29.1. Закономерности нагревания и охлаждения древесины

Конвективный процесс сушки нагретым воздухом или продуктами сгорания состоит из трех последовательных этапов: нагревания влажных пиломатериалов (2—6%), собственно сушки (95—85%) и охлаждения высушенной древесины (2—6% от общей продолжительности сушки); первая цифра относится к толстым сортиментам твердых пород. Рассмотрим сначала поток тепла через стенку.

Знак минус показывает, что поток направлен в сторону понижения температуры тела. При постоянном значении λ и конечных величинах t и х это соотношение будет иметь вид

где t1-t2=t—разность температур на пути х1—х2 потока тепла; b— протяженность потока (например, толщина стенки).

Режим теплового потока может быть стационарным и нестационарным.

Стационарный режим характеризует тепловой поток, проходящий через, стенку (ограждение сушильной камеры, стенку калорифера и т. д.), когда неодинаковые температуры по обе ее стороны сохраняются постоянными во времени; при этом внутри стенки устанавливается неизменное температурное поле. Если коэффициент теплопроводности стенки (однослойной) постоянный, температура по ее толщине распределяется по линейной закономерности, как это показано отрезком ас на рис. 51.

Количество тепла Q передаваемое через стенку,

где k—коэффициент теплопередачи, Вт/(м2•К) [ккал/(м2•ч•°С)]; F— площадь стенки, нормальная к тепловому потоку, м2; t1 и t2 — температуры среды по обе стороны стенки, °С; t3 — температура первой (по току тепла) поверхности стенки.

Коэффициент k теплопередачи многослойной стенки находят из соотношения

где α 1 и α 2 — коэффициенты теплообмена 1 и 2 поверхностей стенки; b1,b2,... —толщина слоев, составляющих стенку (для однослойной стенки в знаменателе средним членом будет b1λ2); λ1, λ2—соответствующие коэффициенты теплопроводности слоев.

Коэффициенты теплообмена α 1 и α 2 зависят от характера конвекции потоков среды у граничных поверхностей 1 и 2 и, следовательно, толщины пограничных слоев δ1 и δ 2 (см. рнс. 51), а также их теплопроводности.

Конденсация влаги на внутренней поверхности ограждений сушильных камер — результат неправильного выполнения ограждений или нарушения нормального теплового режима их эксплуатации. По ряду причин (порча ограждений, локальное увлажнение конденсатом высушиваемого материала и т. д.) такая конденсация влаги нежелательна. Так как по рис. 51 к (t1-t2)=ar(t1— t3), то

Для предупреждения конденсации влаги необходимо, чтобы температура точки росы tр сушильного агента (по Id-диаграмме точка Р на рнс. 9, а) была ниже температуры внутренней поверхности ограждения, как это показано слева на рис. 51.

Например, при разности температур среды по обе стороны ограждения t1-t2=100°С, k=0,6 и d=12 получим, что перепад температур сушильного агента у внутренней поверхности ограждения t1—t3=60/12=5оС. Следовательно, для предотвращения конденсации влаги на ограждении величина — (или практически психрометрическая разность сушильного агента см. рис. 9, б) должна быть в этих условиях больше 5° С. При интенсивной циркуляции воздуха в камере, когда α1 возрастет, психрометрическую разность можно безопасно уменьшить соответственно ниже 5° С; можно также снизить к — улучшением теплоизоляции ограждения.