Valcinės džiovyklos: konstrukcija, veikimo principas ir panaudojimas

Tikslas: Išanalizuoti ir aprašyti valcinio džiovintuvo konstrukciją, veikimo principą, jo panaudojimo sritis.

Uždaviniai: Išsiaiškinti kaip veikia valcinės džiovyklos. Išsiaiškinti pagrindinius konstrukcinius parametrus. Rasti jos panaudojimo sritis. Sužinoti šio įrenginio privalumus bei trūkumus.

Šviežiai kirsta ar pjaustyta mediena yra tik žaliava, kuri pasidaro vertinga konstrukcine medžiaga tik pašalinus iš jos didžiąją dalį drėgmės, t.y. ją išdžiovinus. Mediena turi būti džiovinama iki taip vadinamo pusiausvyrinio drėgnio, atitinkančio jos eksploatavimo sąlygas. Gaminiai ir konstrukcijos, pagaminti iš nedžiovintos ar nekokybiškai išdžiovintos medienos yra nekokybiški, nes eksploatuojami sausoje aplinkoje keičia matmenis, supleišėja sujungimai, o drėgnoje aplinkoje - apnikami spalvinančių pelėsių, o vėliau ir medieną ardančių grybų. Grybai medienoje veisiasi, kai jos temperatūra yra nuo 5 iki 50 °C, o jos drėgnis didesnis nei 22-23%. Todėl jau nuo seno padarinė konstrukcinė mediena buvo džiovinama: seniausiais laikais tik natūraliu atmosferiniu būdu, vėliau ir atmosferiniu ir dirbtiniu - specialiose džiovyklose esant natūraliai, o vėliau priverstinei oro cirkuliacijai.

Medienos džiovinimas yra sudėtingas fizinis procesas, kurį apibūdina šilumos ir masės mainai medienoje ir ją džiovinant supančioje aplinkoje. Medienos džiovinimo kokybė, ekonomiškumas ir trukmė priklauso nuo daugelio veiksnių: medienos charakteristikų - biologinės rūšies, sortimentų skerspjūvio matmenų, pradinio ir galutinio drėgnio, medienos tankio ir sandaros (metinių rievių storio, įvijumo ir kt.), džiovinimo kameros ir taikomos technologijos charakteristikų - džiovinimo agento (oro) temperatūros, drėgnio, judėjimo greičio ir jų tolygumo džiovinamos medienos rietuvėse, oro parametrų keitimo manevringumo (kaloriferių, oro cirkuliacinių įrengimų, drėkinimo purkštukų ar perforuotų vamzdžių, šviežio oro įleidimo ir panaudoto oro išleidimo įrangos ar drėgmės kondensavimo iš oro aparatų našumo ir galios).

Vykstant mokslo techninei pažangai, vis giliau tiriant medienos savybes ir džiovinimo būdus, šiandien žymiai patobulinta džiovinimo technika ir technologija (nuo amatininkiškos savaeigės iki automatiškai valdomo kompiuterizuoto džiovinimo). Pjautinė mediena seniau ir dabar dažniausiai yra džiovinama atmosferiniame slėgyje konvekciniu būdu. Paskutiniaisiais dešimtmečiais nemažai medienos išdžiovinama vakuominiu, t.y. mažesniame už atmosferinį slėgyje būdu. Konvekcinės džiovyklos gali būti ventiliacinės, t.y. kitos pjautinės medienos džiovinimo būdai (kondukcinis, hidrofobiniuose skysčiuose, išcentrinis aukštadažnis, mikrobanginis, solarinis) dėl sudėtingumo, brangumo, prastos džiovinimo kokybės ar kt.

Dabar yra naudojama daug įvairių konstrukcijų ir jų variantų atmosferinio slėgio konvekcinių ventiliacinių džiovinimo kamerų: pagal atitvaras jos yra stacionarios plytinės, surenkamos skydinės (metaliniio karkaso su šilumine izoliacija); pagal medienos sortimentų pakrovimą - į pakraunamas autokrautuvu sukrovus sortimentus į paketus (1 pav. ir 3 pav. b) ir pakraunamas bėginiu transportu, sukrovus sortimentus į rietuves ant vežimėlių (2 pav. ir 3 pav., a). Bėginiu transportu kameros pakraunamos iš galo per varstomas duris, o autokrautuvu - iš šono per pakeliamas ir nustumiamas duris. Šiose periodinėse kamerose oro cirkuliacija būna vertikali skersinė (1 pav., 2 pav.) ir horizontali skersinė (3 pav., a ir b). Kiekvienas iš šių variantų turi privalumų: esant vertikaliai, skersinei cirkuliacijai, kameros užima mažiau ploto, šios kameros gali būti didesnės, o esant horizontaliai skersinei - jos yra žemesnės, be to šiuo atveju cirkuliuojamas oras tolygiai paskirsto kameros aukščio atžvilgiu, kai džiovinama neapipjauta mediena, patogiau jas remontuoti. Džiovinimo kokybė ir ekonomiškumas abiejų variantų kamerose yra panašūs.

Paskutiniųjų dešimtmečių laikotarpiu užsienio šalyse, o dabar ir Lietuvoje pradėta medieną džiovinti kondensacinėse džiovyklose. Šiose džiovyklose galima medieną džiovinti taikant uždarą oro cirkuliacinį ciklą. Iš rietuvių siurbiamas drėgnas oras praeina šaldymo agento garintuvą, kuriame ataušinus orą iš jo sukondensuojama didesnioji dalis drėgmės, kuri paskui išleidžiama iš kameros, o oras šiek tiek pašildomas šaldymo agento kondensatoriuje, o po to kaloriferyje ir vėl juda per medienos rietuves ir išgarina bei sugeria drėgmę. Tačiau, kai kuriose kondensacinėse džiovyklose, kad palengvinti garintuvo - aušintuvo apkrovą, yra įrengti šviežio oro įleidimo bei panaudoto oro išleidimo kanalai ir dalis drėgmės pašalinama ventiliavimo principu. Šilumos panaudojimo požiūriu kondensacinės džiovyklos yra apie 20% ekonomiškėsnės už ventiliacines, nes nereikia šildyti šviežiai įleidžiamo oro, o dalą slaptosios drėgmės kondensavimosi šilumos garintuve, oras atgauna kondensatoriuje. Džiovinimo kokybė yra gera, nes džiovinama palyginus neaukštoje temperatūroje 25-60 °C (kai šaldymo agentu naudojamas freonas ir kiti organiniai šaldikliai, pavyzdžiui tetrafluoretanas). Tačiau mediena džiūsta apie 2-3 kartus ilgiau, negu konvekcinėse ventiliacinėse džiovyklose. Be to vakarų Europos gaminamose kondensacinėse džiovyklose naudojami elektriniai kaloriferiai, todėl džiovinimo savikaina yra apie 30% didesnė negu džiovinant ventiliacinėse kamerose. Kondensacines džiovykles gamina italų Comak firma, Lietuvoje eksploatuojamos švediškos HG-500, amerikietiškos Nyle Corporation, rusiškos MAC, vokiškos Brunner-Hildrbrand ir kt. UAB „Lietmedis“ vietoje elektrinio kaloriferio įrengė karštu vandeniu šildomą kaloriferį, o vietoj freono aušinimo agentu naudoja šaltą vandenį, todėl šiose džiovyklose galima orą įšildyti iki 65-75 °C ir sumažėja elektros energijos sąnaudos.

Vakuuminese džiovyklose mediena džiovinama praretintame ore (absoliutinis slėgis nuo 5000 Pa iki 20 000 Pa) žemoje 45-60 °C temperatūroje. Kartais slėgis šiose džiovyklose būna ir didesnis. Naudojama trijų variantų vakuumines džiovyklos: cikliškai veikiančios, kondukcinės kontaktinės ir dielektrinės. Cikliškai veikiančiose džiovyklose, pakrovus į džiovyklą medieną ir paleidus ventiliatorių, pradžioje pašildoma sočiu garu ar labai drėgnu oru, o po to, sudarius vakuumą, džiovinama. Tai kartojama keletą kartų. Kondukcinėse džiovyklose palaikomas pastovus vakuumas, o medienai šilumą perduoda garu ir karštu vandeniu šildomos plokštės. Dielektrinėse džiovyklose taip pat yra pastovus vakuumas, o šilumą generuoja medienoje aukštojo dažnio elektros srovės generatorius. Vandens garai iš džiovyklos dažniausiai pašalinami vakuominiu siurbliu, bet daugelyje džiovyklų yra aušinimo elementai, kurie atauština ir sukondensuoja dalį susidariusių garų ir jie periodiškai išleidžiami į lauką. Vakuuminese džiovyklose mediena džiūsta greitai ir kokybiškai. Cikliškai veikiančiose džiovyklose mediena džiūsta 2-3 kartus, kondensacinėse 3-4, o dielektrinėse 10-12 kartų greičiau negu konvekcinėse atmosferinio slėgio kamerose. Cikliškai veikiančias džiovyklas gamina japonų firma „Mayckawa Trading“, Vokietijoje - „Knovenagel“, Italijoje „Masppel“, EMV, kai kurios Prancūzijos firmos. Kondensacines vakuumines džiovyklas gamina italų firma „Gigomak Lebe“, ES Junior, vokiečių „Bruner-Hildebrand“, „Sigma“. Rusijoje gaminamos džiovyklos KNS.

Aukštadažnis džiovinimas būna taikomas ir atmosferinio slėgio kamerose. Tuomet dalį šilumos tiekia konvekciniu būdu šildymo įrenginiai, o kitą - aukštadažnis generatorius. JAV, Rusijoje ir kitose šalyse laboratorinėse ir pusiau gamybinėse sąlygose yra bandoma medieną džiovinti taikant superaukšto dažnio elektros srovės generatorius - magnetronus (mikrobanginis džiovinimas). Džiovinant šiuo būdu mediena labai greitai džiūsta (10-15 kartų greičiau negu kameriniu būdu), bet sunaudojama daug elektros energijos (mažas įrenginio naudingumo koeficientas), galima džiovinti mažą medienos kubatūrą, nes mikrobangos judėdamos po rietuvę greitai gęsta ir mediena netolygiai džiūsta. Dėl šių priežasčių metodas plačiai nenaudojamas.

Matome, kad mediena gali būti džiovinama įvairiais būdais. Kiekvienas iš jų turi savų teigiamybių ir trūkumų. Šiuo metu ir artimiausioje ateityje kaip racionaliausias (pagal ekonomiškumą ir džiovinimo kokybę) dažniausiai yra naudojamas konvekcinis ventiliacinis kamerinis džiovinimas. Kamerose turi būti taikomas distancinis oro temperatūros ir santykinio drėgnio, medienos drėgnio kontroliavimas bei reguliavimas ir kompiuterinis valdymas. Medienos sortimentų apsaugai nuo skilinėjimo galima sortimentų galus dengti hidroizoliaciniu užtepu, o sortimentų paviršius - hidroskopinių medžiagų ir kt. tirpalais.

Atmosferinė vienvalcė džiovykla, skirta pastos konsistencijos medžiagoms tuo pačiu metu džiovinti ir formuoti. Džiovyklą sudaro ritinys, kurį iš vidaus šildo 0,2-0,8 MPa slėgio garai. Ritinio paviršius įkaista iki 120-150 °C.

Valcinės džiovyklos naudojimas

• Maistas: Džiovinamos įvairios maisto produktų masės, pavyzdžiui, vaisių, daržovių, grūdų košės, pienas.
• Mediena: Nors tai nėra pagrindinė valcinių džiovyklų paskirtis, kai kuriais atvejais jos gali būti naudojamos plonų medienos lakštų ar drožlių džiovinimui.
• Skysti produktai: Tai gali būti cheminiai junginiai, farmacinių preparatų komponentai ar kitos skystos medžiagos, kurias reikia suformuoti ir išdžiovinti.

Privalumai:

• Didelis našumas.
• Galimybė vienu metu džiovinti ir formuoti produktą.
• Tinka įvairių konsistencijų medžiagoms.
• Santykinai greitas džiovinimo procesas.

Trūkumai:

• Gali būti sudėtinga pasiekti labai žemą drėgmės lygį.
• Reikalauja specifinių eksploatavimo sąlygų ir priežiūros.
• Nėra universaliausias sprendimas visų tipų medienai.

tags: #medienos #dziovyklos #valdiklis