Automatic control system for wood drying kiln

Сайт для тех, кто решил построить сушильную камеру для древесины своими руками.

На сайте кратко изложена информация, полученная в результате многолетнего опыта создания и модернизации сушильных камер для древесины, которая была использована при создании автоматики для сушильных камер с режимом гибкой технологии.

Сушильные камеры для древесины

Для начала приведу две схемы сушильной камеры.

На первом рисунке приведена схема с реверсивными вентиляторами. Схема широко распространена, хорошо работает, не раз описывалась в различных статьях, поэтому останавливаться на ней не будем.

Drying Kiln

Рассмотрим особенности схемы сушильной камеры, приведенной на втором рисунке.
Схема позволяет применить готовый контейнер с небольшой площадью поперечного сечения (отсутствует второй потолок). Роль второго потолка выполняет тележка или настил.
Двигатель вентилятора (вентилятор - улитка) обычный, а не тропического исполнения, как в первом случае.
Каркас сушильной камеры по сути не является несущей конструкцией, поэтому гораздо легче и дешевле.
Недостаток - необходимость подбора угла наклона отсекателей воздушного потока для камер различного размера для получения равномерного распределения воздушного потока по всей укладке.

Drying Kiln 1 Drying Kiln 2

1. Корпус с теплоизоляцией.
2. Тележка.
3. Укладка.
4. Колеса тележки на рельсах.
5. Улитка.
6. Двигатель улитки.
7. Отсекатели воздушного потока (на первом рисунке не показаны).
8. Отсекатели воздушного потока.
9. Отсекатели воздушного потока (на первом рисунке не показаны).

Управление процессом сушки древесины

Для того, чтобы успешно осуществлять сушку древесины, рассмотрим некоторые основные понятия и принципы управления процессом сушки древесины.

Eq Humidity

Равновесная влажность воздуха - это равновесная влажность, которую приобретет древесина, находящаяся в этом воздухе.
Например, если влажность древесины 30%, а равновесная влажность воздуха 15%, то древесина высохнет до 15% и остановится.
Если влажность древесины 8%, а равновесная влажность воздуха 15%, то древесина наберет влажность 15% и остановится.

Градиент сушки - это отношение влажности древесины к равновесной влажности воздуха.
Например, если влажность древесины 30%, а равновесная влажность воздуха 15%, то градиент сушки 2.
Градиент сушки - один из основных параметров, влияющих на скорость и качество сушки.

На графике показана зависимость равновесной влажности воздуха (15 и 18)% от его температуры и относительной влажности.
Хорошо видно, что одну и ту же равновесную влажность воздуха можно получить при различных его параметрах.
Например, равновесную влажность 15% можно получить и при температуре 65° и влажности 85% , и при температуре 40° и влажности 80%.

Теперь рассмотрим два метода управления процессом сушки древесины.

Метод 1.
Исходя из выбранной технологии автоматика сушильной камеры поддерживает нужную температуру и влажность воздуха независимо друг от друга.
Тогда при недостаточной температуре градиент сушки уменьшается и скорость сушки замедляется, при избыточной градиент растет и качество ухудшается.
Еще более резкая зависимость скорости и качества сушки древесины от влажности воздуха в камере. Особенно на первоначальном этапе, когда влажность древесины высокая. Тогда даже при незначительном превышении влажности воздуха скорость сушки резко замедляется, древесина просто "киснет", а при недостаточной влажности серьезно ухудшается качество древесины.

Метод 2.
При втором методе автоматика сушильной камеры кроме температуры и относительной влажности воздуха ориентируется также на равновесную влажность воздуха и на градиент сушки. При этом параметры температура и относительная влажность воздуха в сушильной камере оказываются взаимосвязанными. Недостаток одного из параметров компенсируется изменением другого.

В современных импортных сушильных камерах (и не только в импортных) для определения равновесной влажности воздуха используется специальная тонкая древесная пластинка, которая достаточно быстро приобретает равновесную влажность. Но с не меньшим успехом для этого можно использовать обычный психрометр, определив равновесную влажность по графикам или таблицам, опубликованным в интернете.
Важно понять, что температура и влажность воздуха в камере для сохнущей древесины являются взаимозависимыми параметрами, комплексно влияющими на процесс сушки.

Аэродинамика

Просто несколько эамечаний по поводу аэродинамики.
В литературе встречаются скорости потока воздуха 2 и даже 3 метра в секунду. Не увлекайтесь скоростью потока. Основное назначение вентиляторов - размешать воздух в камере так, чтобы разница температур в различных точках сушильной камеры была минимальна и создать движение воздуха максимально равномерное во всей укладке.
Чем выше скорость потока, тем точнее необходимо соблюдать технологию сушки древесины.
При высокой скорости потока и недостаточной влажности может возникать явление, которое часто называют дублением или цементированием поверхности древесины. Поверхность становится сухой и твердой и процесс сушки останавливается. Для устранения приходится поднимать влажность, чтобы размягчить поверхностный слой.

Термодинамика

Для эффективной сушки древесины совсем не обязательно поддерживать в камере очень высокую температуру. Конечно замечательно, если сушильная камера может поддерживать температуру 70°, но если ваша камера может держать (50-55)°, не огорчайтесь. Для большинства процессов сушки этого будет вполне достаточно.В случае применения второго метода управления процессом сушки древесины роль температуры снижается. Больше внимания уделите регулированию влажности в сушильной камере, так как влажность в этом случае будет оказывать большее влияние на процесс сушки древесины, чем температура.

Практические технологии

При эксплуатации сушильных камер для древесины были опробованы различные технологии сушки.
Мне и большинству деревообработчиков больше всего понравились низко-температурные. Для примера приведу одну из технологий, используемую в современных сушильных камерах.
Порода древесины - сосна. Толщина - 30мм.

Этап 1. Нагрев древесины.
Нагрев до температуры 50°со скоростью 7° в час.

Этап 2. Выдержка.
Выдержка при температуре 50° в течение 5 часов.

Этап 3. Сушка древесины от начальной влажности до влажности 30%.
Температура постоянная 50°.
Равновесная влажность воздуха 16%.

Этап 4. Сушка древесины от влажности 30% до влажности 15%.
Температура растет пропорционально уменьшению влажности древесины от 50° до 60°.
Градиент сушки растет пропорционально уменьшению влажности древесины от 2,7 до 3,3.

Этап 5. Сушка древесины от влажности 15% до влажности 8%.
Температура постоянная 60°.
Градиент сушки постоянный 3,3.

Этап 6. Кондиционирование.
Температура постоянная 60°.
Равновесная влажность воздуха 6%.
Время кондиционирования 13 часов.

Этап 7. Остывание.
Нагреватель - выключен.
Увлажнитель - выключен.

Совсем не обязательно слепо копировать какую-то технологию. Например для сосны 30мм этап кондиционирования обычно никто не проводит, а при достижении конечной влажности прекращается нагрев, закрывается заслонка сброса влажности и начинается процесс остывания.
Если вы изучите основные понятия управления процессом сушки древесины, вы сможете видоизменить любую технологию под свои потребности и возможности вашей сушильной камеры.

Автоматика для сушильных камер

Автоматика для сушильных камер была создана для индивидуальных деревообработчиков и фирм, построивших сушильные камеры для древесины своими руками.

Automatic control system for wood drying kiln

Автоматика для сушки имеет такие свойства:
--- может работать с сушильными камерами самого разного размера и принципа построения с использованием как водяного котла, так и котла с воздушным агентом
--- автоматика для сушильных камер имеет достаточно низкую стоимость
--- работать с ней может персонал со средней квалификацией, не имеющий специальных знаний в области программирования
--- автоматика может управлять любыми внешними устройствами электромеханического и электромагнитного типа
--- проста в подключении и обслуживании

--- автоматика обеспечивает:
-- измерение температуры и влажности воздуха внутри сушильной камеры
-- дистанционное измерение влажности древесины в пяти точках укладки
-- сушку пиломатериалов в автоматическом режиме
-- сушку пиломатериалов в полуавтоматическом режиме
-- выдачу напряжений и сигналов для управления приводами, клапанами и др. внешними устройствами
-- выдачу сигналов для управления работой реверсивных вентиляторов

В автоматическом режиме вы задаете породу, толщину пиломатериала, мягкость технологии, конечную влажность пиломатериала. Породы древесины – сосна, дуб, бук, береза, ель, ясен, липа, ольха, клен, тополь, граб, явор, осина.
Автоматика каждые два часа дистанционно измеряет влажность древесины в различных точках укладки, вычисляет среднюю влажность и будет поддерживать в сушильной камере температуру и влажность, необходимую по технологии. Для режима автомат прошиты итальянские технологии.
Если фактическая температура в камере отличается от необходимой, автоматика компенсирует этот недостаток изменением влажности в сушильной камере по определенному закону. Таким образом, автоматика стремится создать оптимальные условия для сушки по фактической температуре в сушильной камере, если температура, необходимая по технологии, недостижима.

В полуавтоматическом режиме вы сами производите замеры влажности в различных точках укладки и сами задаете необходимую температуру и влажность в сушильной камере для древесины.

Комплект поставки:
-- система автоматики
-- два электронных термометра (сухой и влажный)
-- комплект кабелей для дистанционного измерения влажности древесины (3 или 5 шт)
-- комплект документации на автоматику и подробные инструкции по подключению

Стоимость автоматики: ориентировочная – 400 $, цену уточняйте.
Стоимость электромеханических приводов типа "актуатор" (20 - 25)$ на фирмах Украины.

Фотографии, эскизы, чертежи сушильных камер

При покупке автоматики:
--- консультация по всем вопросам создания и модернизации сушильных камер
--- фотографии и эскизы сушильных камер
--- комплект чертежей сушильной камеры для древесины за дополнительную оплату

Партнерство и сотрудничество

drying chamber 1 drying chamber 2


Республика Молдова г.Кишинев Анатолий.
Профессионально занимается проектированием новых и модернизацией существующих сушильных камер. Шеф-надзор и консультации на всех этапах работ. Помощь при закупках необходимого оборудования.
За последние пять лет нашего партнерства на его счету более пятидесяти сушильных камер.

Украина г.Чернигов Владимир

E-mail: vladimir7900@gmail.com
тел. +380-462-675316
+380-63-8745731
Skype: vladimir79001



Drying chamber