Сушка в жидкостях

Жидким сушильным агентом могут быть гидрофобные жидкости, не смешивающиеся с водой и не растворяющиеся в ней (масла, парафины, расплавленные металлы, сера), водные растворы гигроскопических минеральных солей.

   Способ сушки древесины в гидрофобных жидкостях применяется сейчас как вспомогательная операция перед пропиткой. В качестве сушильного агента используется петролатум – воскообразное вещество, являющееся отходом при перегонке нефти (в технической литературе сушку древесины в петролатуме часто называют петролатумной сушкой).

   Сушка в гидрофобных жидкостях является высокотемпературным процессом, имеющим, однако, особенности. Между жидкостью и погруженной в нее древесиной отсутствует влагообмен. Сушка может проходить только при температуре жидкости выше температура точки кипения воды при данном давлении. Внутри древесины вследствие кипения влаги создается избыточное давление, под действием которого пар выходит в атмосферу, преодолевая сопротивление древесины и слоя жидкости над материалом. Таким образом, основным видом переноса влаги является молярное движение под действием перепада давления.

   Продолжительность жидкостной сушки лимитируется в основном интенсивностью перемещения тепла в высушиваемом материале и мощностью теплообменника сушильной установки.

После погружения сырого древесного сортамента в жидкость, имеющую температуру tc, на его поверхности температура сразу (рис. 2) доходит до точки кипения tк, а затем быстро становится равной температуре среды tс. Температура центральной зоны поддерживается постоянной, на уровне температуры точки кипения до тех пор, пока из этой зоны не будет удалена вся свободная влага. Затем она постепенно повышается становится равной температуре среды, когда влажность центральной зоны уравняется с равновесной влажностью. Сушку в гидрофобных жидкостях можно проводить при атмосферном давлении или давлении ниже атмосферного (в вакууме).

    Наиболее простой по применяемому оборудованию и технологии является сушка пиломатериалов при атмосферном давлении в ваннах, заполненных нагретым до 120-130 °С петролатумом.

   Дополнительным преимуществом петролатумной сушки является малая продолжительность процесса, не превышающая 6-8 ч для тонких и 30-40 ч для толстых пиломатериалов.

   Недостатками этого способа являются: загрязнение поверхности древесины, что затрудняет ее обработку на станках; низкое качество сушки, связанное со значительным перепадом влажности по толщине и большими внутренними напряжениями (влаготеплообработку проводить в сушильной установке нельзя); невозможность высококачественного склеивания и отделки древесины из-за остатков петролатума на поверхности; сравнительно большой расход петролатума вследствие пропитки им поверхностных слоев древесины (25-40 кг/м3 древесины). Эти недостатки ограничивают использование петролатумной сушки на деревообрабатывающих предприятиях.

    Областью рационального применения рассматриваемого способа является сушка древесины перед ее пропиткой антисептическими маслянистыми жидкостями. В этом случае в качестве агента сушки используют пропиточное масло. Процесс сушки и последующей пропитки проходит в автоклаве (автоклав представляет собой цилиндрический герметичный сосуд, в котором можно создавать избыточное давление). Такой способ применяется для обработки столбов линий электропередачи и связи, шпал и других крупномерных сортиментов. Он получил название совмещенная сушка-пропитка.

Установка для совмещённой сушки-пропитки (рис. 3) состоит из рабочего автоклава 5, маневрового автоклава 2, циркуляционного насоса 7, конденсатора 3, сборника конденсата 4, мерника 8, пеногасителя 1. Маневровый автоклав и пеногаситель оборудованы гладкотрубными калориферами.

    Сушку древесины осуществляют следующим образом. В маневровом автоклаве пропиточное масло нагревают до температуры около 130 °С, а затем им заполняют рабочий автоклав, который предварительно загружают обрабатываемыми сортаментами. Далее включают циркуляционный насос, создавая тем самым в рабочем автоклаве продольную циркуляцию агента обработки. Масло, охлажденное при прохождении через высушиваемый материал, насосом подается в маневровый автоклав, где нагревается до заданной температуры (130 °С), а затем самотеком поступает в рабочий автоклав. Пары влаги и масла, а также образующаяся при сушке пена из рабочего автоклава по трубопроводу 6 поступает в пеногаситель, а затем в маневровый автоклав. Пена, попадая на поверхность калориферов пеногасителя и маневрового автоклава, разрушается, а пары поступают в конденсатор; далее конденсат воды и масла поступает в сборник. После отделения воды от масла воду направляют на очистные сооружения, а масло перекачивают в баки хранения. Окончив сушку, древесину пропитывают. Для этого рабочий автоклав отсоединяют от маневрового и создают в нем избыточное давление сжатым воздухом через мерник. Продолжительность сушки зависит от характеристики высушиваемых сортиментов и требуемой конечной влажности древесины. Она колеблется в пределах от 3 до 20 ч.

    Определенный интерес представляет способ сушки в концентрированных нагретых растворах солей, например, в насыщенном растворе нитрата натрия (NaNO3). Температура раствора при такой сушке должна быть выше температуры точки кипения воды. Перемещение влаги происходит под действием избыточного давления и разности парциальных давлений пара над поверхностью воды и над поверхностью раствора. Такой способ надет промышленное применение для сушки пиломатериалов из трудно проницаемой для жидкостей древесины, например, лиственницы.