапан 9 и заполняют автоклав горячим гидрофобным жидким теплоносителем, например керосином,
под давлением 2-5 атмосфер. Температура гидрофобного жидкого теплоносителя выбирается в зависимости от цели сушки. Есть цель сушки щепы для энергетических целей, то
температуру повышают до 250 °С для удаления пиротехнической воды и уксусной кислоты. Если это сушка пиломатериалов, то температура не должна превышать 60-70 °С.
При стабилизации давления и прогрева древесины перекрывают клапаны 9, 11 и открывают клапан 3. Полученная парожидкостная смесь поступает в холодильник 5, а затем
отстойник 6. Через патрубок 10 вода сливается, а сушильный агент, например керосин,
поступает в компрессор 7, нагреватель 8 и далее, после вакуумирования - в автоклав 1.
Эффективность нагрева древесины гидрофобным жидким теплоносителем значительно выше, чем сжатым воздухом. Кроме того, часть сушильного агента проникает в поры
древесины, особенно через торцы. Для лиственных пород данный эффект выражен сильнее, чем для хвойных пород. Вследствие нагрева повышается давление паров воды внутри
древесины. При сбросе давления сушильный агент, пар и некоторое количество воздуха
образуют газированную смесь, и поэтому при сбросе давления происходит удаление воды
в виде аэрозоли, т.е. происходит и макроскопический унос микрокапелек воды.
В зависимости от температуры и давления сушильного агрегата можно получать древесину с заданными свойствами, например бурую древесину (Т = 210-235 °С), которая не
будет содержать пирогенетическую влагу (ее в древесине 20-25 %), а также уксусную кислоту.
Пример реализации способа (см. фиг. 1).
В камеру 1, выполненную из нержавеющей стали, с внутренним диаметром 160 мм,
длиной 500 мм помещаем оцилиндрованную древесину диаметром 100 мм, длиной 400 мм,
с начальной влажностью 60 %, весом 2200 кг, удаляем воздух до 15 мм.рт.ст. вакуумным
насосом. Тепловая мощность нагревателя 8 для нагрева керосина составляет 3 кВт. Вакуумирование осуществляли в течение 5 мин. Заполнение камеры керосином, при закрытом клапане 11, составляло 2 мин, выдержка при давлении 0,45 мПа - в течение 18 мин.
Сброс давления с помощью клапана 3 и слив водокеросиновой смеси выполняли в течение
8 мин. После остывания (120 мин) измеряли количество удаленной влаги из образца. Ока3
BY 12658 C1 2009.12.30
залось, что за один цикл (34 мин) количество удаленной влаги составило 0,6 кг. Согласно
регламента, при обычной конвективной сушке древесины аналогичное количество влаги
будет удалено после 240 часов сушки; процесс интенсифицируется в сотни раз с одновременным повышением качества древесины - значительно уменьшается трещинообразование.
Благодаря предложенному способу сушки повышается ее качество, уменьшаются затраты энергии с одновременной интенсификацией процесса сушки.
Источники информации:
1. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. - Минск: Изд. АН
БССР, 1961. - С. 339-519.
2. Цыхманов М.В., Шамаев В.А. и др. способ обработки древесины. SU 1586910.
23.08.90 // БИ № 3 (прототип).
3. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.,
1968.
4. Рассев А.И. Сушка древесины. - Москва: Лесная промышленность, 1990. - С. 164-165.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
284 Кб
Теги
by12658, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа