Сушка и защита древесины

Раздел: Учебники

Сушильным агентом называются нагретые водяной пар атмосферного давления, воздух и продукты сгорания (топочные газы), которые при соприкосновении с влажной древесиной отдают ей теплоту и одновременно отбирают из нее влагу, высушивая древесину.

Атмосферный воздух (холодный — зимой, теплый — летом или дополнительно подогретый — в сушильных установках) всегда содержит в виде гомогенной (однородной) примеси водяной пар (далее обозначается—пар) в различных количествах на 1 м3 воздуха. При этом масса пара, выраженная в кг/м3, называется его плотностью. Такую же единицу измерения имеет и плотность воздуха. Находясь в общем объеме, они создают суммарную плотность.

В обычных условиях атмосферного воздуха пар прозрачный, т. е. невидимый. Если пар содержит взвешенные, очень мелкие капельки воды, будет туман или облака, которые не пропускают световых лучей, т. е. непрозрачны. Таким образом, туман содержит воздух, пар и капельки воды.

Пар называют сухой насыщенный, если он не испаряет воду той же температуры с открытой поверхности. Путем подогрева сухой насыщенный пар превращается в перегретый; в этом случае он способен испарять воду, пока не станет насыщенным.

На  1 показаны методы получения пара различного состояния в лабораторных условиях. В этих целях в колбу с боковым отростком наверху наливают чистую воду и нагревают. Для измерения температуры воды и пара в колбу через пробку вставляют два термометра, один из которых опущен в воду. Из колбы а при кипении воды через отросток будет вытекать насыщенный пар с температурой 98... 100 СС (в зависимости от барометрического давления атмосферного воздуха). В колбе б пар, проходящий через отросток, дополнительно подогревается электроспиралью; здесь из колбы будет вытекать перегретый пар. В колбе в отросток охлаждается, например, мокрой марлей, поэтому вытекающий пар будет влажным, т. е. с капельками воды (туман). В воду колбы г добавлена поваренная соль; здесь температура раствора будет при кипении повышенной, но температура пара останется такой же, как в колбе а (она зависит от давления пара в колбе). Таковы процессы превращения воды в пар (при ^100 °С); они протекают на дне подогреваемых колб.

Источниками возникновения пара в сушильной технике может быть вода, испаряемая из высушиваемого материала; пар, поступающий по трубам из парового котла в сушильную установку и добавляемый к сушильному агенту (воздуху); пар из котла, нагревающий воздух в камере посредством отопительных калориферов; пар, возникающий при сушке топлива перед его сгоранием в результате испарения из него влаги в топочном пространстве, а также пар от сгорания водорода самого топлива. Эти производственные виды пара характеризуются общими физическими свойствами и отличаются лишь по температуре и давлению.

Для измерения давления пара можно провести в лаборатории или даже мысленно следующие опыты. Если снизу в открытую трубку действующего ртутного барометра ввести пипеткой несколько капель воды, всплывающей кверху в торичеллиеву пустоту, ртуть в барометре опустится с уровня Я] до уровня Яг ( 2, а). Причина опускания ртути — образование в вакуумном пространстве барометра сухого насыщенного пара, давление которого равно рн; это давление пара действует во все стороны, в том числе и на поверхность ртути. Затем барометр можно перенести в более теплое помещение, в котором давление пара р„ возрастает. Это указывает на важное свойство пара — увеличивать свое давление р„ с повышением температуры и наоборот.

При нагревании трубки барометра, а следовательно, пара в ней до 100 °С давление пара будет равно барометрическому, т. е. рн = р ( 2, а), и вся ртуть будет выдавлена паром из трубки в чашечку (во время опытов, на поверхности ртути в трубке должны оставаться капли воды). Таким образом, барометр может быть использован как прибор для изучения свойств пара.

Общее давление гомогенной смеси двух (и более) различных газов выражается формулой Дальтона, т. е. общее давление газа р (в данном случае постоянное барометрическое давление р) равно сумме парциальных (частичных) давлений воздуха и пара рв и рп: если увеличивается р„, то уменьшается рв, так как их сумма постоянная. Графически это показано на  2, е.

Давление пара рп выражается следующими величинами:

а)         паскалями Па, килопаскалями кПа=103 Па, мегапаска- лями МПа= 10® Па;

б)         реальной в природных условиях (применительно к среднему барометрическому давлению) и четко понимаемой является кратная величина 0,1 МПа=105 Па = 750 мм рт. ст.= 1 бар; таким образом, 1 бар практически равен 1 атм, а 1 кПа равен 1 % бара (атм);

в)         для замера давлений газа в сушильной технике применяют U-образные манометры, заливаемые водой; таким образом наглядно измеряют величину давления в миллиметрах водяного столба, что равно давлению 1 кг на 1 м2 (так как 1 дм3, т. е. 1 кг воды, равномерно разлитой на площади 1 м2, образует высоту слоя в 1 мм). Для пересчета миллиметров водяного столба в паскали надо полученную цифру умножить на 9,81, т. е. примерно на 10 (например, измеренное в газоходе давление в 20 мм вод. ст. составит: 20-9,81 = 196,2 Па^ — 200 Па).

В котельной технике различают два давления пара — отсчитываемое по манометру, т. е. избыточное над барометрическим, и абсолютное, с учетом барометрического; второе больше первого на 1 атм (например, 5 атм по манометру равны 6 атм абсолютных). Кривая на  2, в иллюстрирует давление насыщенного пара рн в зависимости от его температуры в диапазоне 0...100 °С, а на  2, г — то же в диапазоне температур 100... 150 °С. Следует хорошо уяснить закономерности этих кривых (в основном логарифмики) с отсчетом ряда численных значений pH = f(tH), а также наоборот — £н=/(Рн).

Если известно давление р„ в котле, в калорифере и т. п., по табл. 1 можно установить его температуру и наоборот.

В случаях использования перегретого пара рп барометрического давления (т. е. без воздуха) в качестве сушильного агента потребное его количество /, кг, для испарения из материала 1 кг воды определяется по формуле 1= 1022+ , (2), где /) — температура пара до испарения воды; — то же после испарения воды.