Ученые НГТУ НЭТИ предложили энергоэффективный способ сушки древесины
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ предложили способ, позволяющий снизить энергозатраты на процесс удаления влаги из древесины и обеспечивающий равномерный прогрев для предотвращения растрескивания и коробления материала.
Когда поры древесины заполнены водой и воздухом, она представляет собой влажный дисперсный материал, который можно обезвоживать несколькими способами: сушкой в специальных камерах, вакуумной, инфракрасной и СВЧ-сушкой. Влага удаляется путем ее испарения с поверхности раздела «вода – воздух». При этом основная энергия затрачивается на прогрев материала и на испарение влаги, находящейся внутри древесины. Также существует конвекционная сушка, когда влага испаряется под воздействием циркулирующего воздуха, но это достаточно длительный процесс, отмечает профессор кафедры электротехнических комплексов НГТУ НЭТИ доктор технических наук Евгений Порсев.
Ученые НГТУ НЭТИ предложили обезвоживать древесину с помощью электроосмоса, то есть путем принудительного перемещения влаги внутри древесины под действием внешнего электрического поля.
«В штабель древесины устанавливаются игольчатые электроды, на которые подается напряжение. Под воздействием электрического поля влага внутри капилляров дерева начинает двигаться от анода к катоду. Электрическое поле, по сути, выталкивает влагу к поверхности, где она удаляется посредством конвекции — естественной или искусственной. Процесс является управляемым за счет того, что можно менять разность потенциалов. Чем выше напряжение, тем интенсивнее происходит процесс обезвоживания древесины», — рассказал Евгений Порсев.
Поскольку влага удаляется с помощью электрического поля, не нужно тратить большое количество энергии на прогрев всего объема древесины до высоких температур, объясняет ученый. Электроосмотическое обезвоживание обеспечивает равномерный прогрев древесины за счет внутреннего тепловыделения, возникающего при прохождении электрического тока через влажный материал. Устранение температурного градиента позволяет сохранить естественную эластичность волокон древесины, предотвратить образование трещин и коробление, что особенно важно для ценных пород дерева.
Учеными НГТУ НЭТИ были проведены эксперименты по определению энергетических характеристик процесса электроосмотического обезвоживания древесины. Экспериментальная установка состоит из источника питания и электродов, которые подключались к штабелю древесной продукции, уложенному на диэлектрические прокладки. Также в установке предусматривались приборы для измерения расхода электроэнергии и фиксации влажности древесины.
По итогам экспериментов был сделан вывод о том, что результирующая скорость сушки при электроосмотическом обезвоживании древесины превосходит скорость сушки в традиционных технологиях на 60–100%. Это позволяет существенно экономить энергию на удаление влаги.