klimatizacija zraka, glavni čimbenik konvektivnog sušenja piljenog

HRVATSKA KOMORA INŽENJERA STROJARSTVA

KLIMATIZACIJA ZRAKA,

GLAVNI ČIMBENIK

KONVEKTIVNOG SUŠENJA

PILJENOG DRVA

Doc.dr.sc. Ante Čikić, dipl.ing.stroj.

Varaždin, 25. veljača 2011. PO VARAŽDIN


KONVEKTIVNO SUŠENJE PILJENOG DRVA (DRVNE MASE)

1. Opći pojmovi i definicije

- Toplinsko umjetno sušenje – podrazumijeva odstranjivanje jednog dijela ili ukupne

količine vode iz drva djelovanjem topline, a da mu se pri tome ne umanjuje kvaliteta.

- Svrha sušenja drva u sušari – da se pravilno sloţeno piljeno drvo osuši na

odgovarajući postotak vlage što je moguće brţe sa što manjim troškovima ne umanjujući

njegovu tehničku kvalitetu za obradu i upotrebu.

- Komorna konvektivna sušara – je grijana prostorija odgovarajuće termodinamičke i

konstruktivne stabilnosti u kojoj se prema potrebnom reţimu sušenja mogu odrţavati

temperatura , relativna vlaga i brzina strujanja zraka w.

Opremljena je: sustavima za grijanje, vlaţenje i prisilnu cirkulaciju zraka, te

instrumentima i regulacijskom opremom za upravljanje i voĎenje procesa sušenja raznih

vrsta i sortimenata pravilno sloţene piljene drvne mase.

- Sloţaj drva – je prizmatični oblik pravilno sloţenih komada piljene drvne mase na

odgovarajuće letvice s meĎusobnim razmakom odreĎenim u ovisnosti o debljini drva u

sloţaju.

Letvice (jela, smreka, specijalno oblikovani kompozitni materijal) moraju biti postavljene

točno jedna iznad druge u vertikalnom smjeru, a broj letvica u jednom redu ovisi o debljini

i sortimentu drva. Površina dodira drvne mase i letvice treba biti što manja, da se na tim

mjestima ne mijenjaju ili remete reţimi sušenja.


1.1 Podjela vlage u drvu

- Slobodna vlaga – nalazi se u krupnijim kapilarama (porama) drva i ne utječe na njegova

svojstva, osim što mu tijekom procesa sušenja mijenja masu. Količina te vode ovisi o

volumenu pora – strukturi drva. Nije vezana za stijenke drva i lakše se odvodi sušenjem

od vezane vlage koja je čvrsto upijena u njegove stijenke.

- Vezana vlaga – nalazi se adsorbirana u šupljikavim staničnim stijenkama drva i bitno

utječe na sušenje, potrebno je dovesti više topline za njeno odvoĎenje u odnosu na

toplinu za odnošenje slobodne vlage (vode), jer se gubljenjem vezane vode drvo uteţe pri

čemu mu se mijenjaju mehanička, električna i toplinska svojstva.

- Kemijski vezana vlaga – nalazi se u spojevima od kojih je izgraĎeno drvo i ne utječe na

proces tehničkog sušenja drva.


1.2 Postotak vlage (sadrţaj vlage)- Definira se omjerom izmeĎu mase vode u drvu i mase apsolutno suhog drva (% ili kgw/kgsd)

Pod apsolutno suhim drvom podrazumijeva se drvo sušeno na temperaturi od 101°C do

105°C, sve dok mu se praktično ne prestane mijenjati masa.

1.3. Higroskopna i gruba vlagahigroskopna – vezana vlaga…………gruba (nadhigroskopna) – slobodna vlaga

- Kod sušenja: gruba vlaga, misli se na takvu vlagu kod koje je tlak pare u robi (drvu)

praktički jednak onom iznad slobodne površine vode, a kod higroskopne vlage tlak pare u

drvu je osjetljivo manji od onog nad slobodnom površinom vode iste temperature.

Kod drva, zbog izrazito nehomogene strukture ne moţe se povući oštra granica izmeĎu

grube i higroskopne vlage, već je to stvar dogovora, odnosno eksperimentalne metode u

kojoj promatramo odvajanje grube od higroskopne vlage.

1.4 Toĉka zasićenosti vlakanaca drvaSadrţaj ili postotak vlage kod kojeg su stanične stijenke drva potpuno zasićene vezanom

vodom , a u krupnijim kapilarama (porama) nema slobodne vode naziva se točka

zasićenosti vlakanca drva ili točka zasićenja.

Znaĉaj toĉke zasićenosti – definira sadrţaj vlage ispod kojeg stanične stijenke počinju

gubiti vezanu vlagu s posljedicom intenzivnog utezanja drva i vidljivih promjena fizikalnih

svojstava.

HRVATSKA KOMORA INŽENJERA

STROJARSTVA

Utezanje nekih

vrsta drva

(prema F.

Kollmannu)


Točka zasićenosti vlakanaca drva – za različite vrste

mekog i tvrdog drva kreće se izmeĎu 20% i 40%;

(najčešće izmeĎu 25% i 32%)

Ovisi o uvjeta sušenja, naročito o temperaturi i relativnoj

vlazi te vrsti i gustoći drva.

Za meko drvo: obično izmeĎu 18% i 26%.

Za tvrdo drvo: obično izmeĎu 25% i 40 %, najčešće oko

30%.

A.Čikić: istraţivanje za bukvu (područje Bilogore) za 160

uzoraka – točka zasićenosti: 25% do 38% pri = 20°C i

= 55%. Povećanjem temperature sušenja i sniţavanjem

relativne vlage točka zasićenosti vlakanaca drva se

smanjuje.

Vlaga ravnoteţe raznih organskih

tvari kod: θ = 21°C, p = 1 bar – za

zrak (1 – koţa, 2 – duhan, 3 –

sapun, 4 – drvo, 5 - struna od

crijeva, 6 - ljepilo

1.5. Vlaga higroskopske ravnoteţe-Svojstvo higroskopnosti: ako je piljeno drvo dovoljno dugo u

dodiru sa zrakom stalne temperature, prilagoditi će svoju

vlagu vlazi zraka.

- vlaga higroskopske ravnoteţe (vlaga ravnoteţe) – utvrĎuje

odreĎeni sadrţaj (postotak) vlage u drvu ovisno o

temperaturi i vlazi zraka.

Načelno: kod iste relativne vlage zraka i njegovoj višoj

temperaturi odgovara niţa vlaga ravnoteţe drva.


Vlaga higroskopske ravnoteţe za drvo – prema R. Keylwerthu


1.6 Brzina sušenja

Brzina sušenja promatra se pod stalnim uvjetima i definira se s količinom vode koja se

ishlapljuje s njegove površine u jedinici vremena, pri čemu se pod stalnim uvjetima

podrazumijeva: temperatura , relativna vlaga i brzina strujanja zraka w.

Kvalitativni prikaz tijeka sušenja za higroskopne materijale s visokim

sadrţajem (iznad 80%) početne vlage (primjer: piljeno drvo u sušari)

I faza

II faza

III faza


Naĉelno: u prva dva odsječka sušenja (I i II faza) mjerodavno je ishlapljivanje s površine

drva, a u trećem odsječku (III faza) dominira difuzija te pojave kapilarnosti i kapilarnih sila u

strukturi drva.

I faza sušenjaU prvom vremenskom intervalu do točke A, brzina sušenja je konstantna. Površina piljenog

drva je prekrivena tankim slojem vode što sprječava naglo sušenje. Ishlapljivanjem s

površine se odvodi najveći dio u drvu sadrţane grube vlage i brzina sušenja ovisi o kretanju

i svojstvima zraka (Dalton i Lewis).

II faza sušenjaPočinje u točki A i traje do točke A1. u tom intervalu površina drva je djelomično ovlaţena i

sve brţe se isušuje. Brzina sušenja u početku opada naglije, a zatim sve sporije. Dovod

vode iz unutrašnjosti je usporen, a kod stalne temperature suhog termometra (temperatura

u sušari), prosječna temperatura površine drva je veća od temp. vlaţnog termometra i

tijekom sušenja relativno brzo raste. Preostali dio grube vlage odvodi se ishlapljivanjem, a

procesom difuzije pospješuje se odvajanje higroskopne vlage od staničnih stijenki i njeno

kretanje prema površini drvne mase.

III faza sušenja Treći vremenski interval počinje u točki A1 i traje dok drvo ne postigne vlagu ravnoteţe po

cijelom presjeku, do kraja sušenja. Brzina sušenja se znatno usporava i postotak vlage u

drvu je manji od točke zasićenosti vlakanaca . U krupnijim kapilarama nema grube vlage. Za

odvoĎenje higroskopne vlage mjerodavna je difuzija. Temperatura na površini drva raste i

pribliţava se temperaturi zraka u sušari.


1.7 Poĉetni srednji sadrţaj vlage drvne maseOvisi o vrste i gustoće drva. Svjeţe oboreno drvo i do 600%.

Piljeno drvo pripremljeno za sušenje (bez predsušenja, ili prirodnog sušenja): 60% do

100%, obično 60% do 95%.

Odstupanje od srednje vlaţnosti svih sloţenih komada drva za sušenje: 5 – 6%.

Odnos izmeĊu najveće koliĉine vode koju drvo moţe primiti i volumne gustoće

drva u apsolutnom suhom stanju


1.8 Konaĉni srednji sadrţaj vlage drvne mase

To je sadrţaj vlage koji se ţeli postići nakon

provedenih svih faza ciklusa sušenja.

Vrijednost konačnog srednjeg sadrţaja vlage drva ovisi

o tehnološkim zahtjevima i/ili konačnoj destinaciji

proizvoda.

Prosječno se drvo suši u granicama konačnog

srednjeg sadrţaja vlage od 5% do 12%, obično 8% do

10%.

Veće vrijednosti od 12% (oko 15% do 18%), za

proizvode koji se dugotrajno transportiraju morem ili

nekim drugim transportnim sredstvom.

Kod sušenja elemenata na niski srednji sadrţaj vlage,

oko 8%, a skladište se u sloţajevima na dulji

vremenski period u nekondicionirane prostore

potrebno ih je po oplošju obloţiti s PVC tankim

folijama.

Raspodjela vlage po debljini drva u 4 stupnja

koji redom sljede kod tipiĉnog konvektivnog

sušenja; A kod vrlo ranog, B, C i D kod

kasnijh faza sušenja.


1.9 Gustoća drvne maseGustoća drvne mase se izraţava omjerom količine mase i jediničnog volumena u apsolutno

suhom stanju.

Gustoća drvne mase u apsolutno suhom stanju je varijabilna, ovisi o: vrstama drva i

značajno utječe na brzinu i kvalitetu sušenja.

Što je gustoća veća, drvo se polaganije suši i najčešće se više uteţe, veća je vjerojatnost

nastanka grešaka od sušenja.

Veoma vaţno za sušenje:

- utvrditi sve utjecajne faktore i paţljivo ih analizirati,

- sastaviti reţim sušenja prilagoĎen odreĎenoj vrsti, debljini i gustoći drvne mase.

Za praktično korištenje, drvna masa se prema gustoći dijeli:

meko drvo……..…………………ρo < 400 kg/m3,

srednje tvrdo drvo……..…………………400 < ρo < 600 kg/m3,

tvrdo drvo……..…………………ρo > 600 kg/m3,

izrazito tvrdo drvo……..…………………ρo > 820 kg/m3.

Što je veća gustoća drva u apsolutno suhom stanju to se u jedinici volumena nalazi veća

količina drvne tvari.

Primjer: ako dvije vrste drva sadrţe isti postotak vlage, onda ona vrsta koja ima veću

gustoću sadrţi veću količinu vode.


Volumna

gustoća u

apsolutno suhom

stanju nekih

vrsta drva

(prema

F. Kollmannu)

gustoća


Utjecajni parametri konvektivnog sušenja piljenog drva

1. Na strani zraka: temperatura , relativna vlaga i brzina strujanja w zraka (I grupa).

2. Na strani piljenog drva: vrsta, gustoća, dimenzije (posebno debljina), mehanička,fizikalna i higroskopna svojstva, srednja početna i srednjakonačna vlaga drva (II grupa).

Povezivanjem i kompatibilnosti uvjeta sušenja (I grupa) sa faktorima II grupe

(materijal sušenja) formira se reţim sušenja prilagoĊen odreĊenoj drvnoj masi

koja se suši.

Mijenjajući pojedine faktore I grupe (,,w), mijenja se reţim sušenja, provodi se brţe ili

sporije oduzimanje vlage drvu prilagoĎujući se svojstvima, stanju i dimenzijama sušenog

materijala i njegovoj sklonosti pojavi i nastanku grešaka tijekom sušenja.

Faktori II grupe su zadane veliĉine, zahtjeva se odreĊeni i prilagoĊeni reţim sušenja,

da bi osušili drvo do konačnog sadrţaja vlage u što kraćem vremenu, bez umanjenja

njegove kvalitete.

MeĊusobno zavisnom promjenom parametara I grupe utjeĉe se na brzinu i kvalitetu u

svim fazama sušenja drva.

Pojednostavljeno: temperatura je najutjecajniji parametar, relativna vlaga indirektno

utjeĉe na brzinu sušenja, a kretanjem zraka odnosi se vlaga s površine drva.


2. Konvektivno sušenje piljene drvne mase u sušari – razlozi: radi pravilne pripreme za polufinalnu i/ili finalnu obradu drva (u ≤ 12%),

kada je osušen ispod točke zasićenosti vlakanaca podloţan je dimenzijskim

promjenama i potrebno je provoditi tehnički proces stabilizacije zbog

maksimalno moguće kompenzacije higroskopnosti drva kod niskog sadrţaj vlage,

postiţe se brzo i kvalitetno sušenje uz mogućnost kontinuiranog voĎenja

procesa za svaku vrstu, gustoću i sortiment drva,

kod prirodnog sušenja piljenog drva na otvorenom prostoru nema učinkovite

mogućnosti kontrole i utjecaja na promjenu (,,w), nastaje niz površinskih i

dubinskih grešaka – smanjuje se kvaliteta i iskoristivost drva,

drvo je ţiv i higroskopan materijal,

dugotrajnim prirodnim sušenjem imobilizira se sirovinski kapital,

prirodnim sušenjem drvo teško postiţe vlagu higroskopne ravnoteţe, a kada to i

postigne, površina drva je “cementirana”, moguće izvinuta i napukla, drvna masa

zadrţava svojstvo higroskopnosti što dovodi do promjene dimenzija,

svjeţe ispiljeno i pripremljeno drvo treba odmah konvektivno kontrolirano sušiti

do konačnog sadrţaja vlage,……itd.


Osnovni elementi za provedbu sušenja piljenog drva

1. Prostorija za sušenje (komora) – dimenzije za predviĎeni kapacitet punjenja

i sušenja piljene drvne mase. Zidovi, krov i vrata trebaju biti od čvrste strukture

s niskom toplinskom vodljivosti, dobro brtvljeni. Kontrolirani i automatski

voĎeni proces sušenja drva.

2. Lamelni grijaĉi zraka – pogonski medij: topla/vrela voda (najčešće),

suhozasićena para, termalno ulje; regulacija Q = f (Δ), G = konstantno.

3. Izmjena zraka – izmjena dijela vlaţnijeg cirkulirajućeg s istom količinom

svjeţeg zraka; parovi bočnih ili krovnih otvora s servomotorskim upravljanjem

serijom spregnutih klapni ugraĎenih u otvore za cirkulaciju zraka prema

higrometrijskim uvjetima u sušari.

4. Cirkulacija zraka – ventilatori – aksijalni reverzibilni, promjenjiv broj okretaja,

Ne = f(Vz, dp, ηv). Broj ventilatora i hidrauličke karakteristike ovise o: veličini

sušare, kapacitetu punjenja, maksimalnoj količini zraka u cirkulaciji, vrstama,

gustoći i debljini drva koji će se u sušari djelovanjem različitih reţima sušiti od

srednjeg visokog do srednjeg niskog sadrţaja vlage drva.

Transportirana količina zraka najvećim dijelom mora prolaziti preko ogrjevne

površine grijača zraka, kroz razmake izmeĎu sloţenog drva u sloţajevima, te

kruţno u ciklus termodinamičke obrade, u cilju odnošenja vlage s površine

drva prema trenutnim uvjetima reţima sušenja.


5. Ovlaţivanje cirkulirajućeg zraka – omekšanom vodom visokog tlaka

(najčešće i PH = 7 – 8), otplinjenom suhozasićenom parom (često problem

zbog unosa toplinske energije i poremećaja reţima sušenja). Automatsko

doziranje raspršivanjem vode (tlak i do 80 bar) u sitne čestice (≤ 50 μm) u

cirkulirajući zrak sukladno reţimu u odreĎenom intervalu sušenja.

6. Pravilno sloţeni i postavljeni sloţajevi drva.

7. Mjerne sonde vlaţnosti drvne mase (ubodne elektrode ili kontinuirano

praćenje dozvoljene deformacije sušene drvne mase.

8. Ravnoteţna vlaga tijekom procesa sušenja.

9. Sustav za automatsko voĊenje, upravljanje, kontrolu i nadzor

(stacionarni i/ili daljinski) sušenja piljenog drva.


Karakteristiĉni oblik sušare

piljenog drva (shematski

prikaz – V ≈ 100 m3)

presjek a – a presjek b - b

tlocrt 1. Izolirani zidovi i krov sušare

2. Ventilatori

3. Odvod – dovod zraka

4. Sloţajevi drva

5. Lamelni grijači zraka

6. Ovlaţivanje zraka vodom

7. Profilirani meĎustrop

8. Pokreta vrata

9. Hidraulički mehanizam


SUŠARE – PRIMJERI 1 (POPREĈNI PRESJEK)


KONVEKTIVNA SUŠARA – PRIMJER 2


KONVEKTIVNA SUŠARA

PRIMJER 2

1. Sloţajevi drva

2. Razvod medija grijanja

3. Ventilatori

4. Grijači zraka

5. Ovlaţivanje zraka

6. MeĎustrop

7. Odsisni ventilator s zaklopkom (izmjena zraka)

8. Dovod svjeţeg zraka

9. Upravljački ormar

10. Mjerno mjesto – psihrometar (danas EMC)


Lamelni grijaĉi


Reverzibilni ventilatori - sklop

Boĉni vent. otvori

Toplinska podstanica

Stropni ventilacijski otvori


SUŠARA PILJENOG DRVA – PRIMJER MONTAŢE


Sloţaj (evi) piljenog drva – priprema, slaganje i postavljanje u sušaru

Karakteristični sloţaj piljenog drva

Horizontalni razmak izmeĎu dvije letvice u sloţaju

ovisi o debljini drvne mase, preporučljivo je:

Preporučljive debljine letvica pri slaganju piljenog

drva u sloţajeve:

Zbog unificarnosti izrade prihvatljivo: kvadratični

presjek debljine 25 mm i 38 mm.



Pravilno postavljanje Nepravilno postavljanje



Pravilno postavljeni

sloţajevi u sušaru

Nepravilno

postavljeni sloţajevi

u sušaru

Pravilno

oblikovan sloţaj

Osušeno piljeno

drvo: bijela

bukva, elementi,

debljina 60 mm

Postavljeni sloţajevi drva u sušaru,

elementi, hrast, d = 50 mm


Mjerne sonde vlaţnosti drvne mase

Mjerenjem odrţavanja i sniţavanja srednje vlage drva tijekom sušenja vodi se reţim

sušenja odreĊene, vrste, gustoće i sortimenta drva u sušari.

Metode mjerenja:• električna svojstva drvne tvari i električnoj vodljivosti vlage (ubodne elektrode,

najĉešća primjena u praksi),

• dozvoljena volumna deformacija piljenog drva tijekom provedbe reţima u svim fazama

sušenja (kontinuirano, primjenjuje se u specifičnim slučajevima),

• termografska + spektrometrijska (kontinuirano praćenje temperaturnih promjena u funkciji

trenutne vlage materijala i uspostavljenog reţima tijekom svih faza sušenja drva,

korištenjem numeričkih vrijednosti prema odgovarajućem etalonu za odreĎenu vrstu,

gustoću i sortiment drva – istraţivanje, u razvoju).

Elektriĉna svojstva drvne tvari i elektriĉna vodljivost vode – ubodne elektrodePrimjena: Sklopovi sa više ubodnih elektroda (6 – 12) postavljaju se u paru na različita

karakteristična mjesta u sloţajeve drva. Mjerenje srednje vrijednosti vlage drva (svih ili izabranih

sondi) kontinuirano je u funkciji odrţavanja i promjene uvjeta reţima sušenja drvne mase.


Postavljanje mjernih (ubodnih)

sondi u sloţajeve - primjer

Ubodne sonde u sušari

prije korištenja - primjer


Ravnoteţna vlaga tijekom procesa sušenja

• Ako se drvo nalazi dovoljno dugo vremena u dodiru sa

zrakom stalne temperature prilagoditi će svoju vlagu vlazi

zraka (svojstvo higroskopnosti) .

• Vlaga ravnoteţe utvrĎuje odreĎeni postotak vlage u drvu

ovisno o temperaturi i vlazi zraka.

• Načelno: kod iste relativne vlage zraka, njegovoj višoj

temperaturi odgovara niţa vlaga ravnoteţe drva. Drvo koje

ima veći postotak vlage suši se, a ono koje ima vlagu

manju od ravnoteţne ovlaţiti će se.

Ravnoteţnom vlagom drvne mase u odreĎenoj klimi smatra se vlaţnost drva u higroskopnoj

ravnoteţi sa tom klimom definiranom temperaturom i relativnom vlagom zraka (EMC –

Equilibrium Moisture Content ).

Zbog odnosa vlage drva s vlagom zraka kod odreĎene temperature, preko “EMC” se

odreĎuje i odrţava potrebna relativna vlaga zraka prema reţimu u svim fazama sušenja.

Primjeri: = 15°C i = 65% odgovara EMC ≈ 12%, = 30°C i = 45% odgovara EMC ≈ 8%.

Proces sušenja: indirektno odreĎivanje relativne vlage zraka; koristi se tanka celulozna

lamela koja brzo svoju vlagu prilagoĎava vlazi okoline i uspostavlja ravnoteţni odnos.

Mjerenjem sadrţaja vlage celulozne lamele i pretvaranjem u EMC vrijednost (ravnoteţna vlaga

za drvnu masu) utvrĎuje se reţimom potrebna vrijednost relativne vlage zraka u sušari.


Reţimi i oštrina (potencijal) sušenja

Reţimi sušenja – sastoje se od niza meĎusobno povezanih vrijednosti

temperature , relativne vlage i brzine strujanja w zraka u sušari kojima se

utvrĎuje brzina sušenja odreĎene vrste, gustoće i sortimenta drva.

Svakoj vrsti, gustoći, debljini i sortimentu drva pripada odgovarajući reţim

sušenja tako da se sukcesivnom dozvoljenom i meĊusobno ovisnom

promjenom parametara sušenja na strani vlaţnog zraka (,,w) ostvari

maksimalna oštrina sušenja, bez umanjenja kvalitete osušenog drva.

Oštrina sušenja – definira gradijent sušenja u periodu oduzimanja vezane vlage,

a maksimalni gradijent sušenja u periodu oduzimanja vezane vlage utvrĎuje

brzinu sušenja u odnosu na dozvoljena utezanja pri čemu drvna masa do kraja

sušenja (do niskog srednjeg konačnog sadrţaja vlage) mora zadrţati svoja

mehanička i fizikalna svojstva.

Izraţava se odnosom (meĊunarodna oznaka): DG = WM/EMC

DG – drying gradient, WM – wood moisture, EMC – equilibrium moisture content

DG > 1 - drvo se suši, DG < 1 - drvo se ovlaţuje,

DG = 1 - drvo je u higroskopnoj ravnoteţi.


Termodinamiĉka obrada zraka tijekom reţima sušenja

Temperatura: grijanje zraka, miješanje svjeţi/optočni zrak, izmjena zraka.

Relativna vlaga zraka: ovlaţivanje zraka, odnošenje vlage drvne mase,

izmjena zraka svjeţi/otpadni zrak.

Brzina strujanja zraka: promjenjiva brzina strujanja zraka tijekom pojedinih

faza sušenja

Cjelovita obrada zraka u nizu intervala tijekom provedbe reţima sušenja:

klimatizacija zraka – ključni uvjet pravilnog sušenja odreĎene piljene

drvne mase do niskog srednjeg sadrţaja vlage.



Shematski prikaz

pojednostavljenog

procesa

termodinamičke

obrade cirkulirajućeg

zraka u sušari

(primjer 1)



h – x dijagram – primjer 1

h – x dijagram – primjer 2


3. Ciklusi sušenja piljene drvne mase

Svaki ciklus sušenja koji se provodi prema odreĎenom reţimu dijeli se na

osnovne faze, a svaka faza se dijeli u meĎufaze (t.z.v. koraci sušenja) ovisno o

vrste, gustoće, debljine i sortimenta drvne mase te početnog i konačnog

sadrţaja vlage.

Osnovne faze sušenja:

a) zagrijavanje drvne mase – bitno, trenutna vanjska temperatura, vrsta drva i

sortiment, količina zraka, početna vlaţnost, ljeto - samo ventilacija, zima,

progrijavanje drvne mase, zagrijavanje postupno 3 – 8°C/satu. Zagrijavanje po

debljini drva 1,5 – 3 sata/1cm debljine drva izmeĎu dva temp. skoka.

- Pasivno zagrijavanje: do 20°C bez kontrole vlaţnosti uz kontrolirani rast

temperature i cirkulacije zraka.

Ako je vanjska temperatura zraka veća od 10°C kraće se vrijeme provodi

cirkulacija zraka, zatim odmah sljedi aktivna faza zagrijavanja.

- Aktivno zagrijavanje: provodi se od = 20°C do temperature o (1) početka

reţima sušenja. Kontrolira se temperatura, relativna vlaga i brzina strujanja

zraka. Ako su isušeni površinski slojevi i zatvorene pore drva (t.z.v.

cementirane površine) potrebno je provoditi dodatnu klimatizaciju – otvaranje

pora, jer bi u protivnom bio ugroţen ili usporen proces sušenja.

Zagrijavanjem se ne suši drvo već se priprema za aktivnu fazu sušenja.


Početna klimatizacija se u pravilu provodi i kada je početna vlaţnost drva oko 40 do

50%, a neophodna je kada je ispod ili oko točke zasićenosti vlakanaca odreĎene

vrste, gustoće i debljine drva.

b) Aktivna faza sušenja

b1) Sušenje iznad toĉke zasićenosti vlakanaca - započinje na nekoj

temperaturi 1 predviĎenog reţima sušenja. Najvećim dijelom se odnosi

slobodna voda, ali se u pojedinim unutarnjim slojevima drva pokreće

djelomično i vezana voda zbog veoma zamršenih fizikalnih pojava, naročito

kada je sniţen sadrţaj vlage ispod 50 – 60%. Sušenje se provodi do točke

zasićenosti vlakanaca, obično oko 30% vlaţnosti drva.

Sušenje se moţe provoditi prema tri načela (od oko 80 – 95% do oko 30%

vlage drva)

- 1 = const., EMC = const. W = const. (najmanje znanje i iskustvo o

sušenju, spori proces)

- 1 = const., EMC const. W = const. (prosječno znanje i iskustvo,

nesigurnost u procesu nešto brţeg sušenja, za manje debljine “lakših” vrsta drva)

- 1 const., EMC const. W const. (vrlodobro znanje i bogato iskustvo o

sušenju, klizajući reţim po sigurnosnoj granici, brţe sušenje drva).


b2) Sušenje ispod toĉke zasićenosti vlakanca drvne mase

dodatno podizanje temperature s – odvaja i odnosi se vezana vlaga čvrsto

upijena u stanične stijenke drva. Dovodi se više toplinske energije pri višoj

temperaturi. Gradijent sušenja je veći.

Dominantni utjecaj na brzinu sušenja ima temperatura, nešto manji utjecaj

relativna vlaga, a najmanji brzina strujanja zraka.

Karakteristično je stupnjevito podizanje temperature s od 1 do 2 uz

smanjenje EMC prema reţimu sušenja. Prema reţimu u ovoj fazi se drvo

uteţe, ali pri tome nesmije doći do deformacija i raznih grešaka na drvnoj masi.

b3) Sušenje ispod toĉke zasićenosti vlakanca drvne mase

konstantna temperatura 2 - gradijent sušenja je najveći. Zadnja faza se

provodi pri najvećoj temperaturi prema reţimu sušenja. Sadrţaj vlage drva se

smanjuje od oko 15% do konačne vrijednosti. Ako prethodno nisu nastale

greške, mala je vjerojatnost nastanka grešaka u ovoj fazi sušenja. Odrţava se

2 = const i EMC = const. do kraja sušenja.


c) Izjednaĉavanje i kondicioniranje piljene drvne mase

Izjednačavanje se provodi na kraju sušenja da se smanje razlike u vlazi

izmeĎu pojedinih komada drva, a kondicioniranje da se izjednači vlaga po

debljini komada drva i da se drvo oslobodi naprezanja.

Oba postupka daju zadovoljavajuće rezultate za konačni postotak vlage drva

izmeĎu 5 do 12%.

Izjednačavanje: početak – pokusni komad ima najmanje 2% manju vlagu od

one na koju se drvo suši. Trajanje – dok najvlaţniji pokusni komad ne

postigne konačni postotak vlage na koju se drvo suši.

Pri tome je 2 = const i EMC – za oko 2% niţa od konačnog postotka vlage

na koju se drvo suši.

Kondicioniranje – počinje kada je srednji postotak vlage najvlaţnijeg

pokusnog komada jednak konačnom postotku na koji se drvo suši, bez

obzira da li se provodi izjednačavanje. U sušari se odrţava temperatura

prema zadnjem stupnju reţima, ali da je moguće odrţavati odgovarajuću

vlagu ravnoteţe.

Vlaga ravnoteţe treba biti za meko drvo 1,5 – 2%, a za tvrdo drvo 2 – 3%

veća od konačnog postotka vlage na koje se drvo suši

(za debljine ≥ 20 mm).


d) HlaĊenje osušene piljene drvne mase

Postupno se provodi hlaĎenje prema odreĎenom satnom padu gradijenta

temperature u sušari, ovisno o vanjskim mikroklimatskim prilikama.

Sniţavanje temperature 2 do oko 30 do 38°C provodi se u koracima sa

oko 5 do 8°C/satu, a nakon toga osušena drvna masa se prirodno hladi.

Temperatura se u sušari prirodno smanjuje isključivanjem sustava za

grijanje. Odrţava se kontrolirana cirkulacija zraka uz vlagu ravnoteţe

izjednačavanja/kondicioniranja ili zadnjeg stanja aktivne faze sušenja.

Pri temperaturi drvne mase oko 30°C ili prema predviĎenim uvjetima

sušenja iz sušare se iznose sloţajevi drva, a pri niţim vanjskim

temperaturama kad je temperatura drvne mase u sušari oko 20°C.


PROVEDBA REŢIMA SUŠENJA U KONVEKTIVNOJ SUŠARI – PRIMJER, hrast d = 25 mm


Reţim sušenja – voĊenje, upravljanje i kontrola


BRZINE CIRKULIRAJUĆEG ZRAKA KROZ

SLOŢAJEVE DRVA (PREPORUKA)

HRVATSKA KOMORA

INŽENJERA STROJARSTVA

Utjecaj razmaka X na brzinu sušenja cx i na smanjenje srednjeg sadrţaja vlage uxs piljenica

drva u sloţaju debljine d1 = 38 mm za prikazane uvjete

HRVATSKA KOMORAINŽENJERA

STROJARSTVA

Utjecaj temperature z na brzinu sušenja cx i na smanjenje

srednjeg sadrţaja vlage uxs piljenica drva u sloţaju debljine d1 = 38

mm za prikazane uvjete


Utjecaj relativne vlage z na brzinu sušenja cx i na smanjenje srednjeg sadrţaja vlage uxs

piljenica drva u sloţaju debljine d1 = 38 mm za prikazane uvjete


Utjecaj brzine strujanja w na brzinu sušenja cx i na smanjenje srednjeg sadrţaja vlage uxs

piljenica drva u sloţaju debljine d1 = 38 mm za prikazane uvjete


HVALA NA POZORNOSTI!

Documents

klimatizacija zraka, glavni čimbenik konvektivnog sušenja piljenog