1.4. Режими теплової обробки заготівок в автоклавах [1]

Порода	Товщи-на,см	Тиск пари, МПа	Термін пропарювання, хв
			навесні, влітку, восени		Взимку
			за сту-пенями	всього	за сту-пенями	всього
1	2	3	4	5	6	7
Бук	До 18	До 0,1 0,1-0,2 0,2-0,25 0,25-0,2 0,2-0,1 0,1-0	40 20 10 10 15 40	135	60 20 10 10 20 40	160
	18-24	До 0,1 0,1-0,2 0,2-0,25 0,25-0,2 0,2-0,1 0,1-0	40 20 15 15 20 40	150	70 20 15 15 20 40	180
	24-36	До 0,1 0,1-0,2 0,2-0,25 0,25-0,2 0,2-0,1 0,1-0	40 25 20 20 25 40	170	70 25 20 20 25 40	200
Дуб	До 18	До 0,1 0,1-0,2 0,2-0,25 0,25-0,2 0,2-0,1 0,1-0	40 20 40 40 15 40	195	60 20 40 40 20 40	220
	18-24	До 0,1 0,1-0,2 0,2-0,25 0,25-0,2 0,2-0,1 0,1-0	40 20 45 45 20 40	210	70 20 45 45 20 40	240

Товщина заготівок, см	Тиск пари, МПа	Термін нагрівання, год
		ясінь	модрина
16-20	0 - (0,25-0,3) 0,25 - 0,3 (0,25-0,3) - 0	0,5 1,0 2,0	0,5 2,0 2,0
	Всього	3,5	4,5
21-30	0 - (0,25-0,3) 0,25 - 0,3 (0,25-0,3) - 0	0,5 2,5 2,0	4,5 4,0 2,0
	Всього	5,0	6,5
31-36	0 - (0,25-0,3) 0,25 - 0,3 (0,25-0,3) - 0	0,5 3,5 2,0	0,5 5,0 2,0
	Всього	6,0	7,5

1.5. Режим теплової обробки заготівок при зовнішній температурі вище 10 °с [1]

Загальні питання сушіння

Сушіння деревини – це дуже складний процес, закономірності якого визначаються одночасним перебігом ряду фізичних явищ, які відносяться до класу явищ переносу, а саме:

- передача теплоти матеріалу від агента сушіння або джерела теплової енергії – теплообмін;

• переміщення теплоти всередині матеріалу – теплопровідність;

• випаровування вологи з поверхні матеріалу в оточуюче середовище –вологовіддача;

• переміщення вологи всередині матеріалу –вологоперенесення.

Роль цих фізичних явищ для кожного конкретного способу сушіння – неоднакова. Відносна ефективність того чи іншого явища залежить від способу передачі теплоти деревині та інших умов. Деякі з цих явищ можуть бути визначальними для одних способів сушіння і суттєво не впливати – при інших.

Класифікація видів і способів сушіння базується на особливостях передачі тепла деревині. За цією ознакою розрізняють чотири види сушіння: конвекційне; кондуктивне; радіаційне та електричне – (таблиця в методичці).

Найбільш розповсюджене – конвекційне сушіння ( газопарове - для всіх деревних матеріалів; атмосферне, камерне або комбіноване – для пиломатеріалів). Сушіння на кореню – кільцеве підрубування дерев або витримка звалених хлистів на лісосіці дозволяє знизити вологість на 15-20% - застосовується як операція для підготування до сплаву деревних порід з високою щільністю; в технології деревообробки не розглядається.

Радіаційне сушіння для збезводнення деревини не застосовується; тільки для обробки лакофарбуючих покриттів.

Особливості тепловологообміну і вологопереносу при сушінні деревини. Особливості процесу сушіння і його механізм визначається головним чином характером переносу, тобто переміщення вологи всередині матеріалу, яке може відбуватися під дією: градієнту вологості ( волога переміщується в напрямку зниженої вологості); градієнту температури ( волога переміщується в бік меншої температури); градієнту надлишкового тиску ( волога переміщується в бік меншого тиску).

Рух вологи під дією градієнта вологості. Закономірності такого руху вологи або вологопровідності формулюються аналогічно закономірностям теплопровідності, якщо виразити коефіцієнт теплопровідності λ через коефіцієнт температуропровідності а, отримаємо:

Аналогічно цьому рівняння вологопровідності матиме вигляд:

,

де i - щільність потоку вологи (її маса, що проходить за одиницю часу крізь одиницю площі); a´ - коефіцієнт вологопровідності (аналог коефіцієнт теплопровідності); c´- питома вологоємність речовини ( аналог питомої теплоємності); ρо - густина речовини в абсолютно сухому стані; θ - вологопотенціал тіла, тобто параметр, що відіграє роль потенціалу переносу вологи (аналог температури).

Питома вологоємність характеризує кількість вологи, що поглинає 1 кг сухої речовини при підвищенні його вологопонціалу на одиницю, тобто:

,

де u– вологовміст висушуваної речовини.

Поки не існує загальноприйнята одиниця та шкала вологопотенціалу. Тому величину вологопотенціалу замінюють іншими величинами, від яких вона залежить, і безпосереднє вимірювання яких не викликає утруднень. Це – температура і вологість матеріалу.

Якщо розподіл температури и тиску всередині тіла рівномірний, то змінення вологопотенціалу пов’язано тільки із зміненням вологи. Градієнт вологопотенціалу може бути описаний добутком:

.

Тоді:

та

Останнє рівняння і є формулюванням закону волопровідності, який встановлює, що щільність потоку вологи пропорційна градієнту вологи і коефіцієнту вологопровідності.

Внаслідок наявності різних форм зв’язку вологи з матеріалом це рівняння справедливо тільки за вологості нижчої за межу насичення клітинних стінок W_мн.

Волога в деревині переміщується у вигляді пари по вільних просторах, яка дифундує за рахунок градієнту парціального тиску, та рідини по капілярній системі за рахунок градієнту капілярного тиску.

Якщо вологість в деревині є нижчою за W_мн парціальний тиск пари в деревині і капілярний тиск є функцією вологості. Тому градієнт вологості може розглядатися як рушійна сила одночасного руху пари і рідини.

Якщо вологість в деревині вища за W_мн картина різко змінюється. Збільшення вільної вологи в порожнинах клітин не викликає підвищення капілярного тиску, оскільки радіус найбільших капілярів (порожнин клітин), що містять меніски, залишається постійним. Також не змінюється парціальний тиск водяної пари, який дорівнює тиску насичення. Таким чином, за даних умов парціальний тиск пари і капілярний тиск рідини однакові по всьому об’єму і їхні градієнти дорівнюють 0. За таких умов градієнт вологості не може бути рушійною силою вологопереносу.

Але не дивлячись на вказане обмеження, рівняння вологопровідності може бути основою для аналізу терміну сушіння деревини зак її початкової вологості як нижче, так і вище W_мн .В першому випадку воно справедливо для всього об’єму деревини, а в другому – тільки для поверхневої зони, вологість якої від початку процесу знижується до величини W_мн і нижче.

Розрахунки тривалості сушіння вимагають знання числових величин коефіцієнту вологопровідності деревини, який є важливим показником фізичних властивостей і визначається експериментальним шляхом. Його розмірність така сама, як і коефіцієнту теплопровідності м²/с або см²/с; величина залежить від температури ( при збільшенні суттєво зростає внаслідок збільшення коефіцієнт дифузії водяної пари і зниження в’язкості рідини в капілярах); породи (зменшується при збільшенні щільності, тому що інтенсивність вологопереносу зменшується із-за зменшення відносного об’єму капілярів); місця розташування зразка у стовбурі (менше у ядрі та спілій деревині порівняно із заболонню; найбільший – уздовж волокон; в радіальному напрямку більше ніж в тангенціальному внаслідок впливу серцевинних променів).

З діаграми можна знайти коефіцієнт вологопровідності в тангенціальному напрямку, у поздовжньому він вище у 15-20 разі, в радіальному він вище: для сосни, ялини – у 1,1 рази; для берези – у 1,2 рази; для дуба і бука – у 1,5 рази.

Рух вологи під дією градієнта температури.

Називається термоволопровідністю. Якщо в гігроскопічному тілі (деревині) за умови відсутності вологообміну із середовищем, створити деякий температурний перепад, то в цьому тілі виникне переміщення вологи спрямоване в бік меншої температури. Це викличе збільшення вологості на ділянці пониженої температури і зменшення її на ділянці збільшеної температури. Таким чином, утвориться градієнт вологи, під дією якого волога буде прямувати у протилежному попередньому руху напрямку. При певному співвідношенні між градієнтами вологості і температури ефект вологопровідності буде повністю компенсувати ефект термовологопровідності і в матеріалі встановиться стаціонарне поле температури і вологості. Відношення градієнта вологості до градієнта температури у такому стаціонарному стані називається коефіцієнтом термовологопровідності визначається :

.

Градієнт вологості, рівнозначний заданому градієнту температури : ,

а рівняння термовологопровідності:

Термовологопровідність, як і вологопровідність – складне явище; де також спостерігається одночасне переміщення по матеріалу пари і рідини, потенціалами переносу яких також є парціальний тиск пари і капілярний тиск рідини.

На коефіцієнт термовологопровідності при вологості деревини нижче W_мн впливає тільки вологість, а при вологості вище W_мн, до того ж і температура. Характер цього впливу встановлено експериментально Шубіним Г.С.

Рух вологи під дією градієнта тиску. За певних умов в процесі сушіння всередині деревини може створюватися і довгий час підтримуватися надлишковий (порівняно з атмосферним) тиск пароповітряної суміші. В результаті цього виникає стійка безперервна течія водяної пари (іноді рідини) по капілярній системі деревини, що носить назву молярний вологоперенос. Інтенсивність його визначається рівнянням:

.

Коефіцієнт b – називається коефіцієнтом молярного переносу, вимагає експериментального визначення. Попередньо відомо, що він залежить від породи деревини, її температури, вологості та деяких інших факторів. Нажаль поки немає його чисельних значень.

Кожне з наведений рівнянь визначає щільність потоку вологи в деревині під дією тільки одної з рушійних сил. Коли діють всі три сили, їх ефект підсумовується і рівняння вологопереносу в узагальненому вигляді є таким:

Закономірності і механізм низькотемпературних і високотемпературних процесів сушіння. Рівняння тривалості сушіння.

Механізм процесу сушіння не може бути однаковим у всіх випадках. Він залежить від порівняльної ефективності кожної із рушійних сил вологопереносу.

Основними ознаками сушіння, що характеризують процес, є рівні початкової вологості та температури середовища. По кожній з них процеси можуть бути розподілені на дві групи:

• за рівнем початкової вологості деревини: процеси сушіння з початковою вологістю нижчою та вищою за Wмн., що обумовлено особливостями вологопровідності деревини;

• за рівнем температури середовища: низькотемпературні процеси ( t< 100 °С) та високотемпературні процеси (t > 100 °С), що обумовлено особливостями пароутворення (випаровування в першому випадку і кипіння у другому).

В сушильній техніці прийнято аналізувати процеси сушіння за кривими змінювання у часі середньої вологості матеріалу (криві сушіння) і його температури всередині та на поверхні (температурні криві), а також за кривими розподілення вологості за товщиною матеріалу на різних етапах сушіння.

Низькотемпературний процес. Початкова вологість Wп <Wмн. Це типовий випадок десорбції вологи у повітря з деревини, яка прагне набути стійкої вологості.

Десорбція починається з поверхневих шарів деревини. Під дією градієнту вологості, який виникає при цьому, відбувається переміщення вологості на поверхню з середини і , як слідство, подальше зниження вологості сортименту.

Температура поверхні матеріалу tп спочатку (при прогріванні) швидко, а потім уповільнено (при сушінні) підвищується поступово наближуючись до температури середовища. Температура центральної зони tц в період прогрівання нижча за температуру поверхні, а в періоді сушіння поступово наближується до неї.

Середня вологість сортименту під час початкового прогрівання майже не змінюється тому, що дія градієнту вологості врівноважується дією протилежного за знаком градієнту температури. Під час сушіння рух вологи визначається в основному вологопровідністю. Швидкість зменшення вологи спочатку максимальна (відповідно величині перепаду вологості ΔW), потім зменшується, а вологість деревини прямує до стійкої вологості (при камерному сушінні до рівноважної Wр).

Низькотемпературний процес. Початкова вологість Wп >Wмн. В цьому випадку процес безпосереднього сушіння починається з випаровування вільної вологи, що знаходиться у поверхневому шарі деревини. Після віддалення із цього шару вільної вологи, а це відбувається дуже швидко, між поверхневими та внутрішніми шарами з’являється градієнт капілярних тисків, який забезпечує підтягнення до поверхні вільної вологи по мірі її випаровування. Спочатку підсмоктування відбувається з ближніх шарів і вологість поверхні деревини при цьому підтримується постійною, близькою до W_мн. Швидкість сушіння в цей період процесу постійна і визначається інтенсивністю випаровування з поверхні.

По мірі збільшення шляху вільної вологи, швидкість підсмоктування зменшується і врешті наступає момент коли вона стає менше можливої швидкості випаровування. Після цього по товщині сортименту утворюються дві зони: поверхнева із вологістю нижчою за Wмн, де діє градієнт вологості і внутрішня з вологістю вищою за Wмн, де діють сили капілярного тиску. Цей період обумовлюється падаючою швидкістю сушіння. Вологість деревини, що відповідає кінцю періоду із постійною швидкістю сушіння і початку падаючого – називають критичною Wкр . ЇЇ величина залежить від товщини сортименту та стану сушильного агента.

У разі камерного сушіння пиломатеріалів тривалість періоду постійної швидкості сушіння дуже мала, а під час сушіння тонких сортиментів (шпона) – є досить суттєвою порівняно з загальним терміном.

Температура поверхні матеріалу під час прогрівання швидко збільшується; під час постійної швидкості сушіння лишається постійною, рівною tм (границі охолодження) , а в періоді падаючої швидкості зростає, прямуючи до температури середовища tс по мірі наближення вологості матеріалу до рівноважної вологості Wр. Температура центральної частини в період прогрівання нижче температури поверхні, при постійній швидкості сушіння дорівнює їй, а при падаючій – трохи нижча.

В цьому випадку домінуючу роль у переміщенні вологи відіграє також вологопровідність.

Високотемпературні процеси сушіння. При температурі вище 100°С рідина в деревині не випаровується, а википає. Всередині матеріалу розвивається залишковий тиск і виникає молярний вологоперенос. Температура центра швидко підіймається, а потім досить довгий час залишається на рівні 100°С і це вказує що в деревині виникає стійкий надлишковий тиск. Наприкінці процесу вона знову підіймається до величини tс. Такий процес називається типово високотемпературним.

Рівняння тривалості сушіння. Важливою задачею для практики сушіння є визначення терміну сушіння деревини до потрібної кінцевої вологості при відомому стані сушильного агента.

Низькотемпературний процес. Початкова вологість Wп <Wмн

Термін сушіння без початкового прогрівання може бути визначений на базі закону вологопровідності. Задача формулюється аналогічно задачі нагрівання (охолодження) твердого тіла у повітрі.

Зміна вологовмісту у будь-якій точці одномірного тіла протягом часу описується рівнянням:

за граничних умов Ш роду:

де α´ – коефіцієнт вологообміну;

Uпов, Uр - вологовміст поверхні деревини та рівноважна вологість деревини.

Наближене рішення цього рівняння відносно терміну сушіння необмеженої пластини товщиною S(2R) до середньої кінцевої вологості Wк за умов рівномірно розподіленої за перетином початкової вологості Wп приводить до формули:

яка через безрозмірні критерії записується у вигляді:

де - вологообмінний критерій Біо; θ - безрозмірна вологість (аналог безрозмірної температури в процесах теплообміну), що визначається із співвідношення:

В – параметр, величина якого залежить від критерію Ві:

Ві 1 2 4 8 12 20 30 50 ∞

В 0,99 0,96 0,93 0,89 0,87 0,85 0,84 0,83 0,81

Для розрахунків по цих рівняннях коефіцієнт вологопровідності, що залежить від базисної щільності та температури, визначається з діаграми для розрахункових (усереднених між тангенціальним і радіальним напрямками та різними зонами стовбура) коефіцієнтів вологопровідності деревини головних промислових порід і вимірюється в см²/с.

Коефіцієнт вологообміну залежить від степені насиченості, швидкості циркуляції та температури сушильного агенту, визначається за діаграмою і вимірюється в см/с.

Для застосування запропонованих рівнянь, що виведені для необмеженої пластини, треба враховувати багатомірність сортименту. Для цього підставляють у формулу значення товщини сортименту, а отриманий результат помножують на коефіцієнт сτ (з відповідної діаграми для співвідношення товщини до ширини S1/ S2), що враховує двомірність дошки або заготівки:

Товщина висушуваний сортиментів коливається у широких межах (шпон – бруски) і критерій Ві може приймати як дуже малі, так і дуже великі числові значення. Для сортиментів товщиною більше 20-25 мм Ві →∞ і рівняння тривалості сушіння можна спростити до:

Низькотемпературний процес. Початкова вологість Wп >Wмн..

Просте застосування вищенаведеного рівняння є некоректним. Спроби вирішити цю задачу з одночасним урахуванням капілярного підсмоктування вільної вологи до поверхні сортименту поки не дали позитивних практичних результатів. Досвід показав, що використання цього рівняння у випадку Wп >Wмн. дає не дуже велику (15-20%) для наближених практичних розрахунків похибку.

Задачі.

1.Визначити тривалість сушіння березових дощечок перетином 10х50 мм від початкової вологості 28% до кінцевої 9% у повітрі, що рухається із швидкістю 2 м/с при t=80°С і φ=0,55.

2.Визначити тривалість сушіння соснових дошок перетином 3х10 см від початкової вологості 75% до кінцевої 15% у повітрі з t=70°С і φ=0,6.

Внутрішні напруження в деревині при її сушінні, закономірності її утворення та розвитку. Рівняння напружено-деформованого стану деревини при сушінні і оптимізація процесу на їх основі.

Процес конвекційного сушіння деревини супроводжується нерівномірним за об’ємом розподіленням вологості. Це викликає нерівномірну усушку, що у свою чергу є причиною утворення внутрішній напружень.

На початку процесу ще немає усушки і напруження відсутні (момент 0). Через деякий час вологість поверхневих шарів стане нижчою за Wмн (момент 1) і вони будуть прагнутимуть усохнути. Але це прагнення не може реалізуватися у повній мірі внаслідок протидії внутрішній шарів, усушка яких ще не розпочалася. Наочно це можна побачити випилявши з висихаючого матеріалу тонку пластинку – секцію і розкроївши її на шари за товщиною. Внутрішні шари зберегли свій початковий розмір по ширині bо, а поверхневі шари – набули усушки Уп і у вільному стані прийняли свій номінальний розмір, що відповідає фактичній вологості, bн. Цілий нерозрізаний зразок має ширину bд, меншу ніж bо, але більшу за bн.

Таким чином, в цей момент реальний розмір поверхневих шарів більше їх номінального розміру, тобто вони відчувають розтягуючи напруження; а внутрішні шари, реальний розмір яких менше номінального – стискаючі напруження. Внутрішні напруження, що виникли без прикладення зовнішніх навантажень, завжди врівноважуються в границях даного тіла. Щоб їх виявити, слід порушити цю рівновагу шляхом розкрою зразка на частини, які прагнутимуть до нового врівноваженого стану за рахунок власної деформації.

Якщо деревина була б ідеально пружним тілом, внутрішні напруження, що з’явилися в ній протягом першої стадії процесу, при зменшенні перепаду вологості також зменшувалися б і поступово щезли при остаточному вирівнюванні вологості. Дійсно, на деякому проміжному етапі (момент 2) напруження в деревині щезають, а потім в кінці процесу зростають, змінивши свій знак. Причина цього – розвиток залишкових деформацій.

Залишкові деформації виникають в деревині що довгий час знаходилася під напруженням, навіть при стабільному вологісному стані. До того ж при висиханні пружні деформації в ній перероджуються в залишкові у зв’язку з тим, що при зниженні вологості суттєво збільшується модуль її пружності.

На початковій стадії процесу, коли волога нагріта деревина має збільшену податливість, в поверхневих шарах під дією розтягуючих напружень виникають залишкові деформації подовження, а у внутрішніх, навпаки, залишкові деформації скорочення. В результаті наприкінці процесу (момент 3) усадка на поверхні Уп буде меншою за усадку в центрі Уц. Інакше кажучи, номінальний розмір поверхневих шарів буде більше номінального розміру внутрішніх шарів, і в деревині з’являться стискаючі напруження на поверхні і розтягуючи всередині. Секція розрізана на дві частини, буде деформуватися інакше.

Якщо внутрішні напруження у будь-якій точці сортименту досягнуть границі міцності, відбудеться руйнування матеріалу – розриви тканин в зоні дії розтягуючих напружень (в першій стадії – на поверхні, а наприкінці – всередині матеріалу).

Зовсім запобігти в деревині внутрішній напружень при конвекційному сушінні неможливо, але при дотриманні правильного режиму їх величину можна суттєво знизити і попередити руйнування матеріалу. Крім того, внутрішні напруги можуть ббути не тільки зменшені, а й ліквідовані вологотеплообробкою деревини в кінці процесу. Зволоження поверхневих шарів за наявності стискаючих напружень веде до розвитку в них залишкових деформацій скорочення, що компенсують раніше виниклі залишкові деформації подовження.

Діючі напруження в деревини, так звані повні внутрішні напруження σпов, можна розглядати як алгебраїчну суму протилежних за знаком вологісних σвол і залишкових σзал напружень. Вологісні напруження характерні для абсолютно пружного тіла і обумовлені нерівномірною за об’ємом усушкою деревини. Вони мають тимчасовий характер і щезають при вирівнюванні вологості. Залишкові напруження обумовлені наявністю в деревини неоднорідних залишкових деформацій.

На рис. (графіку зміни вологісних і залишкових напружень у поверхневій зоні протягом сушіння) видно, що на початку процесу ( момент 0-1) вологість деревини ще більша за Wмн і усушки немає. Коли вологість поверхневих шарів стає нижчою за Wмн, виникають розтягуючи вологісні напруження (момент 1-2). Вони викликають залишкові деформації подовження, які приводять до виникнення стискаючих залишкових напружень.

Підсумкові повні напруження мають знак більшої складової (+). Під дією розтягуючих повних напружень залишкові подовження поступово збільшуються і відповідно збільшуються залишкові напруження.

Після зниження вологості центральних зон до величини меншої за Wмн, перепад вологості зменшується і, відповідно, зменшуються вологісні напруження. Повні напруження також зменшуються, тому і збільшення залишкових напруг уповільнюється. В деякий час (момент 3) вологісні напруження стають рівними за величиною залишковим, а повні – щезають. Цим закінчується перший етап розвитку напружень, коли на поверхні матеріалу діють повні розтягуючи, а всередині – стискаючі напруження.

На другому етапі вологісні напруження продовжують зменшуватись, а повні напруження змінюють свій знак. Під дією повних стискаючих напружень залишкові подовження зменшуються і це приводить до зменшення залишкових напружень. Це зменшення не дуже суттєве тому, що внаслідок зменшення вологості деревина стала менш податливою.

У деревині із вирівняною вологістю (момент 4) вологісні напруження прямують до 0, а повні – мають тільки одну складову – залишкові напруження. Як правило процес сушіння закінчується раніше, коли в матеріалі ще присутній перепад вологості.

Для правильного проведення процесу необхідно вміти контролювати внутрішні напруження в деревині. Якісну оцінку для виробничих цілей можна побачити по вигину пластинок розколотих секцій або по деформаціях силових секцій (розглядається в розділі по технології сушіння).

Проблема кількісного контролю внутрішніх напружень значно складніша. Б.Н.Уголєвим розроблено метод (ГОСТ 11603-73) кількісної оцінки залишкових напружень , який оснований на вимірюванні пружних деформацій окремих елементів зразка (після його розкрою на тонкі шари) і безпосередньому визначенні модуля пружності цих елементів. Цей метод з деякими доповненнями ( охолодження секцій) може бути використано і для вимірювання повних внутрішній напружень при атмосферному та низькотемпературному сушінні.

Для розрахунку напружень використовують багатострижневу модель дошки. ЇЇ перетин уявляють у вигляді системи з n стрижнів рівної товщини, що жорстко зв”язані по кінцях. Довжина кожного стрижня (шару) дорівнює ширині дошки, а сума їх товщин – товщині дошки. Для того, щоб врахувати змінення вологості за перетином та ефект переродження пружних деформацій в залишкові, розрахунок ведуть покроково окремо для кожного стрижня, підсумовуючи отримані в результаті розрахунку прирости напружень.

Залежно від розмірів, форми і призначення деревних матеріалів висувають різні вимоги до режимів сушіння. Режимом сушіння називається розклад стану сушильного агенту в процесі сушіння. Раціональний режим сушіння повинен забезпечити мінімальну тривалість процесу при збереженні якості матеріалу.

При сушінні пиломатеріалів порушення їх цілісності недопустимо, тому треба створити такі умови обробки, щоб величина внутрішній напружень не перебільшувала границі міцності. На початку процесу для цього необхідно забезпечити малу величину перепаду вологості (Wмн - Wпов), для чого застосовують режими з високою ступеню насиченості φ сушильного агента. По мірі висихання деревини величину φ необхідно знижувати, щоб досягти необхідної кінцевої вологості деревини. Температуру середовища доцільно підвищити в кінці процесу – це інтенсифікує процес і не сприятиме зниженню міцності деревини, тому що остання матиме вже понижену вологість.

Для порівняння між собою різних режимів сушіння пиломатеріалів використовують три критерії: жорсткості, ефективності та безпеки.

Критерій жорсткості характеризує інтенсивність випаровування вологи в сушильний агент. Більш жорстким вважається той режим, що забезпечує більш інтенсивне випаровування вологи. Жорсткість режиму визначається параметрами сушильного агента і вологістю матеріалу, оскільки при рівних зовнішній умовах інтенсивність випаровування зменшується із зниженням вологості деревини.

Критерій ефективності характеризується тривалістю сушіння певного матеріала при заданому режимі. Ефективність одного режиму порівняно з іншим оцінюється відношенням тривалості процесів.

Критерій безпеки визначає наскільки даний режим запобігає руйнуванню деревини під дією внутрішній напружень. Його величина оцінюється відношення границі міцності деревини до максимальних напружень в ній:

Б = σпр /σмакс.

Якщо критерій Б >1 - режим безпечний; а при Б<=1 – деревина буде розтріскуватися.

Критерій Б м.б. розрахований: знайдені розрахунковим методом напруження співставляють з границею міцності на розтяг деревини в той момент часу і в тій зоні дошки де вони максимальні, а саме на початку процесу – на поверхні, а в кінці процесу – в центрі.

Для сушіння шпона та подрібненої деревини застосовують інші режими. Технологія подальшого використання цих матеріалів допускає розтріскування. Тому режими в цьому випадку повинні забезпечувати тільки максимальну інтенсифікацію процесу при збереженні хімічних властивостей та мікроструктури деревини. Використовуються високотемпературні режими (200-300С) за принципом зниження рівня температури протягом процесу. На початку процесу при наявності в деревині вільної вологи температура матеріалу залишається на рівні 100С і ніяких хімічних змін не відбувається. По мірі зниження вологості температура деревини наближується до температури середовища і, для запобігання хімічних змін і запалювання матеріалу, температуру сушіння знижують.