Сушка в поле высокой частоты (ТВЧ)

Известное физическое явление движения влаги под влиянием перепада температур (термодиффузия) побудило разработать метод внутреннего нагрева материала и применить его для процесса сушки древесины. Это метод сушки древесины в электромагнитном поле токов высокой частоты (ТВЧ). Прогрев древесины происходит по всей толще материала, находящегося в поле, но тепловые потери на поверхности (при испарении поверхность охлаждается) вызывают снижение температуры, в результате чего в материале возникает перепад температур, способствующий продвижению влаги из центра сортимента к поверхности.

При сушке в поле ТВЧ древесина помещается между двумя пластинами-сетками (рис. 4), которые являются электродами колебательного контура высокой частоты. Между пластинами возникает переменное электрическое поле. Частота изменения знака этого поля и напряжение на пластинах зависят от электрических характеристик генератора. Частые перемены знака электрического поля вызывают в древесине диэлектрические потери, приводящие к нагреву всего объема материала. Иного воздействия на древесину, кроме теплового, токи ТВЧ не оказывают. При сушке ТВЧ тепло образуется (генерируется) внутри самого материала. Прогрев древесины по всей толщине происходит одновременно. Эго важно для обеспечения равномерности сушки сортимента по всему объему.

Для сушки древесины целесообразно применение генератора средневолнового диапазона (длина волны от 100 до 1000 м, частота f- от 3x10* до ЗхЮ5 Гц). При использовании более коротких волн КПД генератора значительно уменьшается. Источником тока высокой частоты при сушке служат специальные электронные .лампы. Генераторы могут выполняться по двум схемам: с рабочим (сушильным) конденсатором в первичном или вторичном контуре. Когда сушильный конденсатор является частью анодного колебательного контура (рис. 4А), схема более проста и дает более высокий КПД, но настройка генератора при этом затруднительна вследствие изменяющейся в процессе сушки емкости конденсатора. Во втором случае (рис 4Б) помещенный во вторичном контуре сушильный конденсатор связан с анодным контуром лишь индуктивной связью, КПД при этом ниже.

На рис 5 представлены схемы сушильных камер с нагревом древесины токами высокой частоты. На рис. 5А показан вариант сушильного конденсатора с вертикальным расположением трех электродов. Штабель пиломатериалов формируют на тележке с промежутком посередине 150-250 мм. Штабель закатывается в сушильную камеру, и электроды размещают с боков и в середине штабеля. Электроды не касаются материала, поэтому такой способ сушки называется бесконтактным.

Другой способ размещения электродов показан на рис. 5Б. Это контактный способ горизонтального размещения электродов. Пиломатериалы в один или несколько рядов помещают между электродами. После загрузки в сушильную камеру электроды подключают к шинам. На рис 5В представлен еще один вариант расположения двух горизонтальных электродов. Верхний электрод подвижный и может быть или в контакте с материалом, или поднят электродвигателем. Это наиболее удачный вариант генератора, потому что его можно легко и удобно настраивать при изменяющейся емкости сушильного конденсатора в процессе сушки. Недостаток в том, что высота штабеля не может быть больше 600-700 мм; это предел для расстояний между электродами при любом варианте их расположения. С точки зрения равномерности сушки лучшие результаты получаются при расположении электродов через каждый ряд высушиваемых пиломатериалов. При развитии сушки древесины возник комбинированный способ сушки (рис. 5Г), при котором используется вентиляционное и паровое оборудование.

Благодаря положительному градиенту температур и избыточному давлению внутри древесины продолжительность сушки в камерах с токами высокой частоты в десятки раз меньше, чем в конвективных камерах. Однако, несмотря на это, данный способ требует дополнительных исследований. Это связано со сложностью применяемого оборудования и большим расходом энергии. Применение способа сушки в поле ТВЧ возможно в ряде случаев, когда необходима быстрая сушка коротких деталей крупного сечения (колодки, ступицы, заготовки небольшого размера и др.), сушка крупных сердцевинных сортиментов, если они не поддаются конвективной сушке без дефектов. Также необходимо проводить дальнейшие исследования метода с использованием ТВЧ в комбинации с другими: в частности, перспективным является способ вакуумно-диэлектрической сушки.Статья составлена на основе Статьи журнала ДЕРЕВО.RU.