Ультразвуковая сушка для мелкодисперсных материалов. Ультразвуковая сушка

Принципиально новый способ сушки пиломатериалов, предложенный нижегородскими учеными, способен произвести революцию в деревообработке. Таково мнение экспертов. На сегодняшний день разработан опытный образец оборудования для ультразвуковой сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе. Аналогов такому оборудованию в мире нет. Его разработчики - инновационная компания "Промин" - обещают уже через год выпустить первый высокопроизводительный промышленный образец, а через два поставить на российский рынок до 20 установок.

По оценке специалистов, в России обязательной сушке подвергается в настоящее время не более 15% всех пиломатериалов. Причина тому - несовершенство существующих технологий, которые основаны на изменении агрегатного состояния воды (испарении) и отличаются только способами нагрева древесины, испарения жидкости, подведения необходимой для этой цели энергии и способами отвода содержащегося в сушильной камере газа. Предложенный нижегородскими инженерами новый способ сушки пиломатериалов основан на изменении физической природы механизма удаления содержащейся в древесине жидкости и влечет за собой резкое (в несколько раз) снижение удельного энергопотребления технологического оборудования. При использовании ультразвуковой технологии исчезает необходимость расхода энергии на нагрев теплоносителей, древесины, элементов конструкции сушильной камеры и т.п.
Сушка пиломатериалов известными на сегодняшний день способами (термоконвекционным, вакуумным, СВЧ-токами, аэродинамическим) требует высоких энергозатрат - 200-250 кВт/ч на кубометр. Это приводит к тому, что стоимость качественной сушки превышает стоимость древесины и стоимость ее распиловки. Традиционным способам присущи низкая производительность, возникновение дефектов древесины (коробление, растрескивание и т.п.), неоднородность остаточной влажности по длине пиломатериала ("пятнистая влажность"), а также наличие экологических проблем. Это выброс в атмосферу или "древесной" влаги, содержащей органические кислоты, щелочи, скипидар, метанол и т.п., или продуктов сгорания топлива при нагреве теплоносителя, необходимого для обогрева сушильной камеры, или опасность утечки фреона из системы охлаждения для конденсационных сушильных камер.
Современные тенденции совершенствования сушильного оборудования имеют эволюционный характер и не могут принципиальным образом устранить эти недостатки. Возможно лишь улучшение характеристик действующего оборудования на единицы или десятки процентов. Причина в том, что неизменным остается физический принцип сушки - испарение содержащейся в древесине влаги. В этом случае можно говорить только об увеличении коэффициента полезного действия всего сушильного комплекса за счет улучшения конструкции сушильной камеры, использования новых теплоизоляционных материалов, оптимизации режимов сушки и т.п.
Уникальные свойства древесины как естественного полимера, имеющего сложную капиллярную структуру, позволяют создать технологию сушки пиломатериалов без изменения агрегатного состояния содержащейся в ней влаги. При сушке ультразвуком содержащаяся в древесине влага удаляется в виде жидкости. Это в несколько раз снижает удельные энергозатраты и увеличивает производительность оборудования на 50-70%.
По результатам выполненных инновационной компанией "Промин" исследований (воздействие УЗ на свойства древесины) отмечено следующее:
- повышение качества пиломатериала (исключение коробления, растрескивания и т.п.);
- уничтожение сапрофитов и гифов, высокая стойкость к последним после сушки;
- низкое влагопоглощение после сушки;
- повышение резонансных характеристик древесины;
- повышение стойкости к гниению.
Другими важными преимуществами новой технологии являются:
- повышение производительности оборудования, резкое уменьшение его габаритов, веса и потребляемой мощности;
- улучшение экологических показателей (отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу и легкий сбор выделенной из пиломатериалов жидкости);
- возможность создания совмещенной производственной линии сушка-обработка пиломатериала и, как следствие, повышение экономических показателей процесса деревопереработки.
Выведение содержащейся в древесине влаги в виде жидкости может составить самостоятельный коммерческий интерес в отношении получении сырья для химической и парфюмерной промышленности. В настоящее время обогащенная полезными веществами и микроэлементами влага, содержащаяся в древесине, извлекается выпариванием с последующей конденсацией. Это обусловливает высокое энергопотребление и низкую производительность процесса, а также неизбежно приводит к частичной потере ценных веществ и микроэлементов (известно, что при любом фазовом переходе происходит очистка от примесей, что составляет основу многих методов получения чистых материалов).

Установка для ультразвуковой сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе состоит из следующих основных блоков:
1. Рама (выполняет роль несущей конструкции).
2. Механизм протяжки пиломатериала:
- привод (эл. двигатель, редукторы, цепи, шестерни);
- валы прокатные.
3. Ультразвуковой блок:
- УЗ-генератор;
- УЗ-излучатель.
4. Механизм прижима:
- пиломатериала к УЗ-излучателю;
- приводных валов.
В установке используется конвейерный принцип подачи пиломатериала, что диктуется и физическим принципом воздействия на последний, и открывает возможность совмещения данного оборудования с деревообрабатывающим, например, со строгальным станком. Это обстоятельство позволит исключить такие операции, как штабелевание пиломатериала, его загрузка и выгрузка из сушильной камеры.
На рис. 1 показана блок-схема установки. Роль несущей конструкции в установке выполняет рама (1), на которой закреплены механизм протяжки пиломатериала (2), УЗ-излучатель (3) и механизм прижима (5).

1 - рама; 2 - механизм протяжки; 3 - УЗ-илучатель; 4 - УЗ-генератор; 5 - механизм прижима; 6 - доска; 7 - горизонтальный столик; 8 - поддон для сбора выводимой из доски жидкости.
Доска (6) с помощью механизма протяжки (2) перемещается по горизонтальному столику (7), в который вмонтирован УЗ-излучатель (3), запитываемый от УЗ-генератора (4). Для уменьшения потерь ультразвуковой волны при ее отражении от пиломатериала, используется механизм прижима (5) доски (6) к УЗ-излучателю (3). Для исключения проскальзывания пиломатериала механизм протяжки также обеспечен механизмом прижима. Распространяющаяся в древесине ультразвуковая волна приводит к выделению содержащейся там влаги в виде жидкости. Визуально это выглядит следующим образом: из движущейся по УЗ-излучателю доски вытекает жидкость.
Установка для УЗ-сушки пиломатериалов, модификации свойств древесины и получения сырья для химической и парфюмерной промышленности в едином технологическом процессе будет полностью отвечать требованиям ГОСTа и будет обеспечена полным комплектом необходимой для эксплуатации документации (описание, технологический регламент, сертификаты).

Сегодня известно много методов достаточно эффективной сушки древесины и готовых пиломатериалов, но каждый из них имеет свои определенные особенности, преимущества и недостатки. Например, ультразвуковая сушка древесины представляет собой процесс, схожий с конвейерной сушкой, при которой пиломатериал приобретает заданные практические и геометрические показатели.

Ультразвуковую сушку так же называют акустической, подобное оборудование достаточно редко встречается на предприятиях. Представляет собой высокотехнологичный процесс, с помощью которого можно добиться отменного качества при меньшем энергопотреблении. Технология принадлежит компании «Промин».

Особенности ультразвуковой сушки

Отличительной чертой ультразвуковой сушки является низкое энергопотребление, что в свою очередь, обеспечивает равномерное удаление влаги за счет ее переведения из одного агрегатного состояния в другое.

В результате пиломатериал не теряет свои геометрические показатели, сохраняя прочность и обеспечивая продолжительный срок службы. Если при конвекционной сушке, случается что пиломатериал сушится неоднородно, то ультразвуковой метод практически полностью исключает этот фактор, так как под действием ультразвуковых волн молекулы влаги разогреваются по всей длине.

Ультразвуковая сушка древесины выполняется без изменения агрегатного состояния влаги, что позволяет во много раз снизить энергозатраты. Вода удаляется из материала, находясь в жидком состоянии, при этом происходит некое прессование.

Эта технология позволяет почти на 70% повысить эффективность оборудования при получении достаточно высокого качества пиломатериалов не только для строительства несущих конструкций, но и выполнения декоративной отделки.

Для повышения эффективности можно выполнит предварительную атмосферную сушку древесины с целью достижения равномерной влажности по всей структуре. Это обеспечит наиболее эффективный выход влаги из материала с минимальными затратами.

Установка для ультразвуковой сушки древесины представляет собой отдельное устройство, которое может быть комбинировано с деревообрабатывающими станками. Для осуществления окончательного выведения влаги из древесины, ее протягивают конвейером через установку прямиком на обработку.

Такой способ обработки может высушить до 18%-22% влажности. Но как показывает опыт различных предприятий до 8-12% высушить зачастую не представляется возможным.

Для данной влажности выбирают камеры прочих технологий. Например вакуумные сушильные камеры с высокой скоростью сушки и высоким качеством готового пиломатериала. Купить камеры можно по цене от 750 000 руб. Модели размещены на сайте.

Смотрите также:

Содержание Технические параметры паровой сушильной камерыАльтернатива паровым сушильным камерам Сегодня известно много способ сушки пиломатериалов, в них получают высокое качество и небольшой процент брака. Одной из таких сушильных установок является паровая камера. Сушка древесины паром – это достаточно эффективная технология термообработки различных пород древесины и с различным содержанием влаги в первоначальном состоянии. А заключается методика в […]

Современные сушильные машины не лишены недостатков: многие хозяйки сталкивались со значительной усадкой вещей после стирки. Как правило, волокна ткани сокращаются в результате термического воздействия . Совершенно другой принцип действия имеет ультразвуковая сушка, разработанная в национальной лаборатории Oak Ridge при участии General Motors.

Как понятно из названия, сушильное устройство работает при помощи ультразвуковых волн , в отличие от традиционных устройств, применяющих горячий воздух. После загрузки мокрого белья, пьезоэлектрический преобразователь начинает излучать высокочастотные УЗ-волны, которые полностью высушивают ткань менее чем за полчаса. В зависимости от плотности и типа материала, объема загрузки, изделия сохнут от 1 до 20 минут. Вода, извлеченная из белья, превращается в пар и перетекает в специальную емкость, где обратно конденсируется. Хозяйке останется лишь слить полученную жидкость и достать абсолютно сухие изделия. Благодаря такой технологии исключается усадка волокон ткани, а также образование катышков на ее поверхности.

Из-за высокой скорости работы сушильная машина обладает прекрасными показателями энергоэффективности: по сравнению с традиционными устройствами, она тратит на 70% меньше электроэнергии.

Когда ждать в продаже

На данный момент это лишь изобретение, но его создатели работают над запуском коммерческой версии устройства, который планируется в 2017 году. Предполагается, что основными покупателями данной продукции станут мини-прачечные – их привлечет низкий расход электроэнергии и доступная стоимость устройства. Кстати, о стоимости: предполагаемая розничная цена будет установлена порядка 500 долларов США.

Ученые из Нижнего Новгорода изобрели инновационный метод сушки пиломатериала. Эксперты заявляют, что это настоящий прорыв в производстве материалов из дерева и строительстве деревянных домов .

Пока у нижегородцев подготовлен только один агрегат, предназначенный для сушки дерева с помощью ультразвука, в процессе которой модифицируются свойства получаемого пиломатериала. Аналогов подобного «сушильного аппарата» нет ни в одной стране мира.

Методы сушки пиломатериала в России

Статистика говорит, что сегодня просушке подвергаются всего пятнадцать процентов всех производимых в России пиломатериалов. Причина такого явления в несовершенстве практикуемых технологий, в основе которых лежит изменение агрегатного состояния воды (испарение).

Существующие методы просушки всего пиломатериала, используемого для разных сфер, включая строительство деревянных домов, отличаются друг от друга незначительно.

Могут меняться методы нагрева дерева или технология испарения влаги, качество используемой для этого энергии и способы отвода газа из сушильной камеры.

В условиях производства используют термоконвекционный, аэродинамический и вакуумный методы сушки пиломатериала. Также практикуется сушка дерева с помощью СВЧ-тока. Все эти методики требуют большого расхода электричества. Для просушки одного кубического метра материала требуется в среднем от 200 до 250 кВт/ч.

Из-за таких расходов себестоимость высушенного пиломатериала существенно превышает стоимость дерева естественной влажности и его обработку. Новый метод позволяет уменьшить этот показатель.

Традиционные методы сушки не обеспечивают получение древесины хорошего качества - готовым изделиям свойственны коробление и растрескивание, может наблюдаться неоднородная («пятнистая») влажность по всей длине заготовки.

Большую проблему составляет и экологическая сторона вопроса - производство выбрасывает в воздух токсические газы и выпаренную древесную влагу, которая содержит растворы кислот и щелочей, пары скипидара, метанол. Представляют опасность и продукты сгорания топлива, которое используется для нагрева теплоносителя.

Ультразвуковая технология

Разработчики из Нижнего Новгорода пошли другим путем. Предложенный ими метод работает на другом механизме удаления влаги. Процесс просушки с помощью ультразвука помогает существенно снизить потребление электроэнергии, так как не нужно расходовать ее на нагрев дерева, теплоносителей и элементов установки.

Возможность использовать просушку с помощью ультразвука обусловлена свойствами дерева - этого природного полимера. Благодаря этому отпадает необходимость менять агрегатное состояние жидкости, которая содержится в дереве (превращать жидкость в пар).

При использовании ультразвука влага удаляется из дерева в своем первоначальном виде (жидкости), что позволяет уменьшить удельное энергопотребление на пятьдесят процентов. Некоторые эксперты говорят даже о семидесяти процентной экономии.

Преимущества ультразвукового метода сушки

Получаемые изделия характеризуются:

• Отсутствием коробления и растрескивания;
• Антисептическим компонентом (в частности, речь идет об уничтожении сапрофитов и гифов в заготовке и последующая стойкость к повторным заражениям этими опасными грибками);
• Минимальным коэффициентом влагопоглощения;
• Улучшением резонансных свойств дерева;
• Увеличением стойкости к гнилостным процессам.

Преимущества ультразвукового оборудования:

• Увеличенный КПД;
• Уменьшение размеров сушильных агрегатов;
• Экономия электроэнергии;
• Упрощение технологического процесса и простота сбора выделяемой жидкости;
• Улучшение экологической картины производства - отсутствуют токсические выбросы;
• Возможность совместить линии по обработке и просушке древесины, благодаря чему можно минимизировать затраты на производство.

Особенности процесса сушки ультразвуком

Ультразвуковая установка по просушке пиломатериала работает по принципу конвейера. Такая особенность продиктована особенностями методики. Также конвейерная подача позволяет комбинировать сушку материала с деревообработкой.

Благодаря комбинированию разного оборудования можно избежать штабелевания готовых деревянных изделий, их выгрузки/загрузки в «сушилку».

Существующие до сих пор технологии не дают возможности использовать эту насыщенную разными микроэлементами жидкость, так как в процессе сушки она просто испарялась.

Акустическая сушка – это способ обезвоживания продукта посредством интенсивного ультразвукового воздействия. Это циклический способ удаления влаги. При первичной обработке продукта влага удаляется с поверхности, затем при использовании второй ультразвуковой волны влага распределяется по капиллярам. Так происходит до тех пор, пока продукт не будет содержать в себе требуемую долю влаги.

Акустическая сушка нашла успешное применение в сельском хозяйстве, в фармацевтической, химической и пищевой промышленности. В сельском хозяйстве посредством акустической сушки обрабатывают зерновые культуры, овощи и фрукты. В пищевой промышленности акустическую сушку используют в производстве сухого молока. Наиболее широкое распространение ультразвуковая сушка получила в фармацевтике. Дорогостоящие препараты – порошки, антибиотики, таблетки – производятся в ультразвуковых камерах. Высокая стоимость препаратов обусловлена высокой производительностью оборудования и, как следствие, высокой степенью потребления энергии. В химической промышленности ультразвуковая сушка применяется для производства угольного порошка. С помощью подобных камер осуществляют сушку бумаги, хлопка, древесины.

Особенности акустической сушки

Акустическая сушка обладает рядом преимуществ: продукт не подвергается тепловой обработке, он обрабатывается в холодном виде; ввиду отсутствия температурного воздействия продукт сохраняет почти все питательные вещества и витамины, не теряет свои первоначальные свойства, не подвергается окислению.

Акустическая сушка – это единственный способ работы с термочувствительными материалами. Благодаря этому методу их структура полностью сохраняется, не теряя первоначальную форму.

Акустическая сушка – высокоскоростной метод обработки. По сравнению с вакуумной сушкой, акустическая сокращает время обработки в четыре раза. За счет этого повышается качество готового продукта.

Технология акустической сушки

Подвергаемый сушке материал должен иметь капиллярно-пористую структуру. Различные материалы имеют неодинаковое содержание влаги, поэтому интенсивность и количество ультразвуковых волн рассчитывается в соответствии с процентом влажности продукта.

Если продукт содержит большое количество влаги, используют волну высокой силы воздействия, в результате – влага буквально «вытряхивается» из продукта. Это происходит потому, что волна появляется не только у поверхности материала, но и внутри капилляров, приводя к интенсивной потере влаги.

Если капиллярно-пористый материал обладает умеренной влажностью, акустические колебания происходят более интенсивно на первой стадии и менее интенсивно на второй. Во время первой стадии скорость сушки не меняется, поэтому влага постоянно восполняется. Верхние слои продукта ее теряют, а нижние слои «выбрасывают» влагу на поверхность. Таким образом, влагообмен не прекращается до тех пор, пока не будет достигнуто оптимальное содержание влаги.

Во время второй стадии скорость сушки снижается, поэтому жидкость изнутри поступает слабо и ее убыль уже не восполняется или восполняется, но слабо.

Акустическая сушка наиболее эффективна в период первой стадии обработки продукта. Благодаря ей, улучшаются физико-химические и потребительские свойства продукта. Например, при акустической обработке семян, увеличивается их всхожесть.

Таким образом, акустический способ сушки успешен для некоторых типов производств и наиболее эффективен на первой стадии обработки продукта для увеличения скорости влагообмена и повышения качества готового продукта.

Оборудование для сушки продукции вы можете приобрести у нас. Доставка по России и Беларуси. .