Opšti pojmovi o sušenju

Drvo živog, dubećeg stabla sadrži znatne količine vode u sebi. U zavisnosti od vrste drveta i dela stabla, sadržaj vode može da se kreće u granicama od 40 do preko 200% u odnosu na suvu drvnu materiju. U živom drvetu (stablu) voda je neophodna i ima čisto fiziološki zadatak. Naprotiv, kod oborenog i prerađenog drveta voda i dalje ostaje ali sada sa negativnom ulogom. Negativna uloga vode u prerađenom drvetu ogleda se u sledećem:

Stvara povoljne uslove za razvoj mikroorganizama koji razaraju drvo

Utiče na promene dimenzija Smanjuje mu kvalitet usled pojava pukotina,

vitoperenja i krivljenja Isključuje mogućnost površinske obrade

drveta Povećava mu težinu (poskupljuje mu

transport)

Da bi se drvo moglo upotrebiti za izradu finalnih proizvoda i postigao zadovoljavajući kvalitet gotovog proizvoda, neophodno je da ima odgovarajuću vlažnost; potrebno je smanjiti sadržaj vode u drvetu. Smanjenje vode u drvetu postiže se sušenjem.

Osnovni činioci koji uslovljavaju sušenje drveta su:

Temperatura vazduha Vlažnost vazduha Kretanje ili cirkulacija vazduha

U osnovi razlikujemo dva načina sušenja: prirodno i vaštačko sušenjne.

Kod prirodnog sušenja temperatura, vlažnost i brzina kretanja vazduha zavise od klimatskih uslova sredine u

kojoj se drvo nalazi (sušenje drveta na slobodnom prostoru).

Kada drvo sušimo u zatvorenoj prostoriji i pri tome po želji regulišemo temperaturu, vlažnost i brzinu kretanja vazduha, pomoću naročito za to ugrađene instalacije, onda imamo veštačko sušenje drveta.

Veštačko sušenje drveta ima široku primenu u drvnoj industriji. U odnosu na prirodno sušenje, veštačko sušenje ima sledeće prednosti:

Trajanje sušenja drveta do željenog procenta vlage znatno se ubrzava (od nekoliko godina ili meseci kod prirodnog sušenja, na nekoliko dana ili časova kod veštačkog sušenja)

Smanjuje se potreban prostor za uskladištenje rezane građe

Smanjuje se opasnost od napada insekata i gljiva

Može se postići niži procenat vlage Obezbeđuje se standardni kvalitet gotovih

proizvoda Smanjuje se vezivanje novčanih sredstava a

postiže se brži obrt kapitala

Potrebno je napomenuti da podela na “prirodno” i “veštačko” sušenje drveta nema opravdanja i da se može uzeti samo uslovno. Ustvari, sušenja drveta toplim vazduhom u sušarama, ne rezlikuje se po osnovnim činiocima sušenja od sušenja na otvorenom prostoru. U oba slučaja osnovni činiosi sušenja su isti (temperatura, relativna vlaga i cirkulacija vazduha, pa prema tome, sušenje drveta na otvorenom prostoru nije ništa “prirodnije” od sušenja drveta u sušarama. U oba slučaja primenjuje se određena tehnika sušenja (slaganje drveta u složaj, odvajanje redova letvicama, oblikovanje složaja i dr.), za razliku od mehaničkog sušenja gde se

odstranjivanje vode vrši pod dejstvom mehaničkih sila (centrifugiranjem ili presovanjem). Tako npr. centrifugiranjem se može odstraniti jedan deo vode iz drveta pod dejstvom centrifugalne sile ili se može presovanjem u hidrauličnoj presi istisnuti jedan deo vode (presovanjem iverja).

Sušenje drveta toplim vazduhom u sušarama je najviše primenjiv način sušenja u proizvodnji finalnih proizvoda od drveta dok se drugi načini (sušenja u vakumu, sešenje visokofrekfentnom strujom, hemijsko sušenje i dr.) znatno manje primenjuje i nalaze u fazi intenzivnog labartorijskog ispitivanja.

Sušenje drveta na slobodnom prostoru može imati još primenu u strugarama. U ovom slučaju drvo se suši do “komercijalne suvoće”, tj. od 25 do 30% vlage. Kako je procenat vlage prirodno osušenog drveta previsok za izradu finalnih drvnih proizvoda to se mora dosušiti u sušarama na odgovarajuđi procenat vlage.

Uređaji za sušenje drveta

Za veštačko sušenje rezane građe koriste se posebno opremljene prostorije koje se nazivaju sušare. Za razliku od sušenja rezane građe na otvorenom prostoru (prirodno sušenje) u ovim prostorijama mogu se prema potrebi održavati temperatura, relativna vlaga i strujanje vazduha.U skladu sa ovim činiocima sušenja, sve sušare moraju imati sledeće uređaje:

Uređaje za zagrevanje vazduha Uređaje za regulisanjne vlage vazduha Uređaje za stvaranje potrebne cirkulacije

vazduha

Za sušenje rezane građe u industriji koriste se sušare rezličitih konstruktivnih rešenja. Razvoj nauke o sušenju drveta uslovio je pojavu različitih tipova sušara i metoda sušenja. Od velikog broja tipova sušara koje se koriste u industriji, konkurenciju su mogle da izdrže samo sušare koje se odlikuju jednostavnošću konstrukcije i koje omogućavaju lako, kvalitetno i ekonomično sušenje drveta.

Potrebno je naglasiti da do danas nije konstruisana univerzalna sušara koja bi podjednako uspešno sušila sve vrste drveta (meko i tvrdo drvo) i sve drvne sortimente. Sušara u kojoj se veoma uspešno suši četinarsko drvo moše biti potpuno neprikladan za sušenje hrastove rezane građe ili drugih lišćara. Isto tako, sušara za sušenje sirovog drveta razlikuje se od sušare za sušenje vazdušno osušenog drveta. Slično tome, sušare za sušenje rezane građe namenjene za proizvodnju ambalaže razlikuju se od sušare za sušenje rezane građe namenjene proizvodnji finalnih drvnih proizvoda.

Izbor tipa i veličine sušare ogređuje se u svakom konkretnom slučaju u zavisnosti od vrste drveta, namene, potrebnog kvaliteta i kapaciteta sušenja. Dobra sušara treba da osigura kvalitetno, brzo i ekonomično sušenje.

Nosioci toplote potrebne za sušenje

Za sušenje rezane građe kao nosioc toplote može da se koristi vodena para proizvedena u parnom kotlu, ili dimni gasovi dobijeni sagorevanjem drveta. U prvom slučaju vodena para struji kroz čelične cevi, dospeva u grejna tela i preko grejnih tela odaje toplotu okolnom vazduhu.

U drugom slučaju dimni gasovi prolaze kroz posebne kanale i na taj način dovode toplotu do drveta. Zagrejan vazduh ili smeša dimnih gasova i vazduha, nazivaju se sredstva sušenja ili agens sušenja.

Prema sredstvu sušenja sušare se dele na:

Sušare u kojima je sredstvo sušenja zagrejan vazduh

Sušare u kojima je sredstvo sušenja smeša vazduha i dimnih gasova

Prva grupa sušara u praksi nazivaju se parne sušare. One se danas najviše koriste. Sušare sa dimnim gasovima danas nemaju praktičnu primenu u industriji.

Grejna tela

Vodena para odaje svoju toplotu i zagreva sušare posredstvom grejnih tela. Grejna tela mogu biti izgrađena od glatkih cevi, konvektora ili kompaktnih kalorifera, ili rebrastih cevi. Na osnovu empirijskih podataka uzima se da za 1 m3 unutrašnje zapremine sušare treba 2 do 3 m2 ogrevne površine grejnih tela. Ova površina grejnih tela mora za 3 časa da zagreje vazduh u sušari od 20 na 90 0C.

Grejna tela izgrađena od cevi prečnika 1 do 2 `` postavljaju se sa padom u smeru toka pare od 5 do 10%, kako bi kondenzat nesmetano mogao da otiče. Da bi se povećala ogrevna površina, preko glatkih cevi navlači se spiralna traka lima (lamela) ili su cevi izlivene sa rebrima (sl. 1).

sl. 1. Rebraste cevi

Lamelne cevi su ekonomičnije ali se teže čiste i održavaju od glatkih cevi. Nedostatak čeličnih cevi je u tome što veoma brzo propadaju od korozije. Za zaštitu od korozije vrši se premazivanje cevi asfaltnim lakom, šija je temperatura topljenja znatno iznad temperature vodene

pare. U novije vreme rebraste cevi se izrađuju od specijalne legure otporne ili se koriste aluminijumske cevi.

Da bi grejna tela zauzimala što manje prostora i povećala se grejna površina, izrađuju se u obliku kompaktnih kalolifera (sl. 2). Kompaktni kaloliferi se izrađuju od velikog broja cevi malog prečnika, na kojima su postavljene lamele radi povećanja ogrevne površine. Sve ove cevi smeštene su u jedan paket uokviren čeličnim ramom.

sl. 2. Kompaktni lamelni kalolifer

Pri postevljanju ovih kalolifera mora se dati potreban pad kako bi se obezbedilo normalno uklanjanje kondezata. U protivnom, deo kondezata ostaje blokiran u kaloriferu i na taj način smanjuje se ili potpuno onemogućuje odvajanje toplote.

Primena kompaktnih kalolifera ima nedostatak u tome što se prostor između lamela ubrzo napuni strugotinom i drugom nečistoćom. Na taj način otežava se prolaz vazduha a time i njegovo zagrevanje. U ne dostatak se ubraja i kratak vek trajanja kalolifera, naročito kod sušenja hrastovine i bukovine.

Potrebno je napomenuti da je, bez obzira na vrstu grejnog tela, odvajanje toplote utoliko veće ukoliko je veći pritisak pare i brža cirkulacija vazduha.

Pri postavljanju grejnoh tela treba obratiti pažnju da se grejna tela podele u grupe, sa posebnim dovodom grejnog fluida, sa posebnim kontrolnim ventilima i odvodom kondezata. Na taj način moguće je pojedine grejne grupe, prema potrebi, uključiti lil isključiti, sto zavisi od toga da li želimo poveđanje ili smanjenje temperature u sušari.

Sistem za regulisanje i merenje temperature i relativne vlage vazduha

Pravilno sprovođenje režima sušenja ne može se zamisliti bez stalne kontrole temperature i relativne vlage vazduha. Za ovu svrhu se koriste različiti instrumenti. Sve ove instrumente možemo uslovno grupisati u dve osnovne grupe. Prva grupa obuhvata električne uređaje, dok druga grupa obuhvata instrumente sa termopatronama.

Električni instrumenti se kod nas retko koriste te o njima neće biti govora.

Instrumenti sa termopatronama mogu se svrstati u tri grupe:

Instrumenti koji pokazuju temperaturu suvog i vlažnog termometra na izvesnoj udaljenosti (daljinski psihrometri – indikatori)

Instrumenti koji registruju temperaturu suvog i vlažnog termometra ili regulatori

Instrumenti koji kontrolišu i održavaju željenu temperaturu suvog i vlažnog termometra (registrirajući regulatori i kontroleri)

Daljinski psihrometar

Daljinski psihrometar se sastoji ot termopatrone, savitljivog kapilarnog voda i spiralne opruge koja pokreće kazaljku. Na kružnoj temperaturnoj skali kazaljka pokazuje temperaturu.

Daljinski psihrometri retko se koriste te se neće detaljnije opisati.

Registrirajući psihrometri ili registratori

Regstratori se sastoje od dve termopatrone (suva i vlažna), kapilarnih vodova, spiralnih opruga i pisača. U suštini ovde postoje dva sistema. Svaki sistem čini jedinstvenu celinu. Jedan sistem služi za merenje temperature suve termopatrone a drugi za merenje temperature mokre patrone.

Postoji više vrsta registratora. Oni se međusobno uglavnom razlikuju prema sredstvima koja se koriste za punjenje termopatrona i kapilarnog voda. Razlikujemo sledeće vrste registratora:

Ispunjene živom Ispunjene azotom Ispunjene lako isparljivom tečnošću (eter,

metilhlorid ili toluen)

Najviše se u upotrebi registratori napunjeni lako isparljivom tečnostima. Rade na principu promene pritiska. Promene u temperaturi izazivaju promene pritiska zasićene pare u termopatroni a sve se promene, preko kapilarnog voda, prenose na spiralnu oprugu koja pokreće kazaljku sa pisačem. Pisač registruje promene temperature na papiru. Papir je kružnog oblika i okreće se pomoću posebnog satnog mehanizma. U upotrebi su papiri za 7 dana rada sušare. Svaki dan je podeljen na 24 časa, tako da se u svakom času registruje promena temperature. Jedan pisač registruje promene temperature suve patrone a drugi vlažne termopatrone.

Regulatori ili kontroleri

Pored delova koje imaju registratori, regulatori imaju poseban termostatski uređaj kojim se reguliše i održava temperatura suvog i vlažnog termometra u sušari.

Termostat može da dejstvuje pomoću električne struje, pritisak vodene pare, sabijenog vazduha ili pomoću pritiska vode.

Često se koriste termostati koji imaju sledeće glavne delova:

Kapilarnu cev (k)

Patronu sa lako isparljivom tečnošću (p) Kutijastu oprugu (o) Oprugu za otvaranje i zatvaranje parnog ventila

(s)

Princip rada kontrolnog sistema je veoma jednostavan. Kada se poveća temperatura u sušari, reaguje termopatrona (p) prenoseći pritisak kroz kapilarnu cev (k) do kutijaste opruge (o). Pritisak podiže gornji deo kutijaste opruge na kome je vijak (z) sa polugom (l). Iz cevi (a) pod dejstvom poluge (l) omogućen je protok sabijenog vazduha kroz cev (f) u komoru (h). Pritisak deluje na membranu (m) koja prenosi pritisak na spiralnu oprugu (s) a na taj način i na vreteno vratila (v). Vreteno se spušta a time se zatvara dovod pare. Vodena para više ne ulazi u grejna telai vazduh u sušari se hladi. Kada se temperatura smanji, nestaje obrnuto delovanje termometra.

Shematski princip rada termostatskog uređaja

Regulatorima se može regulisati i vlaga vazduha u sušari.Regulatori marke ”Foxboro” imaju priključke za regulisanje temperature vazduha u sušari, za navlaživanje vazduha, za otvaranje i zatvaranje priklopaca u cilju

izmene vazduha.Na taj način, primenom ovog regulatora, automatski se reguliše klima u sušari. Ovi regulatori vrše i registrovanje podataka te se nazivaju zajedničkim imenom registrirajući kontroleri.

Postoji više načina automatskog regulisanja klime u sušari.

Odlučujuća uloga za izbor najpovoljnijeg načina imaju sledeći kriterijum:

a) Vrsta drveta koja se suši i koliko je velik rizik pri sušenju

b) Kakvi se zahtevi postavljaju u pogledu kvaliteta osušenog drveta?

c) Da li se uvek suši ista vrsta i debljina drveta?d) Način regulisanja rada sušaree) Da li je ekonomski opravdano korišćenje visoke

elektronike za regulisanje rada sušare?

Primenom regulacione automatike,koja se upravlja mikroprocesorima, omogućeno je samo pomođu jednog uređaja, istovremeno sušenje u različitim komorama sa različitim ražimima sušenja. Prednost se ogleda u tome što mikropocesori (mali digitalni računari koji mogu da se programiraju) za veoma kratko vreme sigurno mog da daju optimalne podatke za sušenje drveta. Kod regulisanja koja se upravljaju mikroprocesorima moguće je raditi i bez korišćenja mernih elektroda u drvetu. Posle sprovedenog sušenja određene vrste drveta, svi podaci, bitni za sušenje, memorišu se u poseban uređaj i ponovo koriste kao regulacione komande kod narednih sušenja. Na ovaj način štedi se vreme i obezbeđuje kvalitetno sušenje.

Pomoću mikroprocesora se izračunava vreme sušenja i ono se može videti na računaru. Sve korekture u toku sušenja pokazuju se na računaru.

Način automatskog regulisanja dat je u uputstvu za svaku konkretnu sušaru. Sušioničar ima obavezu da se upozna sa načinom rukovanja mikroprocesorima i u svemu da se pridržava uputstvu proizvođača.

Instalisanje instrumenata i termopatrona

Prilikom montaže instrumenata mora se obratiti pažnja na izbor mesta za postavljanje. Instrumenti ne smeju biti izloženi potresima i vlazi. Previsoka temperatura isto tako šteti instrumentima. Treba obratiti pašnju na mogućnost oštećenja kapilarnih cevi. Da se cevi ne zgnječe, kod postavljanja kapilarnih cevi, poluprečnik krivine ne sme biti manji od 100 mm. Cevi za dovod sabijenog vazduha postavljaju se sa padom od 2% u smeru kretanja vazduha.

Da bi se sprčio ulaz načistoće, voda ili ulje u instrumente, svi priključci se izvode na gornjoj strani dovodne cevi, tj. Instrument je iznad dovodnih cevi. U cilju uklanjanja ulja, vode i druge nečistoće postavlja se filter. Filter se čisti najmanje jednom mesečno. Ventil na filteru mora se jednom dnevo otvoriri radi uklanjanja nečistoće.

Shematski prikaz priključne cevi za dovod vazduha u kotrolere

Pri izboru mesta za postavljanje termopatrona vodi se rašuna da termopatrona bude smeštena u najtoplijoj zoni sušare. Na taj način može se na vreme onemogućiti razvoj previsokih temperatura. U slučaju da nije moguće postaviti termopatronu u najtoplijoj zoni sušare, postupa se na sledeći način: izmeri se temperaturna razlika najtoplije zone i mesta gde će se termopatrona postaviti a zatim se istrument podesi uzimajući u obzir ovu razliku. Na primer, ako je izabranim režimom određena maksimalna temperatura 780 a razlika najtoplije zone u sušari i mesta

gde će se termopatrona biti postavljena iznosi 80C, instrument se podesi na temperaturu:

780 - 80 = 700 a ne na 780C. Ovako velika temperaturna razlika u

sušari sada neće štetiti rezanoj građi koja se suši; samo će sušenje biti sporije.

Termopatrone treba postaviti paralelno sa dužim zidom sušare ili upravno na zid, ali najmanje na 10 do 15 cm udaljene od ovog zida. Na taj način se sprečava uticaj temperature zida. Termopatrone ne treba postaviti u blizini grejnih tela ili cevi za navlaživanje. Isto tako mora se sprečiti navlaživanje termopatrone od kondezata koji se obrazuje u sušari prilikom rada sušare.

Suva termopatrona se postavlja iznad vlažne, kako bi se sprečilo njeno vlaženje. Većina kontrolera ima po dve suve termopatrone. Jedna termopatrona se postavlaj na ulaznoj strani a druge na izlaznoj strani vazduha u složaj. Obe termopatrone funkcionišu kao jedinstveni sistem.

Vlažna termopatrona je obmotana fitiljem koji se mora stalno vlažiti. U tom cilju jedan kraj fitilja je zaronjen u sud sa destilovanom vodom. Mora se obratiti pažnja da u sudu bude uvek dovoljno vode. Voda mora biti čist a fitilj ne sme biti zamašćen. Fitilj treba menjati najmanje dav puta mesečno.

Razlika između suve i vlažne termopatrone je samo u tome što je vlažna termopatrona zaštićena od korozije nekim zaštitnim premazom. Kao zaštita od korozije koristi se prevlaka od srebra ili je površina platinizirana.