Temperature distribution in beech wood during vacuum drying

• Autorzy: Dobrowolska Ewa , Klimczak Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.6707

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Temperature distribution in beech wood during vacuum drying. The temperature distribution and changes in humidity in beech wood in the form of friezes during drying in a vacuum were analysed. The intensity of the occurring phenomena of desorption and the volumetric flow of moisture through the anatomical structures of the wood, depending on the absolute pressure and the temperature of the process, was determined. It was found that the fastest temperature increase took place in the subsurface layers directly adjacent to the heating plates. The introduction of conditioning between the drying phases made it possible to even out the humidity and temperature distribution in the entire element. On the basis of the analysis of changes taking place between the volumes of the three components of wood, it was found that the volume of moisture in the form of vapor removed in the initial phase of drying is over 20 times greater than the volume of voids in wood structures, and in the following phases it decreases to 0.27. The average volume of vapour removed from 1 m3 of wood at the temperature of 55℃ is 13.9 m3/h, decreasing in the following phases to 9.1 m3/h at the drying temperature of 60℃ and then 3.1 m3/h at the temperature of 65℃. The drying rates for these phases reach the value of 0.15%/h, 0.17%/h and 0.075%/h, respectively. Direct measurements of wood moisture, made during the experimental course of the drying process at an absolute pressure of 150 hPa, follow the equivalent moisture, determined on the basis of the Hailwood-Horrobin model, taking into account the appropriate calculation factors.

PL

Rozkład temperatury w drewnie bukowym podczas suszenia próżniowego. Przeanalizowano rozkład temperatury i zmiany wilgotności w drewnie bukowym w postaci fryzów, podczas suszenia w próżni. Ustalono intensywność zachodzących zjawisk desorpcji oraz objętościowego przepływu wilgoci przez struktury anatomiczne drewna, w zależności od ciśnienia bezwzględnego i temperatury przebiegu procesu. Stwierdzono, że najszybszy wzrost temperatury miał miejsce w warstwach przypowierzchniowych bezpośrednio przylegających do płyt grzejnych. Wprowadzenie kondycjonowania między fazami suszenia pozwoliło na wyrównanie wilgotności oraz rozkładu temperatury w całym elemencie. Na podstawie analizy zmian mających miejsce między objętościami trzech składników drewna stwierdzono, że objętość wilgoci w postaci pary usuwanej w początkowej fazie suszenia jest przeszło 20 razy większa od objętości wolnych przestrzeni w strukturach drewna, a w następnych fazach maleje do 0.27. Średnia objętość usuwanej pary z 1 m3 drewna w temperaturze 55℃ wynosi 13,9 m3/h, ulegając w kolejnych fazach obniżeniu do 9.1 m3/h przy temperaturze suszenia 60℃ a następnie 3.1 m3/h w temperaturze 65℃. Szybkości suszenia dla tych faz osiąga wartość odpowiednio 0.15%/h, 0.17%/h i 0.075%/h. Bezpośrednie pomiary wilgotności drewna dokonane podczas eksperymentalnego przebiegu procesu suszenia przy ciśnieniu bezwzględnym równym 150 hPa, nadążają za wilgotnością równoważną, ustaloną na podstawie modelu Hailwooda-Horrobina z uwzględnieniem odpowiednich współczynników obliczeniowych.

Słowa kluczowe

EN

Vacuum drying; wood equivalent moisture; drying phases; beech wood

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2021
• Tom: No. 116
• Strony: 111--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dobrowolska Ewa

• Department of Wood Sciences and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Klimczak Andrzej

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Bibliografia

• 1. AVRAMIDIS, S., ZWICK, R. L. (1992). Exploratory radio-frequency/vacuum drying of three B. C. coastal softwoods. For. Prod. J. 42 (7/8). 17-24.
• 2. CHEN, Z. (1997). Primary driving force in wood vacuum drying. Ph. D. Dissertation, Virginia Tech., Blacksburg, VA. https://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-02198-185538.
• 3. CHEN, Z. J., LAMB, F., M. (2004). A vacuum drying system for green hardwood parts. Dry Technol. 22(3). 577-95.
• 4. CHEN, Z., LAMB, F. M. (2001). Investigation of boiling front during vacuum drying of wood. Wood Fiber Sci. 2001, 33(4): 639-647.
• 5. CHEN, Z., LAMB, F. M. (2001). Vacuum drying of small wood components at room temperature. For. Prod. J., 51(10). 55.
• 6. CHEN, Z., LAMB, F. M. (2007). Analysis of the vacuum drying rate for red oak in a hot water vacuum drying system. Dry Technol. 25(3). 497–500.
• 7. DOBROWOLSKA, E., KARWAT, Z., MIELNIK, A. (2018). The dynamics of moisture transfer in pine and beech wood in normal and low pressure conditions; Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW Forestry and Wood Technology 104. 130-138.
• 8. FOHR J-P., CHAKIR, A., ARNAUD, G., DU PEUTY, M. A., (1995). Vacuum Drying of Oak Wood. Dry Technol. 13(8–9). 1675-1675. https://doi.org/10.1080/07373939508917046.
• 9. GAJEWSKA, I., KIBITLEWSKI, G., KRUPA, A., PIWNIKI, J. (2010). Wykorzystanie termowizji w monitoringu procesu suszenia drewna. Aparatura Badawcza i Dydaktyczna. T. 15. 53-63.
• 10. GERHARDS, C. C. (1986). High-temperature drying of southern pine 2 by 4's: Effects on strength and load duration in bending. Wood Sci. Technol. 20, 349–360. https://doi.org/10.1007/BF00351587.
• 11. HAILWOOD, A. J., HORROBIN, S. (1946). Absorption of water by polymers: Analysis in terms of a simple model. Trans. Faraday Soc. 42B: 84-102.
• 12. HILDEBRAND, R. (1970). Kiln drying of sawn timber, ed. R. Hildebrand. 7446 Oberboihingen/Wuertt., 744 Nuertingen. Robert Hildebrand Maschinenbau GmbH.
• 13. KACZMAREK, D. (2010). Suszenie drewna na potrzeby stolarki budowlanej. Kurier drzewny. 1/2010.
• 14. KOUMOUTSAKOS, A., AVRAMIDIS, S., HATZIKIRIAKOS, S. G. (2001). Radio frequency vacuum drying of wood. II. Experimental model evaluation. Dry Technol. 2001; 19 (1): 85-98. https://doi:org/10.1081/DRT-100001353.
• 15. KRZYSIK, F., SOBCZAK, K. (1970). Suszenie drewna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa. 3-17.
• 16. LIU, H., YANG, L., CAI, Y. SUGIMORI, M., HAYASHI, K. (2010). Effect of EMC and air in wood on the new in-process moisture content monitoring concept under radiofrequency/vacuum (RF/V) drying. J. Wood Sc. 56, 95-99 (2010). https://doi.org/10.1007/s10086-009-1079-4.
• 17. MOTTONEN, V. (2006). Variation in drying behaviour and final moisture content of wood during conventional low temperature drying and vacuum drying of Betula pendula timber. Dry Technol. 24(11):1405-1413.
• 18. RIECHERS, K., IGNEY, M. (1941). Erfahrungen über Vakuumholztrocknung. Holz als Roh-und Werkstoff 4, 413–419. https://doi.org/10.1007/BF02613189.
• 19. SIAU, J. F. (1984). Transport processes in wood. Springer Series in Wood Science (ed. T. E. Timell), Heidelberg, New York, Tokyo: Springer Verlag. 245.
• 20. SIMPSON, W. T. (1987). Vacuum drying northern red oak. For Prod J. 37(1).35–38.
• 21. SIMPSON, W. T. (1991). Dry kiln operator’s manual, ed. W. T. Simpson. Madison, Wis.: U.S. Dept. of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory.
• 22. SIMPSON, W., T. (1971). Equilibrium Moisture Content Prediction for Wood. Forest Products Journal. Vol 21, No. 5. 48-49.
• 23. SIMPSON, W., T. (1973). Predicting Equilibrium Moisture Content of Wood by Mathematical Models. . Wood and Fiber. 5(1): 41-49.
• 24. SIMPSON, W., T. (1991). Dry kiln operator's manual. Research Forest Products Technologist. United States Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory Madison, Wisconsin.
• 25. SKAAR, CH. (1972). Wood-Water Relations. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo.
• 26. VOIGT, H. , KRISCHER O. U., SCHAUSS, H. (1940). Special technique for wood drying. Holz als Roh-und Werkstoff 3(11). 364-375.
• 27. WAANANEN, K. M., LITCHFIELD, J. B., OKOS, M. R. 1993. Classification of drying models for porous solids. Dry Technol. 1993. 11 (Compendex): 1–40. https://doi.org/10.1080/07373939308916801.
• 28. U. S. FOREST PRODUCTS LABORATORY. (1955). Wood Handbook. Forest Prod. Lab., Forest Serv., U.S. Dep. Agric. Handb. 72. Superintendent of Documents, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. 20402.
• 29. ZWICK, R. L., AVRAMIDIS, S. (2000). Commercial RFV kiln drying: recent successes. In 51st Western Dry Kiln Association Meeting. Reno, NV: Western Dry Kiln Association; 2000.