Analys av driftsparametrar för planktorkning i tvåzons längdcirkulationstorkar

Transkript

1 D)1 D Ove Söderström Analys av driftsparametrar för planktorkng i tvåzons längdcirkulationstorkar Analysis of Operation Parameters for Dryg Two-zone Progressive Kilns Trätek JSTITUTET FÖR TRÄTEKNISK FORSKNING

2 Ove Söderström ANALYS AV DRIFTSPARAETRAR FÖR PLANKTORKNING I TVÄZONS LÄNGDCIRKULATIONSTORKAR Analysis of Operation Parameter's for Dryg Two-zone Progressive Kilns TräteknikCentrum, Rapport I 88060A9 Nyckelord kiln dryg progressive kiln wood dryg Stockholm juni 1988

3 Rapporter från TräteknikCentrum är kompletta sammanställngar av forskngsresultat eller översikter, utvecklgar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Träteknik- Centrum i löpande följd. Rapporter kan som regel beställas kostnadsfritt i ett exemplar av medlemsföretag. Ytterligare beställda exemplar faktureras. Citat tillätes om källan anges. TräteknikCentrum betjänar de fem dustrigrenarna sågverk, trämanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träbearbetande dustri), träfiberskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskng och utvecklg mellan dustr och Styrelsen för Teknisk Utvecklg (STU) utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Träteknik Centrum har forskngsenheter, förutom i Stockholm, även i Jönköpg och Skellefteå. Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research residts, or summaries, surveys and studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered consecutive order together with all the other publications from the Institute. ember companies may generally order one copy of any report free of charge. A charge will be made for any further copies ordered. Extracts from the text may be reproduced the source is acknowledged. provided The Swedish Institute for Wood Technology Research serves the five branches of the dustry: sawmills, manufacturg (joery, wooden houses, furniture and other woodworkg plants), fibre board, particle board and plywood. A research and development agreement between the dustry and the Swedish National Board for Technical Development (STU) forms the basis for the Institute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other out.side bodies. Apart from Stockholm, research units are also located Jönköpg and Skellefteå.

4 INNEHALLSFÖRTECKNING Sid 1. SAANFATTNING 3 2. INLEDNING 4 3. FRATAGNING AV TORKNINGSSCHEATA 5 4. EXPERIENT VID UTVÄRDERING 6 5. DISKUSSION OCH SLUTSATSER 8 6. SUARY REFERENSER 11

5 1. SAANFATTNING I en tvåzons längdcirkulationstork är möjligheterna begränsade att torka plank efter ett givet klimatschema. Styrngen sker vanligen på klimatet och temperaturen i uttagsänden. Dessa två parametrar kan ändras, liksom den t o t a l a längden och fördelngen av antalet virkesstaplar mellan zonerna. Vid en våttemperatur på 38*^C är det svårt att utföra kvalitetstorkng av plank. En liten förbättrg kan erhållas genom att den första zonen görs längre än den andra. ögelrisken ökar då, men sprickmängden mskar något Plank bör torkas vid våttemperaturen 50 C eller däröver. Sprickmängden blir då relativt liten. Genom att göra den första zonen något kortare än den andra förefaller torkngstiden kunna mskas, utan att kvaliteten blir lidande.

6 2. INLEDNING Kvalitetstorkng av plank sker med empiriskt framtagna schemata för hur torkngsluftens klimat skall variera med tiden. Sådana schemata kan realiseras i kammartorkar, där klimatet lätt kan mätas och styras. I längdcirkulationstorkar mäts vanligen klimatet bara i uttagsänden och hålls konstant för en given virkesdimension. Klimatet i övriga delar av torken beror på förhållandet mellan luft- och virkesflödet genom torken. Luftflödet kan eventuellt varieras genom varvtalsreglerg av fläktarna. Virkesflödet kan varieras med torkngstiden och torklängden. I en tvåzonstork kan också en viss klimatreglerg ske genom att man varierar förhållandet mellan zonlängderna. Enzons längdcirkulationstork lämpar sig för torkng av bräder medan kvalitetstorkng av plank bör göras i kammartorkar. Plank kan te torkas i enzons längdcirkulationstorkar, ty för att få ett någorlunda bra torkngsschema måste torken göras mycket lång. Vid låga våttemperaturnivåer föreligger också risk för mögelbildng i tagsänden. Ett alternativ t i l l kammartorkng av plank är torkng i tvåzons längdcirkulationstorkar. Sådana tvåzonstorkar fns i olika utföranden, men denna studie begränsar sig t i l l utförandet, där virket och luften har motsatt strömngsriktng i första zonen och samma i den andra. Då torken styrs på klimatet i uttagsänden, går de under benämngen FB-tork (FB = feed back).

7 3. FRATAGNING AV TORKNINGSSCHEATA Fukttransporten i trä kan approximativt beskrivas med en enkel diffusionsmodell. Genom att anta att diffusionskonstanten är konstant under torkngen kan fuktavgången beräknas. Den i luften upptagna fukten påverkar klimatet på det efterkommande virket och påverkar alltså dess fuktavgång osv. Detta problem lämpar sig för en datorsimulerg och fns detaljerat beskrivet för enzonslängdcirkulationstorken på annan plats (Söderström 1987). Beräkngsproceduren för enzonstorken utvecklades för tvåzonstorken och användes för framtagng av ett torkngsschema. I figur 1 visas ett exempel på ett torkngsschema, där torkluftens klimat bestäms av psykrometerskillnaden. I simulergen användes virkesdimensionen 75 x 150 mm furu med densiteten 430 kg/m^. Vidare sattes lufthastigheten t i l l 3 m/s, strötjockleken t i l l 25 mm, ojusterade medellängden t i l l 4,4 m och paketlängden t i l l 6 m. Luftläckaget är betydande i virkestorkar i praktiken och har här satts t i l l 20% av den cirkulerande luftmängden i respektive zon. Lufthastigheten antogs vara lika i andra zonen. Totala antalet staplar, där varje stapelbredd antogs vara 1,7m, sattes t i l l 22 med olika fördelngar mellan de två zonerna. Dessutom användes två våttemperaturnivåer, 38 C och 50 C. Vidare varierades psykrometerskillnaden i uttagsänden. Torkngstiderna valdes så att medelslutfuktkvoten skulle bli 18% Psykroneterskillnad (grader) Tid "loö 12Ö Ö" (tim) Figur 1. Psykrometerskillnaden som funktion av tiden för den luft ett givet virkespaket utsätts för i en tvåzons längdcirkulationstork.

8 4. EXPERIENT OCH UTVÄRDERING Nio mätngar utfördes i Träteks mobila laboratorietork. Densiteten, gångsfuktkvoten och relativa sprickareor uppmättes på vanligt sätt (se exempelvis Söderström 1988). Uppmätta värden presenteras i tabell 1, där också använda simulergsparametrar är kluderade. Det parameterfria Wilcoxontestet (Söderström 1988) utfördes på de relativa sprickareafördelngarna från försöken P49, P50 och P51. Signifikanta s k i l l nader förelåg, men även slutfuktkvoterna varierade kraftigt (se tabell 1). Samma test gav en svagt signifikant skillnad mellan relativa sprickareafördelngarna från försöken P51 och P53. ellan motsvarande data från försöken P54 och P55 konstaterades en signifikant skillnad, men med olika torkngstider. Alla dessa försök utfördes med våttemperaturen 38 C. Genom att använda en högre våttemperatur mskar sprickmängden (almquist 1984). Detta konstaterades även här, när våttemperaturen höjdes t i l l 50 C (se tabell 1). Inga skillnader i relativa sprickareafördelngen kunde konstateras vid jämförelse mellan data från försöken P56, P57 och P58.

9 Cd <U (d u H O4 to -» o; s > H P ro 1 1 1) ty c H CO S C < o» :0 OJ H a; s -p 0) U un > <d H Oi O (t C CD C O > C O 00 ro CSJ o" O O 3»V T3 <U ^ e 00 00,^ e O -H 4J H -P m v C II en 1=5 ""^ - B 4J :0 <U P +J H to u c 0) OJ»o.-4 tn 0} s II T3 C O -4 <Ö t<3 (O < 4-> 0< (d C <o C ^ W C O i-h (Ö 4j a. (XJ c flj <0 -p C C Q> C» -H (TJ W CP U SS <1) H +J C OJ e H o a ^ (O x: cu u o c a; TJ > r-h u (L) e II <D u o u 3 +J (t <U a 4J W "(O >J > :0 tn II :0 > t». 4J P 3 O» -P 3 ^ 3 3 on» 3 W w H 3 rfip 3 W I C7«-> ro 6 0» 00 ro ^ oo C ^ o> ^ er. C CVJ T- VO C ro CO C ^ > VÄ C CO O r- o^ C O fo r-" O <r> vö «o«00 ~ - ^ ro "ir 00 cr«o O m ro r~ ^ O r- ^ ^ a* O C O 00 ^ cr> CO ^ C C ~ T- o O o ^ O vfi O C C ^ C C ifi C 0 0 ro cn CO « 00 CO 00 CTi ic 10 0 ro ro «Ä m m ro ro CO i n P) w CQ o; -P B o. c B X 0) 3 U B C o m cu ro Oi VÄ 00 04

10 5. DISKUSSION OCH SLUTSATSER De sex första torkngsförsöken utfördes med våttemperaturen 38*C (P49-55). I experiment P49 användes psykrometerskillnaden 8'C i uttagsänden. Virket blev nästan skeppngstorrt om beräknad torkngstid, men lite mögel erhölls, särskilt på virkets kantsidor. Den relativa sprickarean blev hög och torde ge en nedklassng från o/s t i l l lägre sort av storleksordngen 40% (almquist 1984). Virket från experiment P50 blev dels mögligt, dels te skeppngstorrt på beräknad torkngstid. Relativa sprickarean blev låg. Densiteten på virket, som användes i experiment P51, var anmärkngsvärt hög och det är välkänt att detta starkt påverkar relativa sprickarean (almquist 1984). Av denna anledng upprepades försöket med nytt virke (P53), med betydligt lägre densitet (se tabell 1). Slutsatsen blev emellertid att relativa sprickarean blev mycket hög, när psykrometerskillnaden 10*C valdes i uttagsänden. Dessutom förefaller sprickmängden vara förvånansvärt okänslig för densiteten i detta f a l l. Storleksordngen av nedklassngen från o/s t i l l lägre sort blev 55% (almquist 1984), vilket är oacceptabelt högt. I dessa fyra försök användes 11 staplar i vardera zonen. Den lämpligaste psykrometerskillnaden i uttagsänden torde vara 8'C, som är en kompromiss. Detta värde användes i de resterande mätngarna. I en tvåzonstork kan fördelngen mellan zonerna ändras för att ge ett förändrat klimatschema. Det kan givetvis bara vara aktuellt att genomföra vid omeller nybyggande. I försök P54 gjordes första zonen kortare än den andra med bibehållen totallängd. Däremot kastades fördelngen om i experiment P55 (se tabell 1). I det första försöket erhölls mera sprickor än i det andra, medan däremot det första gav den kortaste torkngstiden. Detta dikerar att det kan vara en fördel att göra den första zonen något längre än den andra zonen map sprickbildngen. Risken för mögelbildng ökar, eftersom torkngens ledngsskede blir mjukare (jfr 9^^ i tabell 1). Psykrometerskillnaden mellan zonerna (nedblåsngsschaktet) skiljer sig te nämnvärt (jfr nedbl ^ tabell 1). Försöksserien vid våttemperaturen 38*C visar att relativa sprickarean blir mycket hög vid planktorkng. Vid skeppngstorrt virke är relativa sprickarean av storleksordngen 19%, vilket ger en nedklassng på ca 50%. Detta är oacceptabelt högt och det går te att sänka dessa siffror genom att sänka psykrometerskillnaden i uttagsänden, ty då erhålls mögel och långa torkngstider behövs. Ej heller är det någon lösng att ändra fördelngen mellan zonerna, ty sänkngen av nedklassngssiffran blir margell. Det sistnämnda kan dock vara en möjlighet i de fall när te högre våttemperaturer kan fås p g a exempelvis för låg pannkapacitet. Planktorkng i tvåzonstorkar bör ske vid våttemperaturer på 50*C och däröver. Den relativa sprickarean sjunker relativt mycket och vid skeppngstorrt blir nedklassngen p g a torkngssprickor av storleksordngen 25%. Detta är högt, men torde kunna accepteras med tanke på den höga kapacitet, som tvåzonstorkarna har. Genom att göra första zonen något kortare än den andra zonen blir slutfuktkvoten och relativa sprickarean oförändrade, d v s lika med värdena då zonerna är lika långa, medan torkngstiden mskar betydligt. En kort första zon medför en hårdare torkng i början, men föreliggande resultat tyder på att virket klarar detta utan att spricka, när våttemperaturen är 50*C. (Jfr B och Qnedbl ^ tabell 1. Däremot fns det gen anledng att göra den första zonen längre än den andra.

11 Det bör avslutngsvis framhållas att de uppmätta relativa sprickareorna är höga och dikerar högre nedklassngar än vad som kan konstateras i praktiken. En förklarg t i l l denna diskrepans kan vara att de använda schemata är beräknade och ej uppmätta i en verklig tvåzons längdcirkulationstork. Det är te ännu systematiskt undersökt, hur väl beräknade schemata stämmer med praktiken. Detta förhållande torde emellertid te medföra att slutsatserna från de jämförande studierna, av olika driftsfall, förändras. Den experimentella delen av detta arbete har utförts vid Träteks mobila laboratorietork, som är placerad vid älarskogs anläggng Nyby Såg i Björklge. Ake Österman, Trätek, tackas för väl utfört arbete i torken. Vidare har Dr Lars almquist givit värdefulla kommentarer t i l l manuskriptet.

12 10 6. SUARY In Sweden the two zone progressive air circulation kiln is very common for dryg of battens. The capacity of this type of kiln is very high, but there are limited possibilities to regulate the climate of the circulatg air due to the fact that the air state depends on moisture evaporatg from the lumber. The climate and temperature are generally measured at the lumber exit end of the kiln and these quantities are used to regulate the operation. Other possibilities to change the climate state are changg the total kiln length and the length distribution between the two zones. The amount of surface checks is fairly high, when a wet-bulb temperature of 38 C is used. A slight improvement can be seen i f the first zone is made longer than the second one, but the risk for mould growth creases. However, dryg of battens two zone progressive kilns needs a high wet bulb temperature. When 50*^C is used, the amount of surface checks is brought down to an acceptable level. There is no risk for mould growth at this temperature and the dryg time can be decreased by makg the first zone shorter than the second one.

13 11 7. REFERENSER almquist L, 1984: "Compound-torkng av virke. En analys av torkngsskador", TräteknikRapport nr 62. Söderström O, 1987: "Computer simulations of a progressive kiln with longitudal circulation", Forest Prod. J. 37 (10): Söderström 0, 1988: "Inverkan av stora blåsdjup i kammartorkar". TräteknikCentrum Rapport under tryckng.

14

15 Detta digitala dokument skapades med anslag från Stiftelsen Nils och Dorthi Troedssons forskngsfond TräteI<nikCentrum INSTITUTET FOR TRATEKNISK FORSKNING Box 5609, STOCKHOL Besöksadress: Drottng Kristas väg 67 Telefon: Telex: tratek s Telefax: Huvudenhet med kansli Asenvägen 9, JÖNKÖPING Telefon: Telefax: ISSN SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen 1: Telefon: Telefax: Telex: expolar s