Wilgotność Drewna i Proces Suszenia
- Szczegóły
Wysychanie drewna polega na obniżaniu się jego wilgotności, tj. zawartości wody w drewnie. Materiały drzewne suszy się w tartakach lub w suszarniach.
Rodzaje Wody w Drewnie
W drewnie występuje woda związana i woda wolna. Woda związana znajduje się między sąsiednimi micelami. Woda krystalizacyjna nie bierze żadnego udziału w procesach jego suszenia, natomiast woda konstytucyjna występuje w drewnie. Komórki zawierają wodę wolną.
Woda Związana
Usuwanie wody związanej ma znaczenie dla zmiany wymiarów i kształtu drewna, a także jego objętości. Drewno, które oddaje wodę związaną, ulega skurczeniu.
Woda Wolna
Woda wolna odparowuje stosunkowo łatwo, podobnie jak przy odparowywaniu wody z powierzchni otwartych. Woda wolna występuje w komórkach jako woda wolna. Usunięcie wody wolnej nie powoduje skurczu drewna.
Proces Suszenia Drewna
Wysychanie drewna postępuje aż do osiągnięcia stanu równowagi higroskopijnej, tzn. gdy drewno nie oddaje, ani nie pobiera wilgoci z otoczenia. Stan ten zależy od warunków zewnętrznych (wilgotności względnej, temperaturze i ciśnieniu powietrza). Proces ten może przebiegać jako wchłanianie przez drewno z powietrza (wtórne nawilżanie).
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Powietrze ma określoną pojemność wilgotnościową, przy aktualnej temperaturze. Pojemność cieplna powietrza to procentowa ilość wody, jaką powietrze może jeszcze wchłonąć, tj. przy podwyższaniu temperatury. Dyfuzja pary lub cieczy jest ruchem cząsteczek substancji dyfundującej, tzn. rozprzestrzeniania się w całej objętości materiału, w którym się znajduje. Termodyfuzja polega na przemieszczaniu się wilgoci z miejsc o wyższej temperaturze do miejsc chłodniejszych.
Okresy Schnięcia Drewna
W zachowaniu się drewna o skomplikowanej budowie można wyróżnić sześć charakterystycznych okresów schnięcia. Najważniejszy dla suszonego drewna jest pierwszy okres schnięcia. W procesie suszenia materiałów tartych pożądany jest tzw. ruch od grzejników do suszonego materiału o od materiału do grzejników.
Pomiar Wilgotności Drewna
Rzeczywista wilgotność drewna jest istotna dla procesu suszenia w suszarni. Drewno przeznaczone do suszenia w jednym tunelu powinno mieć podobną wilgotność początkową. W tym celu pobiera się sztuki próbne i pobiera się próbki. Próbki wycina się przez całą grubość i szerokość sztuki próbnej.
Do określenia wilgotności drewna stosuje się różne metody, w tym metodę higrometryczną i kolorymetryczną.
Metoda Higrometryczna
Zasada określania wilgotności drewna przy pomocy pomiarów higrometrycznych polega na tym, że w szczelnie zamkniętym otworze wywierconym w drewnie ustala się stan równowagi między wilgotnością zamkniętego powietrza a wilgotnością otaczających warstw drewna. W tych warunkach mierząc względną wilgotność powietrza można określić wilgotność badanego drewna. Higrometr pozwala na określanie wilgotności drewna (z Kollmanna) w zakresie 3-15 %.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Metoda Kolorymetryczna
Przy pomocy indykatorów chemicznych można określić wilgotność drewna. Indykatorem jest papier wskaźnikowy, nasycony chlorkiem kobaltu. Paski takiego papieru przybierają barwę od różowej do ciemnoniebieskiej zależnie od większej lub mniejszej wilgotności powietrza. Metodą kolorymetryczną można określać wilgotność drewna w granicach 6-23%, w odstopniowaniu co 2,5-3%.
Planowanie i Kontrola Suszenia
Planowanie czasu suszenia zależy od temperatury i wilgotności względnej powietrza oraz od rodzaju suszarni. W praktyce posługujemy się tzw. gradientem spadku wilgotności drewna. Parametry suszenia reguluje się poprzez przyjęcie czasowej regulacji parametrów powietrza suszącego. Monitorowanie procesu suszenia odbywa się poprzez obserwację sztuki próbnej jako wilgotność początkową.
W procesie suszenia stosuje się wzorcowe wykresy suszenia materiałów tartych. Wyróżnia się okres nagrzewania, okres właściwego suszenia i okres końcowy. Temperaturę podwyższa się do 50° C już po zakończeniu właściwego procesu suszenia.
Przykładowe parametry suszenia:
- Wp - 40%, Wk - 10%, ϕ = 0,70% ϕr
- Wp - 80%, Wk - 10%, ϕ = 0,80% ϕr
- Wp - 50%, Wk - 10%, ϕ = 0,85% ϕr
Rodzaje Suszarni
Wyróżnia się suszarnie komorowe i tunelowe.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Suszarnie Komorowe
W suszarniach komorowych powietrze krąży dzięki wentylatorom. W odmianie pierwszej zaletę stanowi jeden wspólny wał z jednym silnikiem. Wadą drugiej odmiany jest duża liczba silników (oddzielny dla każdego wału). Suszarnie komorowe przeznaczone są do suszenia niewielkich ilości materiałów tartych. Ściany suszarni posiadają warstwę izolacyjną.
Powietrze w suszarni komorowej krąży dzięki wentylatorom, zapewniając dopływ świeżego i odpływ zużytego (wilgotnego) powietrza. W komorze znajduje się psychometr do badania wilgotności względnej powietrza. W zależności od potrzeb, reguluje się temperaturę za pomocą urządzeń. Zmiana kierunku przepływu strumienia powietrznego następuje co pewien czas. Ciepło dostarczane jest przez rury grzejne, umieszczone w bocznych ścianach. Materiał suszony umieszcza się na wózkach.
Suszarnie Tunelowe
W suszarniach tunelowych powietrze przepływa wzdłuż tunelu, a materiał przesuwany jest w przeciwnym kierunku. Powietrze trafia bezpośrednio na wrażliwe czoła tarcicy. Wilgotne powietrze zawracane jest do dalszego obiegu. Parametry powietrza zmieniają się stopniowo wzdłuż tunelu. Temperatura jest najwyższa, a wilgotność względna najniższa na końcu tunelu.
Tarcica na rolkach przesuwają się w tunelu w przeciwprądzie ogrzanego powietrza. Po przejściu przez cały tunel z tarcicą odpływa na zewnątrz i nie wraca już do obiegu. Temperatura powietrza w tunelu dochodzi do 80° C.
Zasady Układania Tarcicy w Sztaple
Prawidłowe ułożenie tarcicy w sztaple ma kluczowe znaczenie dla efektywnego suszenia. Należy uwzględnić odstępy między deskami, przekładki oraz kierunek przepływu powietrza. Odstępy wzdłużne (między bokami sztapli) powinny wynosić ok. 40 mm, a odstępy poprzeczne (między czołami sztapli) ok. 1/3 ich szerokości.
W praktyce najkorzystniejsze okazały się przekładki o przekroju kwadratowym. Układa się tarcicę obrzynaną, o jednakowej grubości i możliwie zbliżonej wilgotności początkowej. Przekładki układa się prostopadle do długości suszonych materiałów, tzn. bokami sąsiadujących ze sobą sztuk.
Regulacja i Kontrola Procesu Suszenia
Regulacja czynników suszenia polega na kontrolowanej zmianie parametrów powietrza suszącego. Istotne jest zapewnienie odpowiedniej cyrkulacji i przepływu powietrza przez stosy drewna. Parametry suszącego powietrza modyfikuje się w zależności od wymiarów sortymentów oraz od jakości drewna. Czasem stosuje się czasowy system regulacji parametrów suszącego powietrza.
Do kontroli procesu suszenia wykorzystuje się różne przyrządy, w tym termometry i psychrometry. Regularnie, co 4 do 8 godzin, dokonuje się pomiarów i sporządza wyrzynki bieżącej wilgotności drewna. Kontrola polega na obserwowaniu powierzchni suszonych materiałów. Pęknięcia ostrzegają przed możliwością zeschnięcia.
Etapy kontroli suszenia:
- Pomiar temperatury i wilgotności
- Ważenie próbek kontrolnych
- Ocena wizualna
- Analiza raportów suszarnianych
tags: #wilgotnosc #wykres #kollmana
