33.1. Протекание процесса сушки во времени (кинетика сушки)

Графическое изображение процесса сушкиПродолжительность сушки колеблется от нескольких недель (для толстых досок, брусьев, заготовок в обозном и колодочном производствах и др.) до нескольких секунд и даже долей секунды (для частиц в производстве древесноволокнистых плит), т. е. изменяется в миллионы раз. Несмотря на это, основные закономерности процесса сушки древесины остаются для них общими. Выделяются только специфические особенности высушивания различных древесных материалов, в особенности толстых, трудно сохнущих.

Рассмотрим процесс медленной сушки тонкого материала с высокой начальной влажностью при неизменном состоянии нагретого воздуха с высокой насыщенностью <р пара. В этом случае после прогрева с поверхности материала испаряется некоторое количество свободной влаги так же, как испаряется вода со свободной поверхности. Скорость испарения остается во времени неизменной, образуя период постоянной скорости сушки (рис. 63).

При достижении поверхностью материала влажности, соответствующей пределу гигроскопичности, начнет испаряться связанная влага. Скорость ее испарения постепенно замедляется из-за уменьшения градиента влажности (см. рис. 61, а) и повышения энергии связи. Основное время сушки, в течение которого с поверхности материала испаряется связанная влага, называется периодом убывающей скорости сушки τ3 (см. рис. 63). При интенсивной сушке (тем более толстых сортиментов, особенно с невысокой начальной влажностью) периода постоянной скорости сушки нет, и процесс складывается из периодов τ1+τ3.

Линия уменьшения влажности древесины во времени называется кривой сушки, а производная от нее линия — кривой скорости сушки.

На рис. 63, а нанесены кривые сушки:, отрезок АВ показывает прогрев материала при ω=const, ВС—период постоянной скорости сушки (если он есть), СD — период убывающей скорости сушки и DЕ время τ4 кондиционирования высушенного материала. На основе логарифмической кривой сушки ω путем ее графического дифференцирования может быть построена для участка СD аналогичная по форме кривая скорости сушки dω/dx. Кривые ωц и ωп показывают влажность в центре и на поверхности материала. Отмечена разность ординат ω—ωр=ΔС и ωц—ωп=Δω (163). В периоде т4 (рис. 63, б) t к tм повышаются.

В производственных условиях по мере протекания сушильного процесса обычно изображают кривые ω, t и tм, а в лабораторных — для более углубленного изучения процесса сушки — также и дополнительные кривые.