Влияние технологии сушки лиственничных пиломатериалов на длительность процесса обезвоживания

УДК

674.047.3

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-4-134-146

Аннотация

Конвективную сушку пиломатериалов следует рассматривать как относительно простой способ удаления влаги из древесины. Такие технологии широко используются при доведении влажности в пиломатериалах до определенного уровня. В то же время для указанного способа сушки характерна повышенная продолжительность процесса, что автоматически увеличивает расходы на тепловую и электрическую энергию. Продолжительность сушки пиломатериалов из древесины лиственницы в среднем в 1,5…2,5 раза выше по сравнению с другими породами, что дополнительно повышает себестоимость сушки. Поэтому есть необходимость поиска путей снижения продолжительности сушки лиственничных пиломатериалов в условиях конвективного теплообмена. Одним из путей решения указанной проблемы является разработка и применение таких режимов сушки, которые позволяли бы максимально ускорить процесс удаления влаги из древесины. Вариант совершенствования режимов предлагается финскими специалистами фирмы «Jartek Oy». Разработанная конструкция сушильной камеры позволяет реализовывать двухстадийную структуру режимов сушки: на первой стадии – с нарастающей температурой, на второй – с нисходящей. В данной работе приведены результаты анализа эксплуатации сушильных камер непрерывного действия с позонной циркуляцией для сушки пиломатериалов из древесины лиственницы. Анализ показал, что направление движения агента сушки по длине камеры при сушке лиственничных пиломатериалов имеет принципиальное значение. Такой вывод следует из того, что лиственница своеобразно реагирует на изменение температуры. В начальный период сушки на поверхности лиственничной доски формируется пленка из экстрактивных веществ, которая блокирует вывод водного раствора экстрактивных веществ из древесины. В этих условиях целесообразно формировать режимы, где температура агента сушки с каждым шагом штабеля пиломатериалов в сушильной камере повышается, что позволяет поддерживать некоторую интенсивность вывода из древесины водного раствора экстрактивных веществ. Указанное принципиальное условие при сушке лиственничных пиломатериалов соблюдается только в отсеке камеры, где осуществляется противоточная циркуляция. Второй отсек, где реализуется прямоточная циркуляция, практически работает вхолостую, так как температура агента сушки с каждым шагом сушильного штабеля пиломатериалов снижается. Из этого следует вывод о том, что подобные конструкции сушильных камер для сушки лиственничных пиломатериалов эксплуатировать нецелесообразно.

Сведения об авторах

Ш.Г. Зарипов¹, д-р техн. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6483-2453
В.А. Корниенко², канд. техн. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1709-9153
¹Лесосибирский филиал Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, ул. Победы, д. 29, г. Лесосибирск, Красноярский край, Россия, 662543; e-mail: zaripov_sh@mail.ru
²Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, просп. имени газеты «Красноярский рабочий», 31, стр. 5, Красноярск, Россия, 660012; e-mail: kornvlad@mail.ru

Ключевые слова

технология сушки, лиственничные пиломатериалы, циркуляция, температура, сушильная камера, водный раствор экстрактивных веществ

Для цитирования

Зарипов Ш.Г., Корниенко В.А. Влияние технологии сушки лиственничных пиломатериалов на длительность процесса обезвоживания // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 134–146. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-134-146

Литература

1. Акишенков С.И., Корнеев В.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов. 3-е изд., перераб и доп. СПб.: ЛТА, 1992. 87 с. [Akishenkov S.I., Korneev V.I. Designing Wood Drying Kilns and Workshops. Saint Petersburg, LTA Publ., 1992. 87 p.].
2. Голицын В.П., Голицына Н.В. Сравнительная оценка энергозатрат на сушку пиломатериала в сушильном оборудовании различного типа и способа сушки // Лесн. эксперт. 2004. № 16. С. 18–25. [Golitsyn V.P., Golitsyna N.V. Comparative Assessment of Energy Consumption for Drying Lumber in the Equipment of Various Types and Methods of Drying. Lesnoy ekspert, 2004, no. 16, pp. 18–25].
3. Зарипов Ш.Г. Совершенствование технологии сушки лиственничных пиломатериалов: дис. … д-ра техн. наук. Архангельск, 2016. 243 с. [Zaripov Sh.G. Improving the Technology of Larch Lumber Drying: Dr. Eng. Sci. Diss. Arkhangelsk, 2016. 243 p.].
4. Зарипов Ш.Г., Корниенко В.А. Гидролиз при конвективной сушке лиственничных пиломатериалов низкотемпературными режимами // Хвойные бореальной зоны. 2018. № 6. С. 542–547. [Zaripov Sh.G., Korniyenko V.A. Hydrolysis of Larch Lumber under Low-Temperature Modes during Convective Drying. Hvojnye boreal’noj zony [Conifers of the boreal area], 2018, no. 6, pp. 542–547].
5. Михайлова Ю.С. Оценка содержания фурфурола в отработанном агенте сушки после предварительной термохимической обработки древесины бука и дуба // Лесотехн. журн. 2011. № 3. С. 24–27. [Mikhaylova Yu.S. Estimation of Furfural Content in Spent Drying Agent after Preliminary Thermochemical Processing of Beech and Oak Wood. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2011, no. 3, pp. 24–27].
6. Михайлова Ю.С., Платонов А.Д. Исследование воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду при сушке древесины бука и дуба // Науч. журн. КубГАУ. 2011. № 70(06). С. 306–317. [Mikhaylova Yu.S., Platonov A.D. Investigation of Furfural and Formaldehyde Influence on Environment during Drying of Beech and Oak Wood. Nauchnyy zhurnal KubGAU [Scientific Journal of KubSAU], 2011, no. 70(06), pp. 306–317].
7. Руководящие материалы по технологии камерной сушки древесины / под ред. Е.С. Богданова. Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. 152 с. [Guiding Materials on the Technology of Wood Kiln Drying. Ed. by E.S. Bogdanov. Arkhangelsk, TsNIIMOD Publ., 1985. 152 p.].
8. Филиппова О.Е. «Умные» полимерные гидрогели // Природа. 2005. № 8. С. 11–17. [Filippova O.E. “Smart” Polymeric Hydrogels. Priroda, 2005, no. 8, pp. 11–17].
9. Финская компания Tekmawood. URL: http://www.758.wood.ru/ [Finnish Company Tekmawood].
10. Хванг С.-Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия, 1981. 464 с. [Hwang S.T., Kammermeyer K. Membranes in Separations. Moscow, Khimiya Publ., 1981. 464 p.].
11. Чудинов Б.С., Тюриков Ф.Т., Зубань П.Е. Древесина лиственницы и ее обработка. М.: Лесн. пром-сть, 1965. 144 с. [Chudinov B.S., Tyurikov F.T., Zuban’ P.E. Larch Wood and Its Processing. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1965. 144 p.].
12. Air Drying of Lumber. General Technical Report FPL–GTR–117. Madison, WI, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1999. 62 p. DOI: 10.2737/FPL-GTR-117
13. Beakler B.W., Blankenhorn P.R., Brown N.R., Scholl M.S., Stover L.R. Quantification of the VOCs Released during Kiln-Drying Red Oak and White Oak Lumber. Forest Products Journal, 2007, vol. 57, iss. 11, pp. 27–32.
14. Beakler B.W., Blankenhorn P.R., Stover L.R., Ray C.D. Total Organic Compounds Released during Dehumidification of Air-Dried Hardwood Lumber. Forest Products Journal, 2005, vol. 55, iss. 2, pp. 57–61.
15. Bergman R.D., Bowe S.A. The Environmental Impact of Manufacturing Softwood Lumber in Northeastern and North Central Parts United States. Wood Fiber Science, 2010, vol. 42, suppl. 1, pp. 67–78.
16. Bois P.J. The Four Stages of Drying Thick Oak. Lumber Drying Sourcebook: 40 Years of Practical Experience. Ed. by E.M. Wengert, R. Toennisson. Madison, WI, Forest Products Society, 1998. 371 p.
17. Dahlen J., Prewitt L., Shmulsky R., Jones D. Hazardous Air Pollutants and Volatile Organic Compounds Emitted during Kiln Drying of Southern Pine Lumber to Interior and Export Moisture Specifications. Forest Products Journal, 2011, vol. 61, iss. 3, pp. 229–234. DOI: 10.13073/0015-7473-61.3.229
18. Lumber Drying Sourcebook: 40 Years of Practical Experience. Ed. by E.M. Wengert, R. Toennisson. Madison, WI, Forest Products Society, 1998. 371 p.
19. McMillen J.M. Accelerated Kiln Drying of Presurface 1-Inch Northern Red Oak. Research Paper FPL–RP–122. Madison, WI, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1969. 31 p.
20. Milota M., Mosher P. Emissions of Hazardous Air Pollutants from Lumber Drying. Forest Products Journal, 2008, vol. 58, no. 7/8, pp. 50–55.
21. Thompson A., Ingram Jr. L.L. Variation of Terpenes in Sapwood and Heartwood of Loblolly Pine: Impact on VOC Emissions from Drying Lumber Samples. Forest Products Journal, 2006, vol. 56(9), pp. 80–83.
22. Wengert E.M. Drying Oak Lumber. Madison, WI, University of Wisconsin, Department of Forestry, 1990. 167 p.

Ссылка на английскую версию:

The Influence of Larch Lumber Drying Technology on the Duration of Dehydration

THE INFLUENCE OF LARCH LUMBER DRYING TECHNOLOGY ON THE DURATION OF DEHYDRATION

Sh.G. Zaripov¹, Doctor of Engineering, Assoc. Prof.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6483-2453
V.A. Kornienko², Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1709-9153
¹Lesosibirsk Branch of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, ul. Pobedy, 29, Lesosibirsk, Krasnoyarsk Krai, 662543, Russian Federation; e-mail: zaripov_sh@mail.ru
²Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, prosp. imeni gazety «Krasnoyarskiy rabochiy», 31, str. 5, Krasnoyarsk, 660012, Russian Federation; e-mail: kornvlad@mail.ru

Convective drying of lumber should be considered as a relatively simple method of elimination moisture from wood. Such technologies are widely used in bringing moisture content in lumber to a certain level. Meanwhile, this drying method is characterized by an increased duration of the process, which automatically increases the expenses for thermal and electrical energy. The drying time of larch lumber is on average higher by 1.5–2.5 times compared to other species, which further increases the cost of drying. Therefore, there is a necessity of finding ways to solve the problem of reducing the drying time of larch lumber in the conditions of convective heat exchange. One of the ways is to develop and apply such drying schedules, which would allow to accelerate the process of wood dehydration. The option of improvement the drying schedules is offered by the Finnish experts of Jartek Oy company.  The developed design of the drying kiln allows to implement a two-stage structure of drying schedules: at the first stage with increasing temperature, at the second with decreasing temperature. This paper presents the results of the analysis of the operation of continuous drying kilns with zonal circulation for larch lumber drying. The analysis showed that the direction of drying agent movement along the length of the kiln during larch lumber drying is critical. This conclusion follows from the fact that larch responses in a peculiar way to temperature variations. In the initial period of drying a film of extractives is formed on the surface of the larch вoard. This film blocks the output of an aqueous solution of extractives from wood. In these circumstances, it is advisable to form such schedules that the drying agent temperature with each step of a lumber pile in the drying kiln increases. The specified principle condition for drying larch lumber is observed only in the kiln section, where counter-flow circulation is carried out. The second section, where the direct-flow circulation is implemented, practically runs idle, since the drying agent temperature with each step of the drying pile of lumber decreases. It follows that such designs of kilns for larch lumber drying is impractical for operation.
For citation: Zaripov Sh.G., Kornienko V.A. The Influence of Larch Lumber Drying Technology on the Duration of Dehydration. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 134–146. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-134-146

Keywords: drying technology, larch lumber, circulation, temperature, drying kiln, aqueous solution of extractives.

Поступила 28.10.19 / Received on October 28, 2019