Базовая продолжительность Коэффициент режима Коэффициент циркуляции Коэффициент влажности Коэффициент качества Оглавление статьи Таблица 1. Исходная продолжительность сушки пиломатериалов при низкотемпературном процессе (часы) Порода древесины Толщина 25 мм Толщина 32 мм Толщина 40 мм Толщина 50 мм Толщина 60 мм Толщина 75 мм Сосна, ель, пихта, кедр 46 56 70 88 108 146 Лиственница 75 91 114 143 175 - Берёза 60 76 100 130 165 230 Осина 40 50 64 82 102 140 Ольха, липа, тополь 42 52 66 84 104 142 Дуб, граб 130 175 240 320 420 - Бук, клён 95 125 170 225 295 - Ясень, ильм 110 145 200 265 350 - Примечание: значения приведены для нормального режима сушки от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость агента сушки 1 м/с). Прочерк означает ограничение толщины по ГОСТ 19773-84. Таблица 2. Значения коэффициента категории режима сушки (Ар) Категория режима Обозначение Значение Ар Область применения по ГОСТ 19773-84 Мягкий М 1,70 Сохранение прочности и цвета древесины, экспортные пиломатериалы, 0 и I категория качества Нормальный Н 1,00 Сохранение прочности, возможно изменение цвета, I-II категория качества Форсированный Ф 0,80 Снижение прочности на скалывание до 20%, II-III категория качества Высокотемпературный ВТ 0,50 Снижение прочности на скалывание до 30%, потемнение древесины, III категория Примечание: высокотемпературный режим применяется при температуре агента сушки выше 100°C (перегретый пар). Для твёрдых лиственных пород (дуб, бук, ясень) форсированные и высокотемпературные режимы не применяются. Таблица 3. Значения коэффициента интенсивности циркуляции (Ац) Скорость циркуляции, м/с Тип камеры Значение Ац 0,5 Камеры со слабой циркуляцией 1,70 1,0 Камеры со средней циркуляцией (базовая) 1,00 1,5 Камеры с повышенной циркуляцией 0,85 2,0 Камеры типа СПЛК, ЛТА-Гипродрев 0,75 2,5 Камеры типа СПВ-62, УЛ-2, СПМ-2К (реверсивные) 0,68 3,0 Камеры с интенсивной реверсивной циркуляцией 0,62 Примечание: для необрезных пиломатериалов значения Ац увеличиваются на 10-15%. Режимы по ГОСТ 19773-84 предназначены для камер со скоростью циркуляции от 1,0 до 2,5 м/с. Таблица 4. Значения коэффициента влажности (Ав) в зависимости от начальной и конечной влажности Начальная влажность, % Конечная 8% Конечная 10% Конечная 12% Конечная 15% Конечная 18% Конечная 20% 40 0,95 0,85 0,75 0,62 0,50 0,42 50 1,10 1,00 0,90 0,77 0,65 0,57 60 1,25 1,14 1,00 0,85 0,72 0,63 70 1,38 1,25 1,10 0,94 0,80 0,70 80 1,50 1,37 1,20 1,03 0,88 0,77 100 1,75 1,60 1,40 1,20 1,03 0,90 Примечание: базовое значение Ав = 1,00 соответствует сушке от начальной влажности 60% до конечной 12% (условный материал по РТМ). Таблица 5. Значения коэффициента категории качества сушки (Ак) Категория качества Значение Ак Назначение пиломатериалов Отклонение влажности от средней, % I (высшая) 1,20 Точное машиностроение, модели, лыжи, музыкальные инструменты, силовые конструкции до 2 II (повышенная) 1,15 Мебельное производство, столярные изделия, паркет, вагоностроение до 3 III (средняя) 1,05 Столярно-строительные изделия, погонаж, рядовая тара до 4 0 (нулевая) 1,00 Транспортная влажность, экспортные пиломатериалы высших сортов до 3 Примечание: I и II категории качества требуют проведения конечной влаготеплообработки и кондиционирования для снятия остаточных напряжений. Содержание статьи Формула расчёта продолжительности камерной сушки Поправочные коэффициенты и их физический смысл Практические примеры расчёта Особенности расчёта для различных пород Методы оптимизации продолжительности процесса Часто задаваемые вопросы Формула расчёта продолжительности камерной сушки Определение времени камерной сушки пиломатериалов представляет собой ключевую задачу технологического планирования производства. Корректный расчёт длительности процесса позволяет оптимизировать загрузку оборудования, снизить энергопотребление и обеспечить требуемое качество готовой продукции. Согласно Руководящим техническим материалам (РТМ) и действующему ГОСТ 19773-84, общая продолжительность сушки в камерах периодического действия определяется произведением базовых и поправочных величин. τ = τисх × Ар × Ац × Ав × Ак × Ад В представленной зависимости каждый множитель отражает конкретный технологический фактор, влияющий на скорость влагоудаления. Параметр τисх представляет собой исходную (базовую) продолжительность собственно сушки пиломатериалов определённой породы, толщины и ширины. Данное значение установлено экспериментально для нормального режима при сушке от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость движения агента сушки по материалу составляет 1 м/с). Применение мультипликативной модели расчёта обусловлено независимостью влияния отдельных факторов на кинетику процесса. Каждый коэффициент корректирует базовую величину в соответствии с фактическими условиями ведения технологического процесса. Результирующее значение включает все этапы: начальный прогрев, собственно сушку, промежуточную и конечную влаготеплообработку. Область применения формулы Представленная расчётная зависимость применяется для низкотемпературного процесса сушки в паровоздушных камерах периодического действия согласно ГОСТ 19773-84. Для противоточных камер непрерывного действия расчёт выполняется по ГОСТ 18867-84 с использованием модифицированных коэффициентов. Вернуться к началу Поправочные коэффициенты и их физический смысл Коэффициент категории режима сушки (Ар) Данный параметр отражает жёсткость термовлажностного воздействия на древесину. Мягкие режимы (Ар = 1,70) характеризуются пониженными температурами и повышенной влажностью агента сушки, что обеспечивает полное сохранение физико-механических свойств древесины, включая прочность и естественный цвет. Форсированные режимы (Ар = 0,80) позволяют существенно сократить продолжительность процесса, однако согласно ГОСТ 19773-84 допускается снижение прочности на скалывание и сопротивления раскалыванию до 20%. Высокотемпературные режимы (Ар = 0,50) применяются при температуре агента сушки выше 100°C с использованием перегретого пара атмосферного давления. Согласно п. 1.7 ГОСТ 19773-84, при высокотемпературном процессе допускается снижение прочности на скалывание до 30% с потемнением древесины. Выбор категории режима определяется требованиями к качеству готовой продукции и назначением пиломатериалов. Коэффициент интенсивности циркуляции (Ац) Скорость движения сушильного агента относительно поверхности материала оказывает существенное влияние на интенсивность внешнего теплообмена и массообмена. Согласно п. 2.4 ГОСТ 19773-84, режимы сушки предназначены для камер, обеспечивающих скорость циркуляции от 1,0 до 2,5 м/с. В камерах со слабой циркуляцией (0,5 м/с) коэффициент Ац достигает 1,70, что значительно увеличивает общую продолжительность процесса. Современные сборно-металлические камеры типа СПВ-62, УЛ-2, СПМ-2К обеспечивают скорость 2,5 м/с с коэффициентом Ац = 0,68. Реверсирование потока воздуха через определённые интервалы времени способствует равномерному просыханию материала по ширине штабеля. Для камер типа СПЛК и ЛТА-Гипродрев с нереверсивной циркуляцией повышенной интенсивности (2,0 м/с) применяется Ац = 0,75. Коэффициент влажности (Ав) Соотношение начальной и конечной влажности древесины определяет количество влаги, подлежащей удалению. Базовое значение Ав = 1,00 установлено для стандартных условий: начальная влажность 60%, конечная 12%. Эти параметры соответствуют условному материалу согласно РТМ (сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм). При повышении начальной влажности до 80-100% (свежесрубленная древесина) коэффициент возрастает до 1,20-1,40. Снижение требуемой конечной влажности до 8% для материалов мебельного назначения увеличивает Ав на 15-25% по сравнению с сушкой до 12%. Это объясняется замедлением диффузии связанной влаги на завершающих стадиях процесса, когда градиент влагосодержания существенно уменьшается. Коэффициент категории качества (Ак) Требования к равномерности конечной влажности и остаточным внутренним напряжениям определяют необходимость проведения дополнительных технологических операций. Согласно РТМ, для I категории качества (Ак = 1,20) обязательны конечная влаготеплообработка и кондиционирование для снятия остаточных напряжений. Эти операции обеспечивают отклонение влажности отдельных досок от средней не более 2%. Для II категории (мебельное производство, столярные изделия) применяется Ак = 1,15 с допустимым отклонением влажности до 3%. Нулевая категория (Ак = 1,00) предназначена для транспортной влажности экспортных пиломатериалов высших сортов с сохранением естественного цвета древесины. Коэффициент длины материала (Ад) Для стандартных пиломатериалов длиной 4-6 метров коэффициент Ад принимается равным 1,00. При сушке коротких заготовок длиной до 1 метра значение Ад может снижаться до 0,90-0,95 вследствие интенсификации влагоудаления через торцевые поверхности. Для длинномерных сортиментов свыше 6 метров рекомендуется применять Ад = 1,05. Вернуться к началу Практические примеры расчёта Пример 1: Сосна толщиной 50 мм, нормальный режим Исходные данные: сосновые обрезные пиломатериалы толщиной 50 мм, шириной 150 мм, начальная влажность 60%, конечная влажность 12%, II категория качества, камера УЛ-2 со скоростью циркуляции 2,5 м/с, нормальный режим сушки. Определение коэффициентов: τисх = 88 ч (по таблице 1 для сосны толщиной 50 мм) Ар = 1,00 (нормальный режим) Ац = 0,68 (скорость 2,5 м/с, реверсивная циркуляция) Ав = 1,00 (60% → 12%) Ак = 1,15 (II категория качества) Ад = 1,00 (стандартная длина) Расчёт: τ = 88 × 1,00 × 0,68 × 1,00 × 1,15 × 1,00 = 68,8 ч (2,9 суток) Продолжительность оборота камеры Общая продолжительность оборота камеры: τоб = τ + τз.р. = 68,8 + 2,4 = 71,2 ч (3,0 суток), где τз.р. = 0,1 суток - время загрузки и разгрузки при механизированном способе согласно РТМ. Пример 2: Дуб толщиной 40 мм, мягкий режим Исходные данные: дубовые пиломатериалы толщиной 40 мм, начальная влажность 50%, конечная влажность 8%, I категория качества (мебельное производство), камера с циркуляцией 1,5 м/с, мягкий режим сушки. Определение коэффициентов: τисх = 240 ч (по таблице 1 для дуба толщиной 40 мм) Ар = 1,70 (мягкий режим) Ац = 0,85 (скорость 1,5 м/с) Ав = 1,10 (50% → 8%, по таблице 4) Ак = 1,20 (I категория качества) Ад = 1,00 Расчёт: τ = 240 × 1,70 × 0,85 × 1,10 × 1,20 × 1,00 = 457,8 ч (19,1 суток) Особенности сушки твердолиственных пород Согласно п. 3.4 ГОСТ 19773-84, для дуба, бука, ясеня, клёна, ильма и граба установлена только одна (нормальная) категория режимов. Форсированные и высокотемпературные режимы для этих пород не применяются из-за высокого риска образования трещин. Пример 3: Берёза толщиной 25 мм, форсированный режим Исходные данные: берёзовые пиломатериалы толщиной 25 мм, начальная влажность 80%, конечная влажность 12%, III категория качества (столярно-строительные изделия), камера ЛТА-Гипродрев со скоростью циркуляции 2,0 м/с, форсированный режим. Определение коэффициентов: τисх = 60 ч (по таблице 1 для берёзы толщиной 25 мм) Ар = 0,80 (форсированный режим) Ац = 0,75 (скорость 2,0 м/с) Ав = 1,20 (80% → 12%, по таблице 4) Ак = 1,05 (III категория качества) Ад = 1,00 Расчёт: τ = 60 × 0,80 × 0,75 × 1,20 × 1,05 × 1,00 = 45,4 ч (1,9 суток) Вернуться к началу Особенности расчёта для различных пород Хвойные породы Согласно ГОСТ 19773-84, режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины сосны, ели, пихты и кедра приведены в таблице 1 стандарта. Эти породы характеризуются относительно высокой влагопроводностью, обусловленной особенностями анатомического строения. Продолжительность начального прогрева при температуре наружного воздуха выше 0°C составляет 1,0-1,5 часа на каждый сантиметр толщины, при температуре ниже 0°C - 1,5-2,0 часа на сантиметр. Лиственница занимает особое положение среди хвойных пород вследствие высокой плотности ядровой древесины. Согласно таблице 2 ГОСТ 19773-84, для лиственницы установлены отдельные режимы, а максимальная толщина пиломатериалов ограничена 75 мм. Промежуточная влаготеплообработка обязательна при толщине материала свыше 40 мм. Мягкие лиственные породы Согласно п. 3.1 ГОСТ 19773-84, режимы сушки берёзы приведены в таблице 3, осины - в таблице 3а, ольхи, липы и тополя - в таблице 4 стандарта. Продолжительность начального прогрева пиломатериалов мягких лиственных пород увеличивается на 25% по сравнению с хвойными породами. Берёза требует особого внимания при выборе режима из-за склонности к растрескиванию при интенсивной сушке. Осина, липа и тополь отличаются пониженной базисной плотностью и высокой пористостью, что обеспечивает наименьшую продолжительность сушки среди лиственных пород. Форсированные режимы применимы для этих пород при соблюдении требований к влаготеплообработке. Твёрдые лиственные породы Согласно п. 3.4-3.5 ГОСТ 19773-84, режимы сушки пиломатериалов твёрдых лиственных пород (клён, бук, дуб, ильм, граб, ясень, орех) приведены в таблицах 4а-4в. Для них установлена одна (нормальная) категория режимов. Продолжительность прогрева увеличивается на 50% относительно хвойных пород. Максимальная толщина пиломатериалов ограничена 75 мм. Режимы сушки твердолиственных пород предусматривают многоступенчатое изменение параметров агента сушки с переходными значениями влажности древесины 35%, 25%, 20% и 15%. При толщине свыше 32 мм количество ступеней увеличивается до четырёх и более. Промежуточная влаготеплообработка обязательна при толщине материала свыше 22 мм. Вернуться к началу Методы оптимизации продолжительности процесса Сокращение времени сушки при сохранении требуемого качества продукции достигается комплексом технологических мероприятий. Увеличение скорости циркуляции агента сушки до 2,5-3,0 м/с позволяет снизить коэффициент Ац до 0,62-0,68, что обеспечивает уменьшение общей продолжительности на 30-35% по сравнению с камерами средней интенсивности. Предварительная атмосферная подсушка пиломатериалов до влажности 35-40% существенно снижает коэффициент Ав. Удаление основной массы свободной влаги происходит при минимальных энергозатратах, а камерная сушка ограничивается удалением связанной влаги и кондиционированием. Данный подход особенно эффективен для толстомерных пиломатериалов твердолиственных пород. Ограничения форсированных режимов Согласно ГОСТ 19773-84, применение форсированных режимов допускается только для пиломатериалов, в которых снижение прочности на скалывание до 20% не критично для эксплуатационных характеристик изделий. Для деталей ответственных конструкций и мебели высоких категорий качества рекомендуются нормальные или мягкие режимы. Применение систем автоматизированного управления процессом сушки с контролем влажности древесины по контрольным образцам позволяет оптимизировать переход между ступенями режима. Согласно п. 2.3 ГОСТ 19773-84, переходные значения влажности составляют 35% и 25%. Своевременное изменение параметров агента сушки исключает неоправданное увеличение продолжительности процесса. Вернуться к началу Часто задаваемые вопросы Как влияет ширина пиломатериала на продолжительность сушки? Влияние ширины на продолжительность сушки учитывается косвенно через табличные значения базовой продолжительности. В РТМ приведены значения τисх для различных сочетаний толщины и ширины пиломатериалов. При расчётах для обрезных пиломатериалов стандартных размеров специальный коэффициент ширины не применяется, так как его влияние уже учтено в табличных данных. Можно ли применять формулу для камер непрерывного действия? Для противоточных камер непрерывного действия согласно ГОСТ 18867-84 используется модифицированная формула: τ = τисх × Ап × Ац × Ав × Ак, где Ап - коэффициент породы. Значения базовой продолжительности и коэффициентов определяются по специальным таблицам РТМ для камер непрерывного действия. Как рассчитать время для необрезных пиломатериалов? Для необрезных пиломатериалов к коэффициенту циркуляции Ац применяется поправочный множитель 1,10-1,15 в зависимости от соотношения средней ширины к толщине. Это обусловлено неравномерностью профиля поперечного сечения и затруднённой циркуляцией агента сушки вдоль обзольных кромок. Поправочные коэффициенты приведены в РТМ. Учитывает ли формула время влаготеплообработки? Результат расчёта по формуле включает суммарную продолжительность всех этапов: начального прогрева, собственно сушки, промежуточной и конечной влаготеплообработки. Коэффициент качества Ак учитывает дополнительное время на проведение влаготеплообработок и кондиционирования. Для получения продолжительности оборота камеры к расчётному значению добавляется время загрузки и разгрузки (0,1 суток при механизированном способе). Какова погрешность расчёта по формуле? Расчётная методика обеспечивает точность определения продолжительности сушки в пределах 10-15% при соблюдении нормативных параметров процесса. Отклонения могут быть обусловлены индивидуальными особенностями партии пиломатериалов (фактическая начальная влажность, распределение влаги по длине), техническим состоянием оборудования и соблюдением технологической дисциплины. Как определить базовую продолжительность для нестандартной толщины? При толщине материала, не указанной в таблицах, допускается линейная интерполяция значений τисх между ближайшими табличными размерами. Например, для сосны толщиной 45 мм: τисх = 70 + (88 - 70) × (45 - 40) / (50 - 40) = 79 ч. Для толщин, превышающих максимальные табличные значения, применяется экстраполяция с учётом того, что зависимость продолжительности от толщины близка к квадратичной.