Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě

Dokompletace a ověření funkčnosti laboratorní sušárny řeziva Bakalářská práce (tato práce obsahuje samostatné přílohy)

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. Aleš Dejmal, Ph.D.

Vladan Myška Brno 2012

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Dokompletace a ověření funkčnosti laboratorní sušárny řeziva zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách, a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora Mendelovi univerzity o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Zavazuji si, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne........................................ Podpis studenta

PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych rád poděkoval vedoucímu práce panu Ing. Aleši Dejmalovi, Ph.D. za jeho připomínky, odborné vedení a trpělivost při vedení mé práce. Poděkování patří také mým rodičům za podporu při studiu.

ABSTRACT

Vypracoval :

Vladan Myška

Název práce:

Dokompletace a ověření funkčnosti laboratorní sušárny řeziva

Tato bakalářská práce pojednává o malé laboratorní sušárně řeziva. Jednotlivé části práce jsou zaměřeny na charakteristiku sušení, popis jednotlivých zařízení instalovaných v sušárně a popis nastavení parametrů sušárny. V neposlední řadě se autor práce věnoval ověření funkčnosti sušárny a vymezil svůj podíl na samotné dokompletaci sušárny. Hlavním cílem práce byla samotná dokompletace sušárny, dále důkladné popsání jejích částí a popsání nastavení jednotlivých sušících parametrů. Při dokompletaci bylo provedeno důkladné ověření funkčnosti všech hlavní zařízení, včetně spuštění kompletního imaginárního sušení. Práce obsahuje rovněž podrobný popis všech zařízení, které jsou v sušárně nainstalovány, včetně fotodokumentace. V kapitole ,,Literární přehled“, jsou uvedeny základní informace přímo a nepřímo souvisejících se sušením dřeva, vlastnosti jako hustota a pórovitost dřeva, voda ve dřevě a její pohyb, rozměrové změny dřeva vlivem snižování vlhkosti a popis vybraných typů sušáren. Nejdůležitější kapitolou z pohledu autora je kapitola ,,Metodika“, v níž je popsána metodika zpracování technického popisu, ovládání řídícího systému a průběh ověření funkčnosti laboratorní sušárny. Obsahem této kapitoly je také ,,Návod k obsluze”, ve kterém je uveden účel, k jakému laboratorní sušárna řeziva primárně určena, dále obsluha a údržba sušárny, posloupnosti činností a samotný popis ovládání automatického řídícího a regulačního systému a s tím související nastavování jednotlivých parametrů sušení. V závěrečných kapitolách jsou uvedeny výsledky práce a jejich vyhodnocení.

Klíčová slova:

sušení, pohyb vody ve dřevě, typy sušáren, dokompletace, automatický řídící a regulační systém, funkčnost, ověření funkčnosti, zařízení sušárny

ABSTRACT

Prepared by:

Vladan Myška

Title of work:

Laboratory lumber dry kiln assembly and functionality verification

The bachelor thesis deals with small laboratory lumber dry kiln. Particular parts of the thesis are focused on drying characteristic, description of installed devices and adjustment of dry kiln parameters. Last but not least dealed the author with the dry kiln functionality verification and defined his share on the dry kiln assembling itself. The main objective of the thesis was dry kiln assembling, thorough description of all its parts and drying parameters adjustment description. At the assembling was made careful functionality verification of all main devices including the launching of complete imaginary drying process. The thesis contains also detailed description of all installed devices inclusive of photodocumentation. In the chapter „literary summary“ are stated basic informations direct or indirect related to wood drying, attributes as wood density and porosity, water in wood and its motion, wood dimension changes caused by humidity decrease and characterization of selected dry kilns types. The most important chapter from autor´s point of view is the chapter „Methodology“ , where is described the methodology of the technical description processing , control system operating and course of dry kiln functionality verification. The chapter contens also „instruction manual“, where is mentioned the purpose whom is the laboratory dry kiln primarily determined, operation and maintance , functions order and the description of the control of automatic controlling and regulating system and related dry parameters adjustment. In closing chapters are given the work results and its evaluation. Key words: drying, water motion in the wood, dry kilns types, assembly, automatic control and regulation system, functionality, functionality verification, dry kiln equipment

Obsah 1

ÚVOD ..................................................................................................................... 11

2

CÍL .......................................................................................................................... 12

3

LITERÁRNÍ PŘEHLED ...................................................................................... 13 3.1

3.1.1

Hustota ...................................................................................................... 13

3.1.2

Pórovitost .................................................................................................. 13

3.2

Voda ve dřevě a její vliv na sušení dřeva ......................................................... 14

3.2.1

Vlhkost dřeva ............................................................................................ 14

3.2.2

Navlhavost ................................................................................................ 16

3.2.3

Pohyb vody ve dřevě................................................................................. 17

3.2.4

Difúze........................................................................................................ 17

3.2.5

Rozměrové změny dřeva .......................................................................... 18

3.3

4

Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva.......................................................... 13

Popis vybraných typů sušáren .......................................................................... 19

3.3.1

Teplovzdušné komorové sušárny.............................................................. 19

3.3.2

Sušárny s konvekčním ohřevem ............................................................... 21

3.3.3

Malokapacitní sušárny .............................................................................. 21

3.3.4

Laboratorní sušárny .................................................................................. 23

METODIKA .......................................................................................................... 24 4.1

Metodika zpracování technického popisu laboratorní sušárny ........................ 24

4.2

Technická data ................................................................................................. 24

4.3

Popis jednotlivých částí.................................................................................... 26

4.3.1

Ovládací panel .......................................................................................... 26

4.3.2

Sběrnice SBR-4/BP................................................................................... 27

4.3.3

Sonda vlhkosti dřeva WS – 16/B .............................................................. 27

4.3.4

Snímač teploty a vlhkosti T3110 .............................................................. 27

4.3.5

Servopohon klapek Belimo LM-230A ..................................................... 28

4.3.6

Elektoromagnetický ventil MP116-2015 .................................................. 28

4.3.7

Vlhčící tryska Danfoss 030F8140............................................................. 28

4.3.8

Axiální ventilátory VE315P/2 s tropickou úpravou (do 100°C)............... 28

4.3.9

Elektrické topné těleso typ 4656 ............................................................... 29

4.3.10

Čerpadlo Metabo HWW 3000/20 G ......................................................... 29

4.3.11

Deflektory ................................................................................................. 30

4.3.12

Frekvenční měnič VFD015EL43A ....................................................... 30

4.3.13

Kolejový vozík .......................................................................................... 30

4.3.14

Elektrorozvaděč ........................................................................................ 30

4.4

Dokompletace a ověření funkčnosti ................................................................. 31

4.4.1

Dokompletace ........................................................................................... 31

4.4.2

Ověření funkčnosti .................................................................................... 31

4.5

Návod na použití laboratorní sušárny .............................................................. 33

4.5.1

Použití laboratorní sušárny řeziva............................................................. 33

4.5.2

Obsluha a údržba ...................................................................................... 33

4.5.3

Zakázané činnosti ..................................................................................... 33

4.5.4

Posloupnost činností k uvedení sušárny do provozu ................................ 34

4.5.5

Posloupnost činností k sušení řeziva ........................................................ 34

4.6

Popis ovládání sušárny ..................................................................................... 34

4.6.1

Teplota ...................................................................................................... 35

4.6.2

Vlhkost vzduchu ....................................................................................... 35

4.6.3

Vlhkost dřeva ............................................................................................ 35

4.6.4

Popis sušícího procesu .............................................................................. 35

4.6.5

Zobrazovací a ovládací prvky ................................................................... 36

4.6.6

Ovládací a zobrazovací prvky................................................................... 36

4.6.7

Popis menu ................................................................................................ 40

4.6.8

Úvodní okno ............................................................................................. 40

4.6.9

Servisní okna............................................................................................. 40

4.6.10

Hlavní okna ............................................................................................... 41

4.6.11

Okno MENU ............................................................................................. 42

4.6.12

Okna Zadání sušení ................................................................................... 43

4.6.13

Okno záznam ............................................................................................ 44

4.6.14

Okno Datum a čas ..................................................................................... 45

4.6.15

Okno Vlastní křivka .................................................................................. 45

5

DISKUZE ............................................................................................................... 46

6

ZÁVĚR ................................................................................................................... 48

7

SUMMARY ............................................................................................................ 50

8

PŘEHLED LITERATURY .................................................................................. 52

9

SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ ........................................................................ 53

10 PŘÍLOHA A JEJÍ OBSAH .................................................................................. 54

Bakalářská práce

1

Vladan Myška

ÚVOD Dřevo je všeobecně velmi ceněná surovina. Každoročně však vznikají při

zpracování tohoto materiálu značné ztráty. Velký podíl představuje například znehodnocení nevhodně zabezpečeného dřeva dřevokaznými houbami a hmyzem. Dalším faktorem ovlivňujícím kvalitu a vlastnosti dřeva je voda. Dřevo z právě pokáceného stromu má vysoký obsah vody. Dřevo je nutné vysušit na takovou vlhkost, při níž se materiál dobře obrábí. Důležité je, aby vlhkost dřeva byla v rovnováze s vlhkostí prostředí, ve kterém se bude výrobek využívat. Jinak by mohlo dojít k rozměrovým a tvarovým změnám, které mohou být příčinou netěsnosti spojů nebo znehodnocení povrchové úpravy. Dřevo má při příjmu vlhkosti tendenci bobtnat. Naopak při ztrátě vlhkosti dřevo sesychá, bortí se a praská. Je skutečností, že vlhké dřevo vykazuje nižší pevnost lepených spojů, špatně se povrchově upravuje a má zhoršené některé mechanické a fyzikální vlastnosti. Sušení dřeva je tedy proces, který má zásadní význam pro následné další zpracování dřeva a finální kvalitu výrobku.

11


2

Vladan Myška

CÍL Bakalářská práce popisuje malou laboratorní sušárnu řeziva, její charakteristiku

a popis ovládání. Laboratorní sušárna byla zhotovena dle zadání Mendelovy univerzity v Brně pro Ústav nauky o dřevě. Skeletová konstrukce sušárny byla zhotovena z tepelně izolačních panelů. Novým zařízením ji vybavila firma Elbez s.r.o. Velké Meziříčí. V bakalářské práci je zachycen průběh dokompletace sušárny a pomoc autora při uvedení do provozu. Jsou v ní popsány jednotlivá zařízení laboratorní sušárny a vypracování metodiky nastavení jednotlivých parametrů. Mezi hlavní parametry patří: teplota vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, rychlost proudícího vzduchu, absolutní vlhkost vzduchu, rovnovážná vlhkost, doba ohřevu, doba klimatizace, celková doba sušení. Dalším cílem autora bylo popsat metodiku zpracování technického popisu laboratorní sušárny. V této kapitole jsou dále uvedeny (mimo jiné): hlavni technická data,

technický popis

jednotlivých

zařízení

sušárny,

popis

sušárny včetně

fotodokumentace, obsluha a údržba sušárny, zakázané činnosti a ovládání automatu sušárny. Autor byl při zpracovávání práce veden snahou vytvořit pro studenty a pracovníky, kteří budou malou laboratorní sušárnu řeziva využívat, podrobný popis této sušárny a návod k jejímu použití.

12


3

Vladan Myška

LITERÁRNÍ PŘEHLED

3.1 Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva Jelikož se práce zabývá sušením dřeva, což zapříčiní změnu jeho fyzikálních a mechanických vlastností, je zapotřebí popsat teoretické a obecné poznatky této problematiky. Vlastnosti dřeva přímo a nepřímo ovlivňující proces sušení jsou shrnuty v následujících kapitolách. 3.1.1 Hustota Hustota dřeva zásadně ovlivňuje rychlost a konečnou kvalitu sušení. U dřev s vyšší objemovou hmotností, ve srovnání se dřevy s malou objemovou hmotností, trvá sušení pomaleji. Ve srovnání s jinými materiály je určení hustoty u dřeva poměrně obtížné vzhledem k jeho hygroskopicitě. Jak hmotnost, tak i objem dřeva jsou velmi ovlivněny vlhkostí dřeva. Přesto jde o jednu z nejvýznamnějších charakteristik dřeva, která významně ovlivňuje většinu fyzikálních a mechanických vlastností dřeva. Hustotu dřeva můžeme považovat za nejlepší kritérium pro posuzování vlastností dřeva. Je-li těleso homogenní a existuje-li limita objemu tělesa, hovoříme o hustotě, v ostatních případech zavádíme pojem objemová hmotnost (pro potřeby této práce bude uváděn pojem hustota, i když se podle správné terminologie jedná o objemovou hmotnost). V obou případech veličinu značíme ρ a jednotkou je kg/m-3. [4] 3.1.2 Pórovitost Pórovitost dřeva přímo ovlivňuje rychlost a kvalitu sušení. Obecně lze říct, že ve dřevě s většími póry lépe působí gradienty teploty, vlhkosti a tlaků par což má za následek rychlejší a kvalitnější sušení. Obecně je dřevo je velmi porézní materiál a objem jeho pórů (lumeny buněk a mezibuněčné prostory) často převyšuje objem buněčných stěn. Póry tvoří vzájemně propojený kapilární systém, který může být zcela zaplněn tekutinou či plynem nebo bývá u mnoha dřevin redukován vyluhovatelnými látkami nebo thylami. Snížení teoretické pórovitosti pak sice vede k nižšímu příjmu vody, ale tudíž k obtížnější proimpregnovatelnosti. Pokud je hustota dřevní substance mezi dřevy téměř neměnná, závisí tedy hustota zejména na anatomické stavbě. Mikropóry buněčných stěn, lumeny buněk a mezibuněčné prostory tvoří póry o průměrech 1nm – 500 μm. Pórovitost je 13


Vladan Myška

nepřímo závislá na hustotě dřeva. Z technologického hlediska má velký význam při procesu impregnace, sušení a povrchové úpravy dřeva. Pórovitost dřeva lze například využít k výpočtu maximálního množství látky (kapaliny), kterou lze impregnací dostat do dřeva [1]. U roztroušeně pórovitých dřev mají cévy přibližně stejný rozměr v rámci celého letokruhu a okem nejsou rozlišitelné. [2]

3.2 Voda ve dřevě a její vliv na sušení dřeva 3.2.1 Vlhkost dřeva Vztah vlhkosti dřeva a sušení dobře vyjadřuje křivka rychlosti sušení dřeva:

vlhkost dřeva

M H

1

2

3

čas

Graf č. 1 Křivka sušení dřeva [3]

Křivku sušení rozdělujeme na : 1) Úsek rostoucí rychlosti sušení (úsek ohřevu materiálu) 2) Úsek stálé rychlosti sušení (úsek odstraňování vody volné) 3) Úsek klesající rychlosti sušení (úsek odstraňování vody vázané) Úsek rostoucí rychlosti sušení - úsek ohřevu. Teplo se ze vzduchu spotřebovává na ohřev dřeva. Materiál se přizpůsobuje vnějším podmínkám z hlediska tepelné a látkové rovnováhy. Vlhkost dřeva se s ohledem na probíhající vnitřní procesy spojené s ohřevem mění jen v menším rozsahu. [3]

14


Vladan Myška

Úsek stálé rychlosti sušení - úsek odstraňování vody volné. V tomto úseku dojde ihned na počátku ke snížení vlhkosti v tenké povrchové vrstvě dřeva. V důsledku rychlého odstranění vody z této vrstvy se mezi povrchovou a vnitřními vrstvami dřeva vytvoří gradient kapilárních tlaků (koncentrací), který způsobuje nasávání vody obsažené v kapilárách dřeva a její pohyb směrem k povrchové vrstvě. Pohyb vody směrem k povrchu je dán intenzitou odpařování vlhkosti z povrchu do prostředí. Vlhkost povrchové vrstvy je v této fázi sušení konstantní a je blízká mezi hygroskopicity. [3] S poklesem vlhkosti povrchu pod mez hygroskopicity dojde k přerušení kapilárního toku. Tok vody přestává být dostatečně silný v porovnání s intenzitou odpařování vody na povrchu. To způsobuje náhlý pokles rychlosti sušení. Křivka sušení přechází do dalšího úseku. Úsek klesající rychlosti sušení. V této fázi je popis procesu sušení je poměrně složitý. Část středových vrstev dřeva má stále ještě vlhkost nad mezí hygroskopicity a prozatím nemění rozměry. Ale potom je zde stále se směrem od povrchu do středu zvětšující vrstva dřeva s vlhkostí pod mezí hygroskopicity, při které má dřevo tendenci zmenšovat svůj rozměr – sesychat se. Vlhkost kdy část dřeva má vlhkost pod mezí hygroskopicity a část dřeva má vlhkost nad mezí hygroskopicity se nazývá kritická vlhkost dřeva. Část křivky v této oblasti vlhkosti dřeva je charakterizována jako přechodná křivka. Tato část křivky sušení končí tehdy, když je vlhkost dřeva v celém průřezu pod mezí hygroskopicity. [3] Při dalším snižování vlhkosti, kdy je vlhkost dřeva v celém průřezu pod mezí hygroskopicity se s klesající vlhkostí dřeva čas sušení prodlužuje. To je dáno stále pevnějšími vazbami vody vázané na dřevo. Sušení je ukončeno dosažením tepelné a vlhkostní rovnováhy dřeva s parametry vnějšího prostředí. Vlhkost dřeva z hlediska uložení vody můžeme rozdělit na: Vodu chemicky vázanou - je součástí chemické stavby dřeva, sušením ji ze dřeva nelze odstranit, odstraní se až při spalování dřeva. Ze sušiny dřeva představuje chemicky vázaná voda maximálně 2 %. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností dřeva nemá chemicky vázaná voda zásadní význam.

15


Vladan Myška

Vodu vázanou (hygroskopickou) – se nachází v buněčných stěnách a je vázána přes vodíkové můstky na OH skupiny amorfní části celulóz a hemicelulóz. Ve dřevě se vyskytuje při vlhkostech 0 až 30 %. Při snižování obsahu vody vázáné dochází k zásadním změnám mechanických vlastností sušeného dřeva. Čím menší je podíl vody vázané ve dřevě, tím je potřeba vyvinout více energie (delší čas sušení) potřebné na její odstranění Vodu volnou (kapilární) - vyplňuje ve dřevě lumeny buněk a mezibuněčné prostory. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností má podstatně menší význam než voda vázaná. Hranice mezi vodou volnou a vázanou se označuje jako BNV (bod nasycení vláken). Dále rozeznáváme MNBS (mez nasycení buněčných stěn) a MH (mez hygroskopicity). Rozdíl mezi těmito termíny spočívá v prostředí, ve kterém je dřevo uloženo, a zda jde o vodu ve skupenství kapalném u MNBS nebo skupenství plynném u MH. Při teplotě 15 – 20 °C mají obě veličiny přibližně stejnou hodnotu (kolem 30 %), ale na rozdíl od MNBS je MH závislá na teplotě prostředí a s rostoucí teplotou klesá. [1] 3.2.2 Navlhavost Při sušení je vliv navlhavosti dřeva pouze při konečném ošetření dřeva, kdy se zvyšuje vlhkost v okolí dřeva a dřevo přijímá vzdušnou vlhkost. Mikrokapilární systém představuje fibrilární struktura buněčné stěny, která je tvořena intermicelárními a interfibrilárními prostory, které vytvářejí kapiláry o průměru 1-1000 nm. Tento systém je zapojen do poutání vodní páry (plynů) ze vzduchu a vody vázané. Za podmínek normálního atmosférického tlaku jsou relativní vzdušná vlhkost a absolutní

teplota

vzduchu

zásadní

parametry,

které

ovlivňují

navlhavost

a rovnovážnou vlhkost dřeva. Dřevo mění svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí díky adsorpci. Adsorpcí dřeva rozumíme poutání plynné, nebo kapalné látky na měrném vnitřním povrchu dřeva. Měrný vnitřní povrch dřeva je tvořen fibrilární strukturou submikroskopické stavby buněčné stěny. Vlhkost dřeva, která se ustálí při daných podmínkách prostředí (relativní vzdušná vlhkost a teplota) se nazývá rovnovážnou vlhkostí dřeva RVD. Stav, který je takto dosažen se potom nazývá stavem vlhkostní rovnováhy SVR. Proces změny vlhkosti dřeva v závislosti na relativní vzdušné vlhkosti a teplotě prostředí je vratný, ale

16


Vladan Myška

ne po stejné křivce (hystereze sorpce). Závislost RVD na relativní vlhkosti vzduchu při konstantní teplotě se nazývá sorpční izoterma. [1] 3.2.3 Pohyb vody ve dřevě Tekutiny (kapaliny a plyny) se ve dřevě pohybují dvěma základními způsoby – objemovým tokem a molekulárním tokem. Objemový tok probíhá v mezoa makrokapilárách pod vlivem gradientu statického nebo kapilárního tlaku. Molekulární tok zahrnuje pohyb plynů v lumenech buněk přes ztenčeniny buněčných stěn a pohyb vody vázané v mikrokapilárách buněčné stěny. Praktickou aplikací objemového toku je tlaková impregnace ochranných látek do dřeva a impregnace monomery. Velikost objemového toku dřevem je dána jeho propustností. [4] Pohyb tekutiny má praktický význam při sušení, impregnaci či plastifikaci. Hybnými silami toho to pohybu jsou vlhkostní spád, kapilární tlak, osmotický tlak aj.[2] 3.2.4 Difúze Difúze charakterizuje ve dřevě pohyb vody vázané. Existuje-li ve dřevě nerovnoměrně rozložená vlhkost, je vyvolán pohyb vody - difúze, který vede k vyrovnání těchto rozdílů. Difúzí je označen molekulární tok způsobený nenulovým gradientem koncentrace, při kterém se látka snaží najít rovnovážnou koncentraci. K tomuto pohybu není nutný vnější statický tlak, ale hybnou silou je pouze gradient koncentrace. Pod gradientem koncentrace si můžeme představit nerovnoměrně rozloženou vlhkost ve dřevě, ale i nerovnoměrně rozložené teplotní pole či chemický potenciál vody. Mechanismus pohybu vody vázané vychází z teorie sorpce, která má tři fáze: a) Monomolekulární sorpce – předpokládá, že molekuly vody jsou poutány vodíkovými můstky sorpčních míst neorientovaných amorfních oblastí celulózových řetězců. Na vnitřním povrchu dřeva se nacházejí izolovaná sorpční místa tvořená volnými OH skupinami. Pravděpodobně je na každém volném sorpčním místě navázána jedna molekula vody. b) Polymolekulární sorpce – je stav, kdy se nad vrstvou molekul vody poutaných přes vodíkové můstky sorpčních míst amorfní části celulózy adsorbují další molekuly, které vytvářejí polymolekulární vrstvu. Tato vrstva je tvořena až pěti řadami molekul vody, které jsou na povrchu monomolekulární vrstvy

17


Vladan Myška

drženy Van der Waalsovými mezimolekulárními silami, elektrostatickými silami a částečně i slábnoucími silami vodíkových můstků sorpčních míst. c) Kapilární kondenzace – je-li dřevo uloženo ve vzduchu o relativní vlhkosti vyšší jak 70% může docházet především v mezokapilárách ke kapilární kondenzaci vodních par ve dřevě. Jestli ke kondenzaci bude docházet, to závisí na velikosti poloměru jednotlivých kapilár dřeva. Uvádí se, že ke kondenzaci vody může docházet ve velkých mezokapilárách buněčné stěny o průměru 5.10-8 až 5.10 –6 m při vzdušné vlhkosti nižší než je stav nasycení. Tuto závislost popisuje Kelvinova rovnice. Ze vztahu vyplývá, že od určitého poloměru kapiláry při dané relativní vlhkosti vzduchu vodní pára v kapiláře kondenzuje a smáčí vnitřní povrch kapiláry podle stejných zákonitostí, jaké jsou charakteristické pro kapaliny. [6] 3.2.5 Rozměrové změny dřeva Mění-li se vlhkost dřeva v rozsahu vody vázané, dřevo podléhá rozměrovým změnám - hygroexpanzi rozměrů. Sesychání a bobtnání je lokalizováno v buněčné stěně, kde dochází k oddalování či přibližování fibrilární struktury. Významný vliv na velikost sesýchání a bobtnání má orientace fibril v buněčné stěně. Vzhledem k tomu, že největší podíl z buněčné stěny připadá na S2 vrstvu sekundární buněčné stěny (až 90 %), kde se orientace fibril příliš neodklání od podélné osy kmene (15-30°), dochází k maximálnímu sesýchání a bobtnání ve směru napříč vláken. Malé rozměrové změny v podélném směru se vysvětlují tím, že molekuly vody nemohou vnikat mezi fibrily do valenčního řetězce v podélném spojení. [4] V důsledku ztráty vody vázané se při sesychání dřeva se rozměry tělesa zmenšují. Tyto změny můžeme rozlišit na : 

lineární



plošné



objemové

Podle toho se potom dřeva dělí na: 

málo sesychavá (dřevo topolu, olše, vrby, akátu)



středně sesychavá (dřevo borovice, smrku, jedle, dubu, jilmu, jasanu, javoru)



velmi sesychavá (buk, modřín, bříza, habr, lípa) 18


Vladan Myška

Průměrná hodnota seschnutí dřeva, které vyrostlo v našich klimatických podmínkách, v podélném směru je 0,1 až 0,4 %. V příčném směru sesychá dřevo podstatně víc. Ve směru radiální je to 3 až 6 %, ve směru tangenciálním ještě víc a to 6 až 12 %. Hodnoty sesychání (bobtnání) v jednotlivých směrech se vyjadřují poměrem 20 : 10 : 1. [2] Bobtnáním nazýváme schopnost dřeva zvětšovat svoje lineární rozměry, plochu, nebo objem při přijímání vázané vody v rozsahu vlhkosti 0 % - MH (MNBS). Objem nabobtnalého dřeva je o něco menší než součet objemu dřeva před nabobtnáním a objemu vody, kterou dřevo příjme. Toto zmenšení objemu systému dřevo – voda se v literatuře často popisuje jako kontrakce vody ve dřevě. Vysvětluje se tím, že voda v buněčných stěnách je pod značným tlakem, v důsledku čehož má menší objem. Kontrakce nastává jen při zvýšení vlhkosti od 0 % do 6 %, to je voda, která vytváří monomolekulární vrstvu. Další množství pohlcené vody už takové míře stlačení nepodléhá. [2]

3.3 Popis vybraných typů sušáren V této kapitole se práce zabývá základním popisem sušáren, ze kterých vychází laboratorní sušárna v Útěchově. Jsou to sušárny teplovzdušné komorové, s konvekčním ohřevem, malokapacitní a laboratorní. 3.3.1 Teplovzdušné komorové sušárny Klasické umělé teplovzdušné sušení řeziva a drobných pilařských sortimentů probíhá v komorových sušárnách. U tohoto způsobu komorového sušení dřeva se jako sušící prostředí používá směs vzduch vodní pára o teplotě 40 až 100oC. Toto prostředí je v případě dodržení všech požadavků vhodné k odstraňování vlhkosti ze dřeva. Teplota a vlhkost sušícího prostředí se řídí podle požadavků na konečnou kvalitu řeziva. Jistou nevýhodou tohoto způsobu sušení je, že materiál se při sušení může bortit, praskat nebo sesychat. Z pohledu změn parametrů sušícího prostředí lze teoreticky uvažovat o průchodu vzduchu sušárnou dvěma způsoby: a) celý objem vzduchu, který je do sušárny přiveden, je po předání tepla a příjmu vlhkosti ze sušárny odveden

19


Vladan Myška

b) vzduch přivedený do sušárny předá teplo, přijme odpařenou vlhkost, část ho je odvedena mimo prostor sušárny a část se po ohřevu vrací zpět do sušárny. Tento způsob je charakteristický míšením suchého čerstvého vzduchu v sušárně

Při druhém způsobu, který je v praxi uplatňován častěji, dochází ke smíchání čerstvého vzduchu z vnějšku s částí vzduchu ze sušárny. Tím dojde k poklesu absolutní vlhkosti směsi vzduchu a její teploty. Vzduch je následně ohříván. Průchodem přes výměníky tepla, roste jeho teplota a schopnost přijímat vlhkost odpařenou ze dřeva. Absolutní vlhkost zůstává konstantní. Průchodem vzduchu přes hráň se při odevzdání tepla vzduch ochlazuje a současně přijímá vodu. Část vzduchu se následně může odvést mimo sušárnu, na její místo je nasáván čerstvý suchý vzduch. Tento děj se po dobu vlastního sušení opakuje. Při teplovzdušném sušení je žádoucí znát specifickou potřebu vzduchu, která vyjadřuje kolik kilogramů vzduchu je potřeba na příjem jednoho kilogramu vody. Kromě toho se uvádí specifická potřeba tepla, která se uvádí v kJ na kg odpařené vody. U běžných sušáren je to podle konstrukce 2700 až 4000 kJ.kg-1 odpařené vody. V průběhu ohřevu dřeva se zpravidla při dosažení teploty 30 až 40oC vzduch rozprašováním vody pomocí trysek nebo nasycenou parou zvlhčuje. Při zvlhčování nasycenou parou kondenzuje tato na povrchu materiálu, což má za následek zvýšení koeficientu prostupu tepla z prostředí na materiál a nedochází k nežádoucímu vysoušení v průběhu ohřevu dřeva. [6] Kromě běžných fyzikálních jevů (přestup tepla mezi materiálem a prostředím, přenos tepla uvnitř materiálu, odpařování vlhkosti z povrchu materiálu a přenos vlhkosti uvnitř materiálu) a způsobů předávání tepla (konvekce, kondukce, radiace), má na rychlost sušení největší vliv: struktura dřeva, vazba vody na dřevo, tepelná a vlhkostní vodivost. To vše je podmíněné vnějšími podmínkami, kterými jsou teplota, tlak, vlhkost a rychlost proudění sušícího prostředí. [6] V běžných podmínkách je přenos vlhkosti materiálem podstatně pomalejší než odvod vlhkosti z povrchu dřeva. Při klasickém sušení se vlhkost v materiálu pohybuje vlivem působení gradientů teploty, vlhkosti a tlaku par (gradienty koncentrací). Vlhkost v materiálu má tendenci pohybovat se ve směru nižší teploty. Vlhkost se pohybuje ve směru nižší vlhkosti. Gradient teploty u klasického sušení působí na pohyb vlhkosti v opačném směru jakým je způsoben pohyb vlivem gradientu vlhkosti, pohyb vlhkosti směrem k povrchovým vrstvám dřeva se tak zpomaluje. [6] 20


Vladan Myška

Mezi hlavní výhody teplovzdušného sušení patří: 

možnost sušit všechny dřeviny



možnost sušit všechny tloušťky



libovolná konečná vlhkost



malý rozptyl v konečné vlhkosti



střední až krátký čas sušení



vyšší teploty sušení



možnost využití různých vyhřívacích medií

Obr. 1 Teplovzdušná komorová sušárna

Jako nevýhody můžeme uvést: 

vyšší energetické náklady v důsledku neustálé výměny vzduchu



chyby při tvrdém sušení



proměnlivé zatížení energetických zdrojů  vyšší pořizovací náklady

3.3.2 Sušárny s konvekčním ohřevem V tomto případě probíhá sušení řeziva v tepelně izolovaných komorách při teplotách od 50 do 100°C. Přenos tepla se uskutečňuje konvekcí. Vzduch proudí mezi jednotlivými vrstvami řeziva především ve vodorovném směru. Sušícím prostředím je teplý vzduch o určité relativní vlhkosti. Konvekční teplovzdušné sušárny jsou vhodné tam, kde je dobrá energetická situace (zdroj tepla v místě). Sušíme především rychle sušitelné dřevo malých a středních tlouštěk, které snáší vyšší teploty. [7] 3.3.3 Malokapacitní sušárny Využívají se k sušení malého množství řeziva. Výhodou těchto sušáren je to, že jsou okamžitě po dodání připraveny k provozu. Sušárny jsou konstrukčně (pomocí jednotlivých funkčních bloků) řešeny tak, že i montáž a instalaci si může zákazník provést ve vlastní režii. U sušáren řeziva tohoto typu je předpoklad, že budou umístěny v interiéru. Jednoduchým přístřeškem lze však vyřešit i umístění v exteriéru. Částečnou nevýhodou mohou být náhlé změny sušícího prostředí související s malým vnitřním prostorem sušárny. [7]

21


Vladan Myška

Malokapacitní komorové sušárny řeziva lze podle směru proudění vzduchu přes hráň rozdělit na: a) sušárny s příčným prouděním vzduchu b) sušárny s podélným prouděním vzduchu

3.3.3.1 Sušárny s příčným prouděním vzduchu Sušárny vycházejí z klasické konstrukce komorové sušárny. V případě konstrukce bez mezistropu se směrem k zadní části sušárny rozšiřuje vnitřní prostor sušárny. Ventilátor a odvětrávací a nasávací komín je umístěn v zadní rozšířené části. Toto řešení umožňuje příčné proudění vzduchu hrání. Sušárny se dodávají pro délky řeziva od 3 do 6 m nebo podle dohody s odběratelem. Materiál je do sušárny zavážen pomocí kolejového vozíku, který je součástí sušárny. Sušárny jsou vývojově starší než druhý typ sušáren.

Obr. 2 Sušárna s příčným prouděním vzduchu

3.3.3.2 Sušárny s podélným prouděním vzduchu Mají ventilátor umístěn v kratší čelní stěně obdélníkového půdorysu sušárny. Podélné proudění je zajištěno pomocí speciálních žebrovitých hliníkových profilů, proložených mezi jednotlivými vrstvami řeziva. Podélné proudění vzduchu přes celou délku hráně brání vzniku trhlin. Výsledná konečná vlhkost dřeva je ve všech kusech řeziva podobná. Sušení lze optimalizovat i pro pouze částečně zaplněný sušící prostor, a to úpravou pomocí vymezovacích desek na vstupu vzduchu do hráně. Čas sušení se potom neprodlužuje.

22


Vladan Myška

Obr. 3 Sušárna s podélným prouděním vzduchu

3.3.4 Laboratorní sušárny Laboratorní sušárny jsou většinou malokapacitní. Hlavní výhodou laboratorních sušáren je možnost experimentovat na malých objemech řeziva. Vyznačují se velmi velkou přesností a jsou konstrukčně upraveny tak, aby co nejlépe mohly splňovat požadavky provozovatele sušárny. Jednotlivá zařízení jsou obvykle speciálně upravena k měření požadovaných přesných hodnot. Laboratorní sušárny dosahují ve výsledku srovnatelných parametrů s velkokapacitními sušárnami jako například sušících teplot do 100°C apod.

23


4

Vladan Myška

METODIKA

4.1 Metodika zpracování technického popisu laboratorní sušárny V metodice zpracování technického popisu laboratorní sušárny jsou uvedena tato témata: a) technická data b) popis jednotlivých částí c) dokompletace a ověření funkčnosti d) návod na použití e) popis ovládání sušárny

4.2 Technická data V Tab. 1 jsou uvedena hlavní technická data malokapacitní, teplovzdušné, laboratorní sušárny s konvekčním ohřevem pomocí topných těles a axiálních ventilátorů. Tab. č. 1 Technická data laboratorní sušárny

Název

Laboratorní sušárna

Délka x šířka:

187 x 121 cm

Výška

164 cm

Hmotnost cca

Napájecí síť

90kg Tepelně izolační panely s PUR pěnou 380V a 220V

Rok uvedení do provozu

2012

Materiál

24


Vladan Myška

Obr. 6 Schéma sušárny – čelní pohled

Obr. 4 Čelní pohled do sušárny

Obr. 5 Celkový pohled na sušárnu

25


Vladan Myška

4.3 Popis jednotlivých částí Hlavní částí laboratorní sušárny je skeletová konstrukce se vzájemně propojenými stěnami i dnem. K výrobě skeletové konstrukce byly použity tepelně izolační panely obsahující PUR pěnu. Tepelná odolnost panelů je 90°C tak jak předepisují normy. Sušárna je vybavena sušárenským příslušenstvím od firmy ELBEZ s.r.o. Sušárna slouží pouze k laboratorním účelům. Detailnější specifikace jednotlivých zařízení a jejich fotografie jsou uvedeny v příloze. 4.3.1 Ovládací panel Jako ovládací panel sušárny byl použit automatický

řídící

a

regulační

systém

komorových sušáren typ Star 116 ELBEZ 130 linkr 45-75 od firmy ELBEZ s.r.o. který, umožňuje

provozovat

sušárnu

v

plně

automatickém režimu a monitorování provozu sušárny (zaznamenávání hodnot procesu sušení a tisk

záznamu).

Řídící

jednotka

umožňuje

pracovat v plně automatickém režimu regulace, kde se řídí běh sušícího procesu dle uložených

Obr. 1 Automatický řídící a regulační systém Star 116 ELBEZ 130 linkr 45-75

sušících křivek zcela samočinně. Ovládací prvky řídícího systému tvoří membránová klávesnice a grafický displej. Základním zobrazovacím prvkem je čtyřřádkový alfanumerický displej s podsvíceným pozadím zobrazující 20 znaků na řádek. Informace zobrazované na displeji jsou zobrazené formou menu. Položky menu jsou rozčleněné do jednotlivých submenu (oken). Každé okno obsahuje více položek.

Všechny níže popsané elektrické zařízení jsou zapojeny do automatického řídícího a regulačního systému Star 116 ELBEZ 130 linkr 45-75 a jsou přes něj ovládány.

26


Vladan Myška

4.3.2 Sběrnice SBR-4/BP Sběrnice slouží k zapojení sond v sušárně. Je vodotěsná a je osazená čtyřmi nerezovými konektory pro banánek sondy vlhkosti dřeva WS – 16/B, dvěma konektory CINCH pro sondy teploty WT 20, dvěma vývodkami pro kabel KW - 08 a kabel měření hladiny v psychrometru nebo pro čidlo NH421.65T. Obr. 7 Sběrnice SBR-4/BP

4.3.3 Sonda vlhkosti dřeva WS – 16/B Antikorozní sonda měřící vlhkost dřeva. Kontakt se dřevem zajištěn pomocí vrutů. Součástí sondy je stíněný silikonový kabel v délce dle požadavku opatřen nerezovými konektory. 4.3.4 Snímač teploty a vlhkosti T3110 Programovatelný snímač teploty, relativní vlhkosti a dalších odvozených vlhkostních veličin s výstupy 4 – 20mA je určen pro měření okolní teploty ve °C nebo °F a relativní vlhkosti vzduchu bez příměsí agresivních látek, přičemž z měřených veličin může počítat i jednu z následujících veličin: teplota rosného bodu, absolutní vlhkost, měrná vlhkost, směšovací poměr nebo specifická entalpie. Měřicí senzory teploty i relativní vlhkosti jsou neodnímatelnou součástí přístroje. Naměřené hodnoty včetně vypočtené veličiny jsou zobrazovány na dvouřádkovém LCD displeji, kdy na prvním řádku je zobrazena teplota. Veličinu zobrazovanou na 2. řádku lze volit mezi relativní vlhkostí a počítanou veličinou nebo je

Obr. 8 Snímač teploty a vlhkosti T3110

možné zobrazení obou veličin s cyklickým přepínáním v intervalu 4 s. Displej může být v případě potřeby zcela vypnut. Do obvodu se snímač zapojuje pomocí jedné nebo dvou navzájem galvanicky oddělených proudových smyček. Každá se připojuje dvouvodičově a každá vyžaduje napájení z vyhodnocovacího zařízení. Pro správnou funkci snímače musí být vždy zapojena proudová smyčka I1 (je z ní napájena měřicí část snímače), pokud se tato přeruší nebo nebude zapojena, pak nebude pracovat ani smyčka I2 a displej. Měřené veličiny lze programově přiřadit k proudové smyčce výstupu I1 nebo výstupu I2 (oba dvouvodičové připojení). 27


Vladan Myška

4.3.5 Servopohon klapek Belimo LM-230A Sušárna má 2 páry odvětrávacích klapek zapojených

paralelně,

umístěných

ve

stropě

sušárny. Servopohon může obsluhovat klapku až o velikosti

1m2.

Zařízení

dosahuje

kroutícího

momentu až 5Nm při napájecím napětí 240V. Servopohon má univerzální třmen, jištění proti

Obr. 9 Servopohon klapek Belimo LM-230A

přetočení s přiloženou pojistkou. Pracovní úhel se dá nastavit na maximální hodnotu 95°. Pohon je jištěn proti přetížení, nepotřebuje koncové spínače a zůstává automaticky stát na dorazu. 4.3.6 Elektoromagnetický ventil MP116-2015 Ventil slouží k regulaci vody proudící do vlhčící trysky Danfoss 030F8140. Ventil je schopen pracovat i s nulovým tlakem, pracovní medium může být vzduch, voda nebo olej. Pracovní tlak ventilu je u vzduchu 0–10 Bar, u vody a oleje 0-7 Bar. Viskozita tekutiny musí být menší než 20 CST. Teplota okolí může být v rozmezí -5 až 80°C. Tělo ventilu je vyrobeno z mosazi s nerezovou SS příponou. Těsnění značky Viton.

Obr. 10 Elektromagnetický ventil MP116-2015

4.3.7 Vlhčící tryska Danfoss 030F8140 Vlhčící trysky slouží ke zvyšování relativní vlhkosti vzduchu v sušárně. Trysky nejsou umístěny tradičně proti proudu vzduchu před vstupem do hráně, ale jsou umístěny na straně sání ventilátorů z důvodu lepšího rozptýlení mlhoviny v malé komoře. Použitá tryska má průtočný objem 11,62kg/h při tlaku 10 Bar. Tělo

Obr. 11 Vlhčící tryska Danfoss 030F8140

trysky je z mosazi. Tryska má tkaný filtry Monel. 4.3.8 Axiální ventilátory VE315P/2 s tropickou úpravou (do 100°C) Sada 3 ventilátorů zajišťuje proudění vzduchu v sušárně. Tyto ventilátory se skládají z kruhového difuzoru zaústěného do čtvercové příruby s připevňovacími otvory, elektromotoru, oběžného kola a ochranné mřížky. Skříň ventilátoru je ocelový svařenec. Oběžné kolo má plastové 28

Obr. 12 Axiální VE315P/2

ventilátor


Vladan Myška

lopatky, náboj je hliníkový. Materiál lopatek oběžného kola je standardně polyamid se skelným plnivem (teplotní rozsah -40 až +110°C). Kolo je dynamicky vyvážené a je přímo nasazené na hřídeli elektromotoru. Přírubový elektromotor je upevněn ke skříni pomocí čtyř prstencových závěsů. Na ventilátoru nejsou použity žádné nechráněné ocelové díly bez povrchové úpravy, které by mohly korodovat. Skříň ventilátoru se standardně dodává povrchově upravena práškovou barvou nanášenou v elektrostatickém poli (KOMAXIT) v modrém odstínu. Variantou je žárové zinkování ocelové skříně. Plastové oběžné kolo se povrchově neupravuje. Počet otáček je 2800ot/min-1, průtok vzduchu 3510m3/hod, příkon 370W. 4.3.9 Elektrické topné těleso typ 4656 Topné těleso je určeno pro ohřev vzduchu

v sušárně.

Topné

těleso

je

složeno z topného článku, ke kterému jsou připevněny dvě příruby. Pro lepší přestup tepla do okolního prostředí je topná část topného tělesa ovinuta páskem. Vývody tvoří svorníky a matice M6. Připevňovací

Obr. 13 Elektrické topné těleso typ 4656

příruby jsou opatřeny podložkou a maticí. Činná část topného tělesa je z nerezové oceli, příruby jsou ocelové s povrchovou úpravou zinko-chromátovou. 4.3.10 Čerpadlo Metabo HWW 3000/20 G Čerpadlo slouží k dopravě vody potřebné k vlhčení sušárny. Vstupní napětí čerpadla je 220V, příkon 900W, otáčky čerpadla

2780

ot/min,

maximální

dopravované množství 3000l/h, maximální tlak 4,3bar, provozní teplota 5-40°C. Materiál čerpadla tvoří šedá litina (kryt pumpy), ušlechtilá ocel (hnací hřídel) a noryl (hnací kolo).

29

Obr. 14 Čerpadlo Metabo HWW 3000/20 G


Vladan Myška

4.3.11 Deflektory Plechy sloužící k usměrňování proudění vzduchu. Deflektory, stejně jako kolejový vozík nebyly v době psaní bakalářské práce v sušárně nainstalovány. 4.3.12

Frekvenční měnič VFD015EL43A Frekvenční měnič reguluje počet otáček ventilátorů.

Oblast nastavení je 0,1-600Hz Pro instalaci byli použity kabely V05SS-F4x1,5mm a H05VV-F3x1,0.

4.3.13 Kolejový vozík Vozík je určen k zavážení a vyvážení řeziva ze sušárny.

Obr. 15 Frekvenční měnič VFD015EL43A

Kolejový vozík nebyl v době psaní bakalářské práce v sušárně namontován. 4.3.14 Elektrorozvaděč Kovová skříň umístěná na zadní straně sušárny, sloužící k zapojení všech elektrických zařízení do automatického řídícího systému Star 116 ELBEZ 130 linkr 4575. Rozvaděč je přišroubován ke skeletové konstrukci sušárny. Z venkovní strany rozvaděče se nachází přepínač ON/OFF a ovládací panel automatického řídícího systému.

Obr. 16 Elektrorozvaděč

30


Vladan Myška

4.4 Dokompletace a ověření funkčnosti 4.4.1 Dokompletace V říjnu 2011 sušárnu dokompletovala firma ELBEZ s.r.o. Sušárna byla před dokompletací v rozpracovaném stavu, byla postavena pouze skeletová konstrukce. V půdě byly již připraveny otvory pro odvětrávací komínky. Pracovníci firmy ELBEZ s.r.o. na místě připravovali a kompletovali zařízení pro upevnění topných těles, upravovali

axiální

ventilátory,

byly

připevněny

servopohony

na

konstrukci

odvětrávacích komínků atd. V blízkosti sušárny bylo třeba zajistit elektrickou přípojku na 380V, kterou vyžaduje chod sušárny.

Při dokompletaci byla nainstalována

a zapojena všechna elektrická zařízení. Fotografie z montáže viz. příloha. 4.4.2 Ověření funkčnosti V rámci bakalářské práce byly ověřeny a vyzkoušeny funkce nejdůležitějších zařízení sušárny. Zkušebním provozem sušárny se opakovaně prováděly zkoušky popsané v této kapitole. 4.4.2.1 Funkčnost vlhkostních a teplotních sond Zkouška proběhla v den montáže a měřily se při ní odchylky instalovaných sond zkušebními sondami. Při této zkoušce byla ověřena také funkčnost sběrnice. Zkouška proběhla úspěšně, a funkčnost byla ověřena a vyhodnocena jako správná. 4.4.2.2 Zkoušení ventilátorů Při zkoušce ventilátorů se ověřovala jejich funkčnost a jejich vliv na správné proudění vzduchu v sušárně. Při zkoušce byly použity přístroje na měření rychlosti vzduchu. Kontrolovala se i podtlaková strana ventilátorů a vliv klapek na proudění vzduchu. Výsledky zkoušky odpovídají stavu dokončení sušárny, která v době měření nebyla ještě vybavena usměrňovacími plechy (deflektory). V následující fázi se počítá s dalším měřením, po té co bude sušárna kompletně dokončena. 4.4.2.3 Kontrola funkce klapek Při zkoušení ventilátorů se zároveň kontrolovala funkce klapek a jejich vliv na proudění vzduchu v sušárně. Kontroloval se i paralelní chod klapek, samotný průběh otvírání a těsnost klapek při poloze ,,zavřeno“. Zkouška proběhla úspěšně, klapky pracují paralelně a jsou nainstalovány správně.

31


Vladan Myška

4.4.2.4 Ověřování vlhčícího systému Všechna zařízení patřící do vlhčícího systému sušárny (čerpadlo, vlhčící tryska, elektromagnetický ventil, mosazné a gumové potrubí a jeho spoje, nádrž s vodou) byly podrobeny zkoušce vedoucí k ověření jejich funkčnosti. Trysky nejsou umístěny tradičně proti proudu vzduchu před vstupem do hráně, ale jsou umístěny na straně sání ventilátorů z důvodu lepšího rozptýlení mlhoviny v malé komoře. Bylo prokázáno, že vlhčící trysky vodu rozprašují požadovaným směrem a netvoří velké kapky, které by způsobovaly nekvalitní vlhčení. Trysky jsou nastaveny tak, aby docházelo k maximálnímu rovnoměrnému rozptýlení vody. Trysky nekapou ani při otevírání a uzavírání vlhčícího systému. 4.4.2.5 Kompletní ověření funkčnosti automatického řídícího a regulačního systému Star 116 ELBEZ 130 linkr 45-75 Cílem praktické zkoušky bylo prověřit celkovou funkčnost zcela nového řídícího systému. Při zkoušce byly nastaveny všechny parametry sušení a byl zahájen test, prozatím bez zkušební dávky řeziva. Zkouška měla prověřit, zda systém pracuje se všemi zařízeními adekvátně, zda systém dodržuje všechny nastavené parametry. Příkladmo lze uvést, že bylo zkoumáno, zda si systém automaticky reguluje otáčky ventilátorů v závislosti na vlhkosti dřeva, zda reguluje otevírání a zavírání klapek v závislosti na vlhkosti prostředí, a také zda reguluje vlhkost prostředí v závislosti na vlhkosti dřeva. Zkouška byla provedena a vyhodnocena jako úspěšná. Zkouška prokázala celkovou funkčnost sušárny. Byly zjištěny jen malé odchylky, které jsou v rámci normy. Chybějící deflektory a kolejový vozík neměly zásadní vliv na zkoumané parametry.

32


Vladan Myška

4.5 Návod na použití laboratorní sušárny 4.5.1 Použití laboratorní sušárny řeziva Laboratorní sušárna řeziva je určena k vědeckým pokusům v rámci sušení řeziva. Sušárna je schopna vyvinout pracovní teplotu 90°C, rychlost proudění vzduchu 3,5 m.s-1. V sušárně lze sušit řezivo maximální délky 170 cm. Konečná vlhkost řeziva po vysušení může být až 0%. Laboratorní sušárna musí být používána pouze osobami, které dobře znají její vlastnosti a jsou obeznámeny s příslušnými předpisy jejího provozu. 4.5.2 Obsluha a údržba - sušárnu smějí obsluhovat pouze pověření pracovníci, zaškolení a znalí její obsluhy, starší 18let -

před spuštěním sušícího řádu je třeba zkontrolovat všechny zařízení v sušárně

-

při vstupu do sušárny během sušícího procesu např. při odběru vzorků, kontrole psychrometrů apod., musí být provoz sušárny zastaven, tj. zejména vypnuty všechny ventilátory. Vstupující pracovník nesmí trpět nemocemi srdce, plic apod. a při vstupu by měl být zajišťován dalším pracovníkem

-

po každém sušení je třeba provést vyčištění sušící komory od třísek, odřezků, pilin a kůry, které se v ní nahromadily během sušení

-

průběžně je třeba dbát, aby nebyly poškozovány teploměry, kabelové rozvody, trubkové rozvody a armatury, ani prvky pláště a vrat komory

-

při jakékoliv údržbě, čištění, seřizování nebo opravách musí být sušárna odpojena od elektrické energie

-

jakékoliv práce spojené s obsluhou, údržbou a opravou sušárny mohou provádět pouze osoby s odpovídající kvalifikací

4.5.3 Zakázané činnosti - je zakázáno používat laboratorní sušárnu v neúplném stavu, a také v případě když není řádně ustavena na rovné a pevné podložce -

je zakázáno používat sušárnu s jakoukoliv poruchou v konstrukci, mechanismu nebo elektrické části stroje

-

není povoleno provádět jakékoliv úpravy na laboratorní sušárně

-

v místnosti, kde je sušárna umístěna, je přísný zákaz kouření a manipulace s otevřeným ohněm 33


Vladan Myška

4.5.4 Posloupnost činností k uvedení sušárny do provozu 1. Zapojení sušárny do elektrické sítě o napětí 380V 2. Zapojení čerpadla do elektrické sítě o napětí 220V 3. Zmáčknutí pojistky a otočení ovladače kontrolního panelu do pozice ON 4. Kontrola kohoutku na sacím potrubí vodního čerpadla 5. Kontrola stavu vody v nádrži vodního čerpadla 6. Nastavení parametrů sušení na ovládacím panelu 4.5.5 Posloupnost činností k sušení řeziva 1. Vyčištění komory od kůry, pilin a prachu 2. Ověření správné funkce všech zařízení sušárny, zjištěné závady je třeba ihned odstranit 3. Naplnění sušárny řezivem a připojení všech snímacích sond dle návodu 4. Zavření dveří 5. Kontrola nastavení sušicích parametrů procesu sušení 6. Spuštění sušícího režimu 7. Během sušení pravidelně kontrolovat chování sušárny, měřených veličin, i stav řeziva a sušícího prostředí. Na nestandartní chování nebo závady je třeba ihned reagovat 8. Po ukončení sušení provést archivaci/tisk grafu průběhu sušení

4.6 Popis ovládání sušárny Automatická řídící jednotka STAR 116 je určena pro řízení sušícího procesu teplovzdušných sušáren řeziva a umožňuje provozovat sušárnu v plně automatickém režimu. Tato kapitola popisuje zobrazovací a ovládací prvky, způsob obsluhy a činnost řídící jednotky. Řídící systém STAR 116 umožňuje poloautomatické provozování sušárny a monitorování provozu sušárny (zaznamenávání hodnot procesu sušení a tisk záznamu) Řídící jednotka umožňuje pracovat v plně automatickém režimu regulace, kde se řídí běh sušícího procesu dle uložených sušících křivek zcela samočinně. V dalších kapitolách budou jednotlivé funkce popsány podrobněji. [5]

34


Vladan Myška

4.6.1 Teplota Tato funkce zabezpečuje vyhřívání sušárny, kde žádanou hodnotu teploty diktuje uložená sušící křivka dle aktuálního stavu. 4.6.2 Vlhkost vzduchu Funkce vlhkost vzduchu zabezpečuje udržování požadované vlhkosti vzduchu v sušárně, kde diktuje žádanou hodnotu vlhkosti vzduchu uložená sušící křivka dle aktuálního stavu vlhkosti dřeva. 4.6.3 Vlhkost dřeva Vlhkost dřeva je hlavním kritériem pro udržování klima v sušárně. Řídící jednotka při regulaci průběžně vybírá v uložené sušící křivce ty nejvhodnější hodnoty pro kvalitní regulaci procesu sušení.

4.6.4 Popis sušícího procesu Sušící proces se skládá z několika fází: První fází sušícího procesu je ohřev. V sušárně narůstá teplota podle zvolené sušící křivky, nuceným postřikem se vytvoří požadovaná vlhkost. Ohřev trvá až do dosažení požadované teploty určené obsluhou, nebo dle sušené dřeviny a tloušťky dřeviny. Druhou fází je sušení. Prostředí v sušárně se nezvlhčuje a teplota se udržuje na požadované hodnotě podle předepsané technologie sušení. Vlhkost vzduchu se udržuje (snižuje) otevíráním větracích klapek. Fáze sušení končí při dosažení požadované vlhkosti dřeva (např. 8%). Třetí fází sušícího procesu je konečné ošetření. V průběhu této fáze se nepatrně zvýší vlhkost vzduchu v komoře, aby se snížilo pnutí v sušeném řezivu a vyrovnala vlhkost mezi jednotlivými kusy. Tento proces trvá po dobu požadovanou dřevinou a tloušťkou dřeviny. Čtvrtou fází je ochlazování. Po dobu ochlazování se postupně snižuje teplota v komoře pomocí ventilačních klapek. Ochlazování trvá až do ochlazení na požadovanou hodnotu obsluhou. Kdykoliv může obsluha proces pozastavit a opět jej spustit. Po opětovném spuštění bude řídící proces pokračovat od bodu, v kterém byl zastaven. [5]

35


Vladan Myška

4.6.5 Zobrazovací a ovládací prvky Ovládací a zobrazovací prvky řídícího systému STAR 116 jsou umístěné na jeho předním panelu, který znázorňuje následující obrázek:

4.6.6 Ovládací a zobrazovací prvky Ovládací prvky řídícího systému tvoří membránová klávesnice a grafický displej. Mezi zobrazovací prvky patří alfanumerický displej 4.6.6.1 Alfanumerický displej Základním zobrazovacím prvkem je čtyřřádkový alfanumerický displej s podsvíceným pozadím zobrazující 20 znaků na řádek. Informace zobrazované na displeji jsou zobrazené formou menu. Položky menu jsou rozčleněné do jednotlivých submenu (oken). Každé okno obsahuje více položek. Známe čtyři základní typy položek: 

Editační položka



Alternativní položka



Funkční položka



Položka typu okno

Každá položka začíná vlastním jménem, za kterým následují další údaje, a jejich význam závisí od typu položky. Položka, která je aktuální (pracuje se s ní), je 36


Vladan Myška

zvýrazněna blikáním . Pohyb po jednotlivých položkách (výběr aktuální položky) se uskutečňuje klávesami NAHORU, DOLU, VLEVO a VPRAVO . Aktivace položky (vykonání nějaké činnosti, editace čísla apod.) se vykonává klávesou ENTER. [5] 4.6.6.1.1 Editační položka Položka, která umožňuje zobrazení, případně i změnu číselných hodnot, se nazývá editační položka. Hodnota položky bliká a je možné zadat novou požadovanou hodnotu a uložit stiskem klávesy ENTER. Nová hodnota se zadává stiskem odpovídajících kláves bloku numerické klávesnice. Editace se ukončí stiskem klávesy ENTER, čímž se automaticky přejde na další položku. Klávesa ESC způsobí, že vykonané změny se neberou do úvahy a parametr si ponechá původní hodnotu. Ukončení editace klávesou ENTER potvrzuje platnost provedených změn. Pokud zadaná hodnota není přípustná (např. příliš velká resp. malá hodnota parametru apod.), systém ji neakceptuje a v platnosti ponechá původní údaj. [5] 4.6.6.1.2 Alternativní položka Alternativní položka je určena k výběru jedné alternativy z omezeného množství nabízených možností (např. výběr ANO - NE). Položka se skládá ze jména proměnné a ze zobrazení momentálně zvolené alternativy. Vybraná alternativa položky bliká (je možná změna alternativy) a klávesami šipka nahoru a šipka dolu je možné cyklicky měnit alternativu. Platnost výběru alternativy se potvrdí klávesou ENTER, čímž se automaticky přejde na další položku. [5] 4.6.6.1.3 Funkční položka Funkční položka je určena pro zobrazení činnosti v systému (např. na zobrazení měřené hodnoty, stavu sepnutí výstupu apod.). Tato položka je zobrazena jménem vykonávané funkce. [5]

37


Vladan Myška

4.6.6.1.4 Položka typu okno Položka typu okno je určena pro vnoření se hlouběji do systému menu. Položka je zobrazena svým jménem a dvojicí znaků →←. Znaky →← znázorňují, že položka není výkonná ani editační, ale že jejím aktivováním se vnoříme hlouběji do systému menu. Aktivace položky se provede stiskem klávesy šipka vpravo. Návrat do okna vyšší úrovně se provede stiskem klávesy ESC. [5]

38

Bakalářská práce 4.6.6.1.5

Vladan Myška

Struktura menu

39


Vladan Myška

4.6.7 Popis menu 4.6.8 Úvodní okno Úvodní okno se zobrazí po startu systému. Jeho obsahem je kontakt na výrobce řídícího systému. Při současném stisku klávesy 4 a 6 se zobrazí zkušební okno pro kontrolu funkčnosti ovládaných prvků. Stiskem klávesy 1 v tomto okně se spustí topení a po stisku klávesy 7 se zastaví. Stiskem klávesy 2 v tomto okně se spustí zavlhčování a po stisku klávesy 8 se zastaví. Stiskem klávesy 3 v tomto okně se spustí odvětrávání a stiskem klávesy 9 se zastaví. Stiskem klávesy 4 v tomto okně se spustí ventilátory a stiskem klávesy 0 se zastaví. Z tohoto okna vystoupíme stiskem klávesy šipka vpravo „►“. Při současném stisku kláves 1 a 3 v úvodním okně se zobrazí servisní okna (viz níže). Z těchto oken vystoupíme stiskem klávesy šipka dolů „▼“. Úvodní okno po uplynutí 30ti sekund, nebo po stisku klávesy Enter (◄┘) přejde na hlavní okna. Úvodní okno lze z kteréhokoliv okna vyvolat stiskem klávesy „i“. 4.6.9 Servisní okna Poznámka: Alternativní a editační položky je nutné vždy nejprve potvrdit klávesou Enter (◄┘), potom zadat/vybrat hodnotu a znovu potvrdit klávesou Enter (◄┘). Počet čidel

Editační položka. Zadání počtu čidel vlhkosti a teploty vzduchu 1/2.

Reverzace

Alternativní

položka.

Výběr

ANO/NE

(povolení/zakázání

reverzace ventilátorů). Rev. doba

Editační položka. Zadání doby, po kterém se reverzují ventilátory.

Rev. Prodl.

Editační položka. Zadání doby nečinnosti ventilátorů nutné pro doběh.

Temperovat na

Editační položka. Zadání teploty, na kterou se má komora temperovat i mimo regulaci. Důležité v zimním období z důvodu zámrzu vody v topné soustavě.

Linearizovat

Alternativní položka. Výběr ANO/NE. Při výběru „ANO“ budou

suš.kř.

sušící křivky zlinearizovány, to znamená že vlhkost vzduchu i teplota v komoře budou regulovány plynule a ne skokově jak je dáno křivkou. 40


Vladan Myška

„▼“ Vlhčit od

Editační položka. Zadání teploty, do které je vlhčení zakázáno.

Vlhčení O

Editační položka. Zadání doby vlhčení.

Vlhčení Z

Editační položka. Zadání doby prodlevy vlhčení.

Zpoždění vlhčení

Editační položka. Zadání doby zpoždění vlhčení.

Zpoždění větrání

Editační položka. Zadání doby zpoždění větrání.

Zpoždění topení

Editační položka. Zadání doby zpoždění topení.

4.6.10 Hlavní okna Datum a čas Funkční položka. Aktuální datum a čas Symbol zámečku

Alternativní položka. Současný stiskem kláves „+/-„ a „◄┘“ v tomto okně se změní stav zámku na uzamčený. Tímto se znepřístupní nepovolaným osobám pohyb v oknech menu. Opětovným současným stiskem kláves „+/-„ a „◄┘“ v tomto okně se změní symbol zámku na odemčený a je možný volný pohyb v menu.

Te.d.

Funkční položka. Aktuální teplota dřeva.

Vl.d.

Funkční položka. Aktuální vlhkost dřeva (průměr z vybraných sond).

Te.v.

Funkční položka. Aktuální teplota vzduchu v komoře.

Vl.v.

Funkční položka. Aktuální vlhkost vzduchu v komoře.

Te.v.?

Funkční položka. Požadovaná teplota vzduchu v komoře.

Vl.v.?

Funkční položka. Požadovaná vlhkost vzduchu v komoře.

„►“/ 20s S1

Funkční položka. Aktuální vlhkost dřeva na sondě 1. (Nulová hodnota značí zakázanou sondu pro regulaci).

S2


S3


S4

Funkční položka. Aktuální vlhkost dřeva na sondě 4. (Nulová hodnota značí zakázanou sondu pro regulaci). 41

Bakalářská práce Prům. vlhkost dř.

Vladan Myška Funkční

položka.

Průměrná

vlhkost

dřeva

vypočítaná

z povolených sond pro regulaci. Top.

Funkční položka. „O“ značí odevřený ventil topení, „Z“ zavřený.

Zav.

Funkční položka. „O“ značí odevřený ventil zavlhčování, „Z“ zavřený.

Vět.

Funkční položka. „O“ značí odevřené klapky větrání, „Z“ zavřené.

Pro.

Funkční položka. Šipky značí směr proudění vzduchu, „X“ zastavené ventilátory a „/“ prodlevu reverzace.

„►“/ 20s Dřevina

Funkční položka. Aktuálně sušená dřevina.

Režim

Funkční položka. Aktuální režim procesu sušení.

Ko.oš.

Funkční položka. Aktuálně povolené/zakázané konečné ošetření.

Tlouš.

Funkční položka. Tloušťka aktuálně sušené dřeviny.

Ko.tep.

Funkční položka. Aktuálně požadovaná konečná teplota sušení.

Ko.vl.

Funkční položka. Aktuálně požadovaná konečná vlhkost dřeva.

4.6.11 Okno MENU Poznámka: Pro pohyb mezi položkami v okně použijte klávesy šipka nahoru (▲) a šipka dolu (▼). Menu

Po stisku klávesy „►“ se zobrazí okna ZADÁNÍ SUŠENÍ.

Start sušení

Po stisku klávesy „►“ se spustí sušení.

Stop sušení

Po stisku klávesy „►“ se sušení pozastaví. Systém zůstává v bodě programu, po opětovném spuštění pokračuje dále.

Konec sušení

Po stisku klávesy „►“ se sušení ukončí.

Záznam

Po stisku klávesy „►“ se zobrazí okno ZÁZNAM SUŠENÍ.

Datum a čas

Po stisku klávesy „►“ se zobrazí okno DATUM A ČAS.

Vlastní křivka

Po stisku klávesy „►“ se zobrazí okna VLASTNÍ KŘIVKA..

42


Vladan Myška

4.6.12 Okna Zadání sušení Poznámka: Alternativní a editační položky je nutné vždy nejprve potvrdit klávesou Enter (◄┘), potom zadat/vybrat hodnotu a znovu potvrdit klávesou Enter (◄┘). Dřevina

Alternativní položka. Výběr dřeviny pro sušení.

Tloušťka

Editační položka. Zadává se tloušťka sušené dřeviny. Při výběru dřeviny „IPPC“ a „Palivové dřevo“ se tato položka nezobrazí, při výběru dřeviny „Palety“ není možné tuto položku editovat.

Konečná vlhkost

Editační položka. Zadává se požadovaná konečná vlhkost dřeva. Při výběru dřeviny „IPPC“ se tato položka nezobrazí.

Konečná teplota

Editační položka. Zadává se požadovaná konečná teplota vzduchu v komoře.

Maximální teplota Alternativní

položka.

Výběr

z několika

přednastavených

maximálních teplot (45, 50, 55, 60, 65, 70 a 75°C). V některých dřevinách se i při vybrané vysoké požadované teplotě aktuální teplota samočinně sníží tak, aby nedošlo k poškození dřeva. Při výběru dřeviny „IPPC“, „palivové dřevo“ a „vlastní sušící křivka“ se tato položka nezobrazí. Minimální teplota

Editační položka. Určuje při jaké teplotě se ukončí režim „Ohřev“ a spustí režim „Sušení“ a naopak. Mějte na paměti že pokud teplota určená vybranou sušící křivkou je nižší než teplota vámi zadaná, bude preferována hodnota dle křivky. Možnost zadání v rozsahu 40 – 75 °C.

Konečné ošetření

Alternativní položka. Povoluje/zakazuje se provádění konečného ošetření. Při výběru dřeviny „IPPC“ a „palivové dřevo“ se tato položka nezobrazí.

Teplota ošetření

Editační položka. Pouze při zvolené dřevině „IPPC“ se zadává požadovaná teplota dřeva ošetřování.

Doba ošetření

Editační položka. Pouze při zvolené dřevině „IPPC“ se zadává požadovaná doba ošetřování.

Klapka O

Editační položka. Pouze při zvolené dřevině „Palivové dřevo“ se zadává teplota, při které mají být větrací klapky zcela odevřeny.

Klapka Z

Editační položka. Pouze při zvolené dřevině „Palivové dřevo“ se zadává teplota, při které mají být větrací klapky zcela zavřeny. 43


Vladan Myška

„▼“ Pozor: Následující okno není přístupné při zvolené dřevině „IPPC“. Při zvolené dřevině „IPPC“ se provádí záznam do paměti v intervalu 30 minut do dosažení teploty ošetření. Po dosažení teploty ošetřeni se zapisují hodnoty v intervalu 5 minut. Poznámka: Alternativní a editační položky je nutné vždy nejprve potvrdit klávesou Enter (◄┘), potom zadat/vybrat hodnotu a znovu potvrdit klávesou Enter (◄┘). S1: hodnota %

Alternativní položka. „X“ značí zakázání příslušné sondy pro regulaci. „+“ značí povolení (výběr) sondy pro regulaci. (Hodnota je funkční položka)

S2: hodnota %


S3: hodnota %


S4: hodnota %


Prům. vlhkost dř.

Funkční položka. Průměrná vlhkost vybraných (povolených) sond vlhkosti dřeva.

Záznam po

Editační položka. Zadává se doba, po jaké se budou ukládat naměřené údaje do paměti pro pozdější tisk.

„▼“ 4.6.13 Okno záznam Pozor: Při každém novém spuštění sušení se celý záznam vymaže, proto je nutné při potřebě výtisku protokolu o sušení provést tisk po ukončení sušení ještě před novým spuštěním sušení! Při přerušení sušení a opětovném znovuspuštění se záznam nevymaže. Datum a čas

Funkční položka. Zobrazen datum a čas řádku záznamu. Pro pohyb v záznamu použijte šipku nahoru a dolu.

Sondy vlhkosti dřeva 1-4

Funkční položky. Zobrazeny hodnoty vlhkosti dřeva v daném datu a času.

RV

Funkční položka. Zobrazena hodnota relativní vlhkosti vzduchu v komoře v daném datu a času. 44

Bakalářská práce Tv

Vladan Myška Funkční položka. Zobrazena hodnota teploty vzduchu v komoře v daném datu a času.

Td

Funkční položka. Zobrazena hodnota teploty dřeva v daném datu a času.

Tisk > stiskněte 5 <

Funkční položka. Při stisku klávesy „5“ se provede tisk celého záznamu. (Je li připojena sériová tiskárna).

Paměť

Funkční

položka.

Zobrazuje

zaplnění

paměti

v procentech. „►“

4.6.14 Okno Datum a čas Datum Editační položka. Zadává se aktuální datum. Čas

Editační položka. Zadává se aktuální čas.

„▼“ 4.6.15 Okno Vlastní křivka Číst vlastní sušící Editační položka. Možnost načtení vlastní sušící křivky 1-9. křivka 1-9 Vlhkost dřeva

Funkční položka. Informuje obsluhu v kterém okně (bodu sušící

nad 60%

křivky) se právě nachází.

pod 60,40,30,25, 20,15 a 10% Teplota v komoře

Editační položka. Požadovaná teplota v komoře.

Vlhkost v komoře

Editační

položka.

Požadovaná

relativní

vlhkost

vzduchu

v komoře. Uložit jako vlastní Editační položka. Možnost uložení vlastní sušící křivky 1-9. sušící křivka 1-9 Vlastní

sušící Funkční položka. Informuje obsluhu pod jakým číslem byla

křivka X uložena

uložena vlastní sušící křivka.

„▼“

45


5

Vladan Myška

DISKUZE V nábytkářském průmyslu představuje proces sušení dřeva jednu z významných

fází zpracování dřeva, a to již při jeho prvovýrobě. I pro obor nábytkářství je sušení dřeva velice důležité. Jednak má sušení význam pří výrobě nábytku (při opracovávání dřeva), ale konečná vlhkost dřeva hraje také významnou roli i při samotném používání nábytku. Nábytek musí mít určitou technickou vlhkost (podle místa použití nábytku se tato vlhkost může měnit). Je skutečností, že vlhké dřevo vykazuje nižší pevnost lepených spojů, má zhoršené fyzikální a mechanické vlastnosti. Podíl vlhkosti ve dřevě má také negativní vliv na stabilitu nábytku v konečné podobě. Při sušení dřeva nesprávným způsobem mohou vznikat (a také vznikají) ztráty, které se v celosvětovém měřítku odhadují přibližně na 15%. Jedná se o velké ztráty z celkového objemu dřevní hmoty. Vysoké procento ztrát při umělém sušení je jednoznačně dáno chybami vzniklými nekvalifikovanou obsluhou sušáren dřeva. Lze reálně předpokládat, že spotřeba vysušeného řeziva se u nás s růstem stavební činnosti bude do budoucna zvyšovat. To by při stávajícím způsobu zhodnocování vysušené suroviny v našich podmínkách mělo za následek další zvyšování ztrát na dřevní surovině. Tento fakt navíc umocňuje skutečnost, že v provozu je stále velké množství zastaralých nebo nesprávně udržovaných sušáren řeziva. Ty mají vysokou energetickou náročnost a zastaralé systémy řízení procesu sušení (netěsnosti vrat, komínových klapek, zcela zkorodované komíny, nevyhovující topné registry, špatně izolované podlahy, nefunkční čidla automatické regulace), což má vliv na nižší konečnou jakost usušeného materiálu. Z výše uvedených důvodů je proto třeba věnovat sušení dřeva velkou pozornost. Práce na této bakalářské práci prohloubila mé dosavadní znalosti, jejím prostřednictvím jsem se důkladně seznámil se zařízením pro provoz laboratorní sušárny řeziva. Bylo mi umožněno osobně se podílet na dokompletaci sušárny, což bylo pro mě velkým přínosem. Účastnil jsem se montáže a kompletace jednotlivých zařízení sušárny a také jsem prováděl zkoušky vedoucí k ověření celkové funkčnosti laboratorní sušárny. Při samotné dokompletaci prováděné v říjnu 2011 jsem se v rámci této bakalářské práce podílel na instalaci zařízení, popsaných v kapitole 4.3. Pracovníci firmy ELBEZ s.r.o. mi umožnili se detailně seznámit s částmi jednotlivých zařízení ještě před jejich konečnou instalací do sušárny. Z technického hlediska mě zaujalo řešení konstrukce 46

Bakalářská práce axiálních

ventilátorů,

Vladan Myška konstrukce

upevnění

topného

tělesa

a

také

ovládání

automatického řídícího a regulačního systému STAR 113. Vznikl tak podrobný popis jednotlivých zařízení nacházejících se v sušárně a návod pro její obsluhu z řad studentů či pracovníků naší univerzity.

47


6

Vladan Myška

ZÁVĚR Cílem vypracování této bakalářské práce je vytvořit podrobný popis jednotlivých

zařízení nacházejících se v laboratorní sušárně řeziva, ověřit celkovou funkčnost sušárny a vytvořit návod na její obsluhu. V této bakalářské práci jsem shrnul své poznatky získané při studiu a dokompletaci laboratorní sušárny. V šesti kapitolách jsou uvedeny informace o vlastnostech dřeva, přímo a nepřímo ovlivňující proces sušení řeziva, a o typech sušáren, ze kterých vychází popisovaná laboratorní sušárna. Dále tyto kapitoly obsahují kompletní popis laboratorní sušárny včetně jejích zařízení, průběh praktického ověření její funkčnosti a vypracování návodu k obsluze sušárny. V první části (kapitoly 1-3) se práce zabývá shromážděním základních pojmů a informací týkajících se sušení řeziva. Tato část popisuje problematiku a vysvětluje souvislosti vybraných vlastností dřeva s jeho sušením. Dále je v této kapitole uveden popis vybraných typů sušáren, ze kterých laboratorní sušárna vychází. Druhá část práce (kapitola 4), se zaobírá zpracováním technického popisu jednotlivých zařízení nacházejících se v sušárně. V této části jsou také popsány zkoušky, které proběhly v rámci ověření funkčnosti sušárny. Je v ní popsáno, jak probíhala dokompletace sušárny. Součástí této kapitoly je také podrobný návod na použití laboratorní sušárny řeziva, na její obsluhu a údržbu, vymezení zakázaných činností a posloupnosti činností k uvedení sušárny do provozu. V rámci návodu na použití je vypracován podrobný popis ovládání automatického řídícího a regulačního systému STAR 113, dodaný firmou ELBEZ s.r.o., a popis jeho jednotlivých funkcí. Malá laboratorní sušárna řeziva byla zhotovena a instalována na základě žádosti Mendelovy univerzity v Brně pro Ústav nauky o dřevě. Sušárna se nachází v městské části Brno-Útěchov, kde byly prováděny veškeré zkoušky vedoucí k ověření její funkčnosti. Bakalářská práce by měla sloužit jako podrobný návod pro používání malé laboratorní

sušárny

řeziva

budoucím

studentům

a

pracovníkům

univerzity.

Uskutečněnými zkouškami funkčnosti sušárny řeziva bylo spolehlivě ověřeno, že laboratorní sušárna je provozuschopná a plně funkční. Byly zjištěny jen malé odchylky,

48


Vladan Myška

které jsou v rámci normy. Chybějící deflektory a kolejový vozík neměly zásadní vliv na zkoumané parametry. I když to nebylo cílem bakalářské práce, nelze pominout také skutečnost, že byl zdokumentován průběh prováděné dokompletace laboratorní sušárny (viz. příloha cca 40 fotografií), což může mít do budoucna význam při případných budoucích opravách, eventuálně při reklamaci u dodavatele.

49


7

Vladan Myška

SUMMARY The aim of the bachelor thesis is to create the detailed description of component

devices located in the laboratory dry kiln, verify overall functionality of the dry kiln and create operating manual of it. In the bachelor thesis I summarized my findings gained through education and laboratory dry kiln assembly. In the six chapters are stated informations about wood characteristics having directly or indirectly influence on the lumber drying process and about dry kiln types on which is the described laboratory dry kiln based. Further then these chapters contain complete description of the laboratory dry kiln inclusive of all it´s devices , process of the practical verification of it´s functionality and operating manual. In the first part (chapters 1-3) the thesis is dealing with the collecting of basic concepts and informations concerned of the lumber drying. This part describes issues and explaines connections between selected wood characteristics and wood drying. Further in the chapter is mentioned description of dry kiln types on which is the laboratory dry kiln based. The second part of the thesis (chapter 4) engages in the drafting of technical description of devices occured in the dry kiln. Here are also described tests placed under the terms of veryfiing dry kiln functionality. The chapter also includes detailed instruction manual for the laboratory dry kiln, instructions for operation and maintenance, list of forbidden activities and putting into operations instructions. The instruction manual includes detailed description of the controlling of regulation and control system STAR 113 provided by the company ELBEZ s.r.o. and list of its functions. The small laboratory dry kiln was made and installed on the basis of the request of Mendel´s University in Brno for the Institute of Science of Wood. Thy dry kiln is placed in the city part Brno-Útěchov, where all function veryfiing tests were made. The bachelor thesis should serve to future students and university employees as detailed instruction manual of the small laboratory kiln. The made tests reliably verified that the laboratory dry kiln is in full working condition and full operating. There were found only small deviations permissible by norm. The missing deflectors and rail vehicle were without fundamental influence on investigated parameters. 50


Vladan Myška

Although it was not aim of the bachelor thesis, is it not leaving aside the reality, that it was documented the progress of the laboratory dry kiln assembly (see attached 50 pics), what could be significant by potential future repairs or complaints.

51


8

Vladan Myška

PŘEHLED LITERATURY

[1]

GANDELOVÁ, Libuše, Petr HORÁČEK a Jarmila ŠLEZINGEROVÁ. Nauka o dřevě. Vyd. 3., nezměn. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2009, 176 s. ISBN 978-80-7375-312-2

[2]

POŽGAJ, Alexander a kolektiv. Štruktůra a vlastnosti dreva. 2. vyd. Bratislava : Príroda a.s., 1997. 488 s. ISBN 80-07-00960-4.

[3]

DEJMAL, Aleš. Učební texty: Sušení dřeva. 2009

[4]

HORÁČEK, Petr. Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 1998, 124 s. ISBN 80-715-7347-7

[5]

ELBEZ S.R.O. Automatický řídící a regulační systém komorových sušáren STAR 116: Návod na použití. Dostupné z: www.elbez.cz/

[6]

TREBULA, P. -- KLEMENT, I. Sušenie a hydrotermická úprava dreva. 2. vyd. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2005. 449 s. ISBN 80-228-1421-0.

[7]

DEJMAL, Aleš. Základy hydrotermické úpravy a ochrany dřeva. 1.vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 1995, 192 s. ISBN 807157-163-6.

[8]

ON126012. Proměřování, odevzdávání a přejímání sušáren řeziva. Praha: Vydavatelství norem, 1987.

[9]

ON490651. Umělé sušení řeziva. Praha: Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření, 1987.

[10]

ŠLEZINGEROVÁ, Jarmila a Libuše GANDELOVÁ. Stavba dřeva: cvičení. Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 1999, 129 s. ISBN 80-715-7400-7.

[11]

ŠLEZINGEROVÁ, Jarmila a Libuše GANDELOVÁ. Stavba dřeva. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2002, 187 s. ISBN 80-7157-636-0.

[12]

KEEY, R. -- WALKER, J. Kiln-Drying of Lumber. Berlin: Springer Verlag, 2000. 11 s. ISBN 3-540-66137-9

[13]

SIMPSON, William T., Dry Kiln Operator’s Manual. Agric. Handbook, ed. 1991, [online], Dostupné z: http://www.fpl.fs.fed.us

52


9

Vladan Myška

SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ

Obr. 1 Teplovzdušná komorová sušárna ........................................................................ 21 Obr. 2 Sušárna s příčným prouděním vzduchu ............................................................... 22 Obr. 3 Sušárna s podélným prouděním vzduchu ............................................................ 23 Obr. 5 Čelní pohled do sušárny ...................................................................................... 25 Obr. 4 Celkový pohled na sušárnu.................................................................................. 25 Obr. 6 Schéma sušárny – čelní pohled ........................................................................... 25 Obr. 7 Sběrnice SBR-4/BP .............................................................................................. 27 Obr. 8 Snímač teploty a vlhkosti T3110 .......................................................................... 27 Obr. 9 Servopohon klapek Belimo LM-230A .................................................................. 28 Obr. 10 Elektromagnetický ventil MP116-2015 ............................................................. 28 Obr. 11 Vlhčící tryska Danfoss 030F8140 ..................................................................... 28 Obr. 12 Axiální ventilátor VE315P/2 ............................................................................. 28 Obr. 13 Elektrické topné těleso typ 4656 ........................................................................ 29 Obr. 14 Čerpadlo Metabo HWW 3000/20 G .................................................................. 29 Obr. 15 Frekvenční měnič VFD015EL43A..................................................................... 30 Obr. 16 Elektrorozvaděč ................................................................................................. 30

Graf č. 1 Křivka sušení dřeva ........................................................................................ 14

Tab. č. 1 Technická data laboratorní sušárny ............................................................... 24

53


Vladan Myška

10 PŘÍLOHA A JEJÍ OBSAH

1) Zpráva o revizi elektrického zařízení – viz. příloha bakalářské práce 2) Schéma elektrického zapojení sušárny – viz. příloha bakalářské práce 3) Přílohy k jednotlivým zařízením sušárny – viz. příloha bakalářské práce a) Servopohon klapek Belimo LM-230A b) Elektrické topné těleso typ 4656 c) Elektromagnetický ventil MP W d) Vodní čerpadlo Metabo-G e) Snímač teploty a vlhkosti T3310 f) Axiální ventilátor VE315P/2 4) Fotodokumentace - viz. příloha bakalářské práce a) Fotografie z dokompletace sušárny b) Fotografie sušárny a zařízení

54

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě

Recommend Documents