Сайт для тих, хто вирішив побудувати сушильну камеру для деревини своїми руками.

На сайті коротко викладена інформація, отримана в результаті багаторічного досвіду створення та модернізації сушильних камер для деревини, яка була використана при створенні автоматики для сушильних камер з режимом гнучкої технології.

План сушильної камери для деревини

Drying chamber

Для успішної побудови сушильної камери ви повинні розуміти основні принципи побудови, які ви повинні використовувати стосовно до конкретного проекту своєї камери. Для прикладу використовуємо широко поширену схему невеликої сушильної камери з поперечним продувом і верхнім розташуванням вентиляторів. Обсяг завантаження - 15 м ³ (укладка 2.0м 2,5м 6,0м). Принципи побудови цієї невеликої сушильної камери добре підійдуть для зовсім маленьких камер на кілька кубів а також для великих камер. Наприклад, ви можете легко отримати сушильну камеру на 9 куб, змінивши розмір укладки на 2,0м 2.0м 4.5м .
Принципи побудови особливо важливі, якщо ви перебудовуєте вже збудоване приміщення в сушильну камеру для деревини.

Укладання пиломатеріалу і внутрішні розміри сушильної камери.

Спочатку ви визначаєте параметри укладки пиломатеріалу.
Ширина укладки пиломатеріалів - дуже важливий параметр, який багато в чому визначає якість сушіння пиломатеріалу, витрати при побудові сушильної камери і експлуатаційні витрати.
Якщо укладка не ширше 2.20 м, можна використовувати нереверсивні вентилятори. Схема зменшення вологості повітря стає простою і дешевою і має більше варіантів, ніж при реверсивному потоці повітря.
Якщо укладка ширше 2.70 м, для якісного сушіння деревини використовуйте реверсивні вентилятори.
Намагайтеся не робити укладку занадто широкою. Більш широка укладка вимагає при сушінні більше витрат на електроенергію при однакових обсягах пиломатеріалу.

Висота укладки пиломатеріалу в основному визначається способом завантаження.
Якщо завантаження проводиться вручну висота укладання 2.0 м.
Якщо завантаження проводиться візком, висота укладання (2.5 - 3.0) м.
Якщо висота укладки пиломатеріалів 3.0 м, зазвичай роблять обмежувальні штанги з боків укладки, по дві з кожної сторони для більшої стійкості.

Далі ви додаєте по 50 см від країв укладки (для нашого прикладу) і отримуєте внутрішню ширину сушильної камери.

Потім ви визначаєте висоту до другої стелі.
При ручному завантаженні краще взагалі не робити другий стелю для спрощення завантаження, а використовувати верхній шар дощок в якості другого стелі. Звичайно, при сушінні ці дошки потріскаються, але їх все одно можна використовувати у виробництві. Також для спрощення завантаження ви можете зробити ворота або двері з іншого боку сушильної камери.
При завантаженні сушильної камери візком залишаєте між верхом укладання і другою стелею 15 см.

Зараз ваше основне завдання - спроектувати обриси вашої сушильної камери таким чином, щоб повітря проходило крізь укладку і не мало інших шляхів (дірок) для проходу. Звичайно, ці шляхи завжди є і чим ширше укладка, тим більша різниця аеродинамічного опору цих шляхів від аеродинамічного опору самої укладки, тим більше повітря буде проходити повз укладку даремно.

Вибір вентиляторів для сушильної камери.

Потім ви визначаєте параметри вентиляторів.
Для прикладу виберемо вентилятори для сушильної камери на малюнку. Довжина камери 6 м. Основні параметри: продуктивність, тиск, потужність двигуна, обороти двигуна, ціна.
За ціною більш вигідні вентилятори з великим розміром лопасті, так як продуктивність вентилятора прямо пропорційна площі, яку перекривають лопасті. Таким чином, продуктивність вентиляторів з діаметром лопасті 80 см може бути в 1.8 рази вище ніж у вентиляторів з діаметром лопасті 60 см (8 × 8 = 64; 6 × 6 = 36; 64/36 = 1.8).
У нас є камера з шириною укладання 2.0 м і довжиною 6.0 м, тому ми повинні використовувати не менш двох вентиляторів для забезпечення рівномірного потоку повітря.
Розраховуємо необхідну продуктивність вентиляторів. Довжина укладання 6.0 м, висота 2.5 м. Отримуємо площу перетину уладки пиломатеріалу 6 × 2.5 = 15 м². Вибираємо товщину дошки 20 мм і товщину прокладки 20 мм. Отримуємо площу перетину для проходження повітряного потоку 15/2 = 7.5 м². Вибираємо швидкість повітряного потоку 1.5 м / с. Отримуємо продуктивність вентиляторів 7.5 м² × 1.5 м / с = 11.25м³ / с або 11.25м³ / с × 3600 = 40500 м³ / год.
У продажу є вентилятори для сушильних камер з діаметром лопастей 60 см і параметрами:
продуктивність - (10000 - 16000) м³ / год,
тиск - (200 - 350) Па,
потужність двигуна - 1.5 кВа,
обороти двигуна - 1480 об / хв
Ми можемо купити три таких вентилятора для сушильної камери, попросивши виробника замінити двигуни на 1.1 кВа, так як при ширині укладання 2.0 м високий тиск не потрібен.

Тепер ви додаєте до висоти другої стелі габаритний розмір вентилятора і отримуєте висоту стелі вашої камери.

Опалення та котел.

Тепер виберемо спосіб опалення і параметри твердопаливного котла для сушильної камери.
Якщо ви збираєтеся сушити тільки м'які породи (сосна і т.п.), котел з повітряним агентом підійде. Якщо ви збираєтеся сушити і твердолистяні породи дерева (дуб і т.п.), краще всього система з водяним опаленням або комбінована.
У комбінованій системі опалення повітряний агент несе основне навантаження, а невелике водяне опалення здійснює підтримку необхідної температури без великих коливань, які є в системі з повітряним агентом.
Визначаємо потужність котла для сушильної камери на малюнку.
Визначаємо обсяг пиломатеріалу для цієї камери.
Загальний об'єм укладки - 2.0м × 2.5 м × 6.0м = 30м.
Обсяг пиломатеріалу - 30м³ / 2 = 15 м³.
Щоб обчислити необхідну потужність котла, помножимо обсяг пиломатеріалу на 3 і отримаємо 45 кВатт.
Мій регіон - північна Україна. Така потужність необхідна тільки взимку для швидкого виходу на режим, коли завантажена мерзла деревина. Значно менша потужність потрібна для підтримки режиму сушіння.
Пам'ятайте, що для сушки одного м³ свіжоспиляної деревини необхідно близько 270 кВатт енергії. Не має значення, яким способом ви передасте енергію пиломатеріалу - котел, електричні тени, струми СВЧ, інфрачервоне випромінювання або щось ще. У будь-якому випадку необхідно трансформувати вологу з одного агрегатного стану в інший. Деревина легко віддає вологу до 30% вологості, коли волога знаходиться в міжклітинному просторі. Тому для зменшення витрат і часу процесу сушіння найпростіше попередньо просушити пиломатеріал природним способом, а потім досушити в камері.

Нагрівальні елементи.

Розглянемо два способи розташування нагрівальних елементів. У першому способі нагрівальні елементи стоять поперек повітряного потоку, у другому способі вони стоять уздовж повітряного потоку.

kiln-heater-01 kiln-heater-02     У першому випадку повітряний потік обдуває нагрівальні елементи набагато краще, ніж у другому випадку. Вони мають меншу площу і масу, тому вартість менше. Але таке розташування нагрівальних елементів значно збільшує аеродинамічний опір системи. Тому будуть необхідні більш потужні двигуни для вентиляторів. У другому випадку витрати на нагрівальні елементи більше, але витрати на електроенергію менше.
На мою думку, другий спосіб краще.

Управління вологістю повітря в сушильній камері.

При побудові сушильної камери зверніть особливу увагу на управління вологістю повітря. Вологість повітря це дуже важливий параметр при процесі сушіння деревини.
Зменшення вологості повітря для реверсивного повітряного потоку.

drying-kiln-humidity-001 drying-kiln-humidity-002
Коли повітряний потік рухається в прямому напрямку - повітря рухається у середину сушильної камери по трубі 1 і назовні камери по трубі 2.
Коли вздушний потік рухається в реверсивному напрямку - повітря рухається у середину сушильної камери по трубі 2 і назовні камери по трубі 1.
На першому малюнку труби виведені вгору крізь дах. На другому малюнку труби виведені крізь стіни.
Якщо труби виведені вгору, вони повинні бути короткими. Якщо труби довгі, природна тяга велика і система зменшення вологості повітря працює погано.

Зменшення вологості повітря для нереверсивного повітряного потоку.

drying-kiln-humidity-000
Повітряний потік рухається в прямому напрямку завжди - повітря рухається у середину сушильної камери по трубі 2 і назовні камери по трубі 1 весь час.
Така схема дозволяє брати повітря не тільки з вулиці, а й з приміщення, наприклад, котельні. Також для витяжки ви можете використовувати маленький центробіжний вентилятор з високим тиском. Діаметр труб стане менше, а схема простіше.

Збільшення вологості повітря. Якщо ви збираєтеся сушити тільки м'які породи (сосна і т.п.), зволожувач повітря необов'язковий. Якщо ви збираєтеся сушити і твердолистяні породи дерева (дуб і т.п.), зволожувач повітря необхідний.


План сушильної камери для деревини з контейнера

Розглянемо особливості схеми сушильної камери, наведеної на другому малюнку.
Схема дозволяє застосувати готовий контейнер з невеликою площею поперечного перерізу (відсутня друга стеля). Роль другогЇ стелі виконує візок або настил.
Двигун вентилятора (вентилятор - равлик) звичайний, а не тропічного виконання, як у першому випадку
Каркас сушильної камери по суті не є несучою конструкцією, тому набагато легше і дешевше.
Недолік - необхідність підбору кута нахилу відсікачів повітряного потоку для камер різного розміру для отримання рівномірного розподілу повітряного потоку по всій укладці.

Drying Kiln 1 Drying Kiln 2

1. Корпус з теплоізоляцією.
2. Візок.
3. Укладка.
4. Колеса візка на рейках.
5. Равлик.
6. Двигун равлика.
7. Відсікачі повітряного потоку (на першому малюнку не показані).
8. Відсікачі повітряного потоку.
9. Відсікачі повітряного потоку (на першому малюнку не показані).

Управління процесом сушіння деревини

Для того, щоб успішно здійснювати сушку деревини, розглянемо деякі основні поняття і принципи управління процесом сушіння деревини.

Eq Humidity

Рівноважна вологість повітря - це рівноважна вологість, яку набуде деревина, що знаходиться в цьому повітрі.
Наприклад, якщо вологість деревини 30%, а рівноважна вологість повітря 15%, то деревина висохне до 15% і зупиниться.
Якщо вологість деревини 8%, а рівноважна вологість повітря 15%, то деревина набере вологість 15% і зупиниться.

Градієнт сушіння - це відношення вологості деревини до рівноважної вологості повітря.
Наприклад, якщо вологість деревини 30%, а рівноважна вологість повітря 15%, то градієнт сушіння 2.
Градієнт сушіння - один з головних параметрів, які впливають на швидкість і якість сушіння.

На графіку показана залежність рівноважної вологості повітря (15 і 18)% від його температури і відносної вологості.
Добре видно, що одну й ту ж рівноважну вологість повітря можна отримати при різних його параметрах.
Наприклад, рівноважну вологість 15% можна отримати і при температурі 65 ° і вологості 85%, і при температурі 40 ° і вологості 80%.

Тепер розглянемо два методи управління процесом сушіння деревини.

Метод 1.
Відповідно до обраної технології автоматика сушильної камери підтримує потрібну температуру і вологість повітря незалежно один від одного.
Тоді при недостатній температурі градієнт сушіння зменшується і швидкість сушіння сповільнюється, при надмірній температурі градієнт зростає і якість погіршується..
Ще більш різка залежність швидкості і якості сушіння деревини від вологості повітря в камері. Особливо на початковому етапі, коли вологість деревини висока. Тоді навіть при незначному  перевищенні вологості повітря швидкість сушіння різко сповільнюється, деревина просто "кисне", а при недостатній вологості серйозно погіршується якість деревини.

Метод 2.
При другому методі автоматика сушильної камери крім температури і відносної вологості повітря орієнтується також на рівноважну вологість повітря і на градієнт сушіння. При цьому параметри температура і відносна вологість повітря в сушильній камері стають взаємопов'язаними. Недолік одного з параметрів компенсується зміною іншого.

У сучасних імпортних сушильних камерах (і не тільки в імпортних) для визначення рівноважної вологості повітря використовується спеціальна тонка дерев'яна платівка, яка досить швидко набуває рівноважну вологість. Але з не меншим успіхом для цього можна використовувати звичайний психрометр, визначивши рівноважну вологість за графіками або таблицями, опублікованими в інтернеті.
Важливо зрозуміти, що температура і вологість повітря в камері є взаємозалежними параметрами, які комплексно впливають на процес сушіння.

Аеродинаміка

Просто декілька зауважень з приводу аеродинаміки.
У літературі зустрічаються швидкості потоку повітря 2 і навіть 3 метра в секунду. Не захоплюйтесь швидкістю потоку. Основне призначення вентиляторів - розмішати повітря в камері так, щоб різниця температур в різних точках сушильної камери була мінімальною і створити рух повітря максимально рівномірний по всій укладці.
Чим вище швидкість потоку, тим точніше необхідно дотримуватися технології сушіння деревини.
При високій швидкості потоку і недостатньою вологості може виникати явище, яке часто називають цементуванням поверхні деревини. Поверхня стає сухою і твердою і процес сушіння зупиняється. Для усунення цього доводиться піднімати вологість, щоб розм'якшити поверхневий шар деревини.

Термодинаміка

Для ефективного сушіння деревини зовсім не обов'язково підтримувати в камері дуже високу температуру. Звичайно чудово, якщо сушильна камера може підтримувати температуру 70 °, але якщо ваша камера може тримати тільки (50-55) °, не засмучуйтесь. Для більшості процесів сушіння цього буде цілком достатньо. У разі застосування другого методу управління процесом сушіння деревини роль температури знижується. Більше уваги приділіть регулюванню вологості в сушильній камері, так як вологість повітря має значно більший вплив на процес сушіння деревини, ніж температура.

Практичні технології

При експлуатації сушильних камер для деревини були випробувані різні технології сушіння.
Більшості деревообробників найбільше сподобалися низько-температурні. Для прикладу наведу одну з технологій, яка використовується в сучасних сушильних камерах.
Порода деревини - сосна. Товщина - 30мм.

Етап 1. Нагрівання деревини.
Нагрівання до температури 50 ° зі швидкістю 7 ° на годину.

Етап 2. Витримка.
Витримка при температурі 50 ° протягом 5 годин.

Етап 3 Сушіння деревини від початкової вологості до вологості 30%.
Температура постійна 50 °.
Рівноважна вологість повітря 16%.

Етап 4 Сушіння деревини від вологості 30% до вологості 15%.
Температура зростає пропорційно зменшенню вологості деревини від 50 ° до 60 °.
Градієнт сушіння зростає пропорційно зменшенню вологості деревини від 2,7 до 3,3.

Етап 5. Сушіння деревини від вологості 15% до вологості 8%.
Температура постійна 60 °
Градієнт сушіння постійний 3,3.

Етап 6. Кондиціювання.
Температура постійна 60 °.
Рівноважна вологість повітря 6%.
Час кондиціонування 13 годин.

Етап 7. Охолодження.
Нагрівач - вимкнений.
Зволожувач - вимкнений.

Зовсім не обов'язково сліпо копіювати якусь технологію. Наприклад для сосни 30мм етап кондиціонування зазвичай ніхто не проводить, а при досягненні кінцевої вологості припиняється нагрів, закривається заслонка скидання вологості і починається процес охолодження.
Якщо ви зрозумієте основні принципи управління процесом сушіння деревини, ви зможете модифікувати будь-яку технологію під свої потреби і можливості вашої сушильної камери.

Автоматика для сушильних камер

Автоматика для сушильних камер була створена для індивідуальних деревообробників і фірм, що побудували сушильні камери для деревини своїми руками.

Automatic control system for wood drying kiln

Автоматика для сушіння деревини має такі властивості:
--- може працювати з сушильними камерами самого різного розміру і принципу побудови з використанням як водяного котла, так і котла з повітряним агентом
--- автоматика для сушильних камер має досить низьку вартість
--- працювати з нею може персонал із середньою кваліфікацією, який не має спеціальних знань в області програмування
--- втоматика може керувати будь-якими зовнішніми пристроями електромеханічного та електромагнітного типу
--- проста у підключенні і обслуговуванні

--- автоматика забезпечує:
-- вимірювання температури і вологості повітря всередині сушильної камери
-- дистанційне вимірювання вологості деревини в п'яти точках укладки
-- сушіння пиломатеріалів в автоматичному режимі
-- сушіння пиломатеріалів в напівавтоматичному режимі
-- видачу напруг і сигналів для керування приводами, клапанами та іншими зовнішніми пристроями
-- видачу сигналів для керування роботою реверсивних вентиляторів

В автоматичному режимі ви задаєте породу, товщину пиломатеріалу, м'якість технології, кінцеву вологість пиломатеріалу. Породи деревини - сосна, дуб, бук, береза​​, ялина, ясен, липа, ольха, клен, тополя, граб, явір, осика.
Автоматика кожні дві години дистанційно вимірює вологість деревини в різних точках укладки, обчислює середню вологість і буде підтримувати в сушильній камері температуру і вологість, необхідну за технологією. Для режиму автомат прошиті італійські технології.
Якщо фактична температура в камері відрізняється від необхідної, автоматика компенсує цей недолік зміною вологості в сушильній камері за певним законом. Таким чином, автоматика прагне створити оптимальні умови для сушіння по фактичній температурі в сушильній камері, якщо температура, необхідна за технологією, недосяжна.

У напівавтоматичному режимі ви самі робите заміри вологості в різних точках укладки й самі задаєте необхідну температуру і вологість в сушильній камері для деревини.

Комплект поставки:
-- система автоматики
-- два електронні термометри (сухий і вологий)
-- комплект кабелів для дистанційного вимірювання вологості деревини (3 або 5 шт)
-- комплект документації на автоматику і детальні інструкції по підключенню

Підключення.
Перший етап підключення.
Для визначення температури і вологості повітря в сушильній камері необхідно встановити сухий і вологий термометри згідно інструкції. (Входять до комплекту поставки).
Для дистанційного вимірювання вологості в дошку забиваються два металевих штирька, які підключаються до автоматики за допомогою кабелю для дистанційного вимірювання вологості. Для невеликих сушильних камер зазвичай використовують три точки вимірювання, для великих - п'ять точок. (Кабелі входять до комплекту поставки).

Другий етап підключення здійснює електрик за інструкцією.
Автоматика управляє зовнішніми виконавчими пристроями (актуатори, приводи Белімо, елетромагнітні клапани, насоси тощо) або безпосередньо, або за допомогою проміжних реле постійного струму 12В, що підключаються до автоматики.
Управління роботою реверсивних вентиляторів здійснюється за допомогою проміжних реле.

Цей варіант автоматики був розроблений і виготовляється з 2007 року, в чому легко переконатися, зайшовши на канадський сайт за посиланням:
http://www.ideaconnection.com/inventions/10243-Electronic-system-of-an-automation-for-control-by-proce.html?c=13
У нижній частині сторінки зазначено час публікації.

Ціна автоматики: орієнтовна - 450 $.
Ціна електромеханічних приводів типу "актуатор" (20 - 25) $ на фірмах України.

Фотографії, ескізи, креслення сушильних камер

При придбанні автоматики:
--- консультація з усіх питань створення та модернізації сушильних камер
--- фотографії та ескізи сушильних камер
--- комплект креслень сушильної камери для деревини за додаткову оплату

Партнерство та співробітництво

drying chamber 1 drying chamber 2


Республіка Молдова м.Кишинів Анатолій.     Професійно займається проектуванням нових і модернізацією існуючих сушильних камер. Шеф-нагляд і консультації на всіх етапах робіт. Допомога при закупівлях необхідного обладнання. За останні п'ять років нашого партнерства на його рахунку більше п'ятдесяти сушильних камер.



Україна м.Чернігів Володимир

my-photo.png

E-mail: vladimir7900@gmail.com
тел. +380-462-675316
+380-63-8745731
Skype: vladimir79001