بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مصرف انرژي در فرايند خشک کردن چوب در کوره و راهکارهاي کاهش آن
چکيده
در اين تحقيق ، مصرف انرژي در فرايند خشک کردن چوب در کوره بررسي شده و راهکارهاي موثر براي کاهش آن ارائه شده است . نتايج حاکي از آن است که عمده انرژي مصرفي در عمليات خشک کردن چوب در کوره شامل تامين گرماي مورد نياز براي تبخير رطوبت از چوب ، گرم کردن کوره و الوار، انرژي الکتريسيته مورد نياز فن ها، اتلاف انرژي حرارتي از بدنه کوره و نيز به هنگام تهويه ميباشد. بافل گذاري صحيح ، اجراي برنامه هاي چوب خشک کني مناسب و نيز تا حد امکان استفاده از برنامه هاي تسريع شده ، کنترل سرعت فن ها، پيش خشک کردن الوار در هواي آزاد تا رطوبت FSP، کاهش کارکرد رطوبت ساز تا حد امکان و محدود کردن آن به مرحله تنش زدايي، رنگ کردن مناسب بدنه کوره - هاي پيش ساخته آلومينيومي، عايق بندي مطلوب کوره و اعمال پوشش هاي مقاوم به رطوبت و بخار در بدنه کوره و استفاده از خشک کن هاي خورشيدي به عنوان برخي از راهکارهاي کاهش مصرف انرژي در عمليات خشک کردن چوب در کوره پيشنهاد ميشود.
واژه هاي کليدي: مصرف انرژي، خشک کردن ، چوب ، کوره
مقدمه
عمليات خشک کردن در صنايع مختلف بخش قابل توجهي از هزينه هاي توليد را به خود اختصاص مي دهد. تحقيقات حاکي از آن است که ١٢ تا ٢٠ درصد از کل انرژي مصرفي در صنايع مختلف مربوط به هزينه هاي خشک کردن است [١]. خشک کردن چوب در کوره هاي چوب خشک کني معمول تا رطوبت نهائي مطلوب براي کاربرد در صنايع مبلمان مستلزم مصرف انرژي زياد است . براين اساس ، تحقيقات متعددي در ارتباط با کاهش هزينه هاي خشک کردن چوب در کوره انجام شده است [٢، ٣، ،٤] متاسفانه در برخي از صنايع چوب کشور به منظور صرفه جوئي در مصرف انرژي و کاهش هزينه ها از خشک کردن چوب در کوره خودداري شده و فقط به خشک کردن چوب در هواي آزاد اکتفا ميشود و يا قبل از رسيدن رطوبت چوب به رطوبت نهائي مناسب اقدام به خروج چوب از کوره مي شود. با توجه به اجراي طرح هدفمندسازي يارانه ها در سال هاي اخير، خشک کردن چوب و هزينه هاي بالاي آن به يکي از دغدغه هاي مهم صنايع چوب خشک کني کشور تبديل شده است . عدم آگاهي از اصول صحيح خشک کردن چوب و طراحي و ساخت کوره هاي چوب خشک کني نامناسب از دلايل افزايش بيش از حد مصرف انرژي به هنگام خشک کردن چوب در کوره است . روش همرفت (جابجائي هواي گرم ) متداول ترين روش خشک کردن مواد در صنعت به شمار مي آيد و ٨٥ درصد از کل روش هاي خشک کردن را به خود اختصاص مي دهد [٥]. بنابراين ، در تحقيق حاضر راهکارهاي موثر و کارآمد براي کاهش مصرف انرژي و هزينه هاي خشک کردن چوب در کوره هاي چوب خشک کني رايج ارائه ميشود.
انرژي مورد نياز براي خشک کردن چوب
به طور کلي انرژي مورد نياز در کوره هاي چوب خشک کني به دو صورت انرژي الکتريسته و حرارتي است .
انرژي الکتريسيته بيشتر براي فن ها به کار مي رود. انرژي حرارتي شامل انرژي مورد نياز براي گرم کردن کوره و الوار، تبخير رطوبت از چوب ، جبران افت حرارتي در اثر عايق بندي نامناسب کوره ، افت حرارتي ناشي از تهويه و حفظ رطوبت نسبي داخل کوره است . هزينه انرژي الکتريسته مورد نياز فن ها ١٤ تا ٢١ درصد از انرژي کل مورد نياز خشک کردن چوب را شامل ميشود [١]. داده هاي آماري به دست آمده از موازنه گرماي خشک کن هاي همرفتي نشان ميدهد که ٢٠ تا ٦٠ درصد از گرماي تامين شده در خشک کن براي تبخير رطوبت ماده به کار ميرود، ٥ تا ٢٥ درصد براي گرم کردن ماده ، ١٥ تا ٤٠ درصد مربوط به تلفات گرما با هواي خروجي (تهويه )، ٣ تا ١٠ درصد مربوط به تلفات گرما از ديواره خشک کن و ٥ تا ٢٠ درصد مربوط به ديگر اتلاف ها استفاده ميشود [١]. بر اساس کار برخي پژوهشگران ، در کوره هاي چوب خشک کني منقطع ميزان مصرف انرژي براي تبخير يک کيلوگرم رطوبت از الوار برابر با ٢٧٠٠ تا ٦٥٠٠ کيلو ژول بر کيلوگرم است .
ميزان انرژي حرارتي مورد نياز براي تبخير رطوبت از چوب وابسته به حجم چوب ، جرم ويژه آن ، رطوبت اوليه و نهائي موردنياز ميباشد و از رابطه زير تعيين ميشود [٦]
در اين معادله : q کل انرژي مورد نياز براي تبخير رطوبت از چوب حجم چوب ، SG جرم ويژه چوب ، گرماي نهان تبخير، Mi رطوبت اوليه چوب (درصد) وM f رطوبت نهائي (درصد) مورد نياز است .
اتلاف انرژي در کوره هاي چوب خشک کني
کارائي انرژي در کوره هاي همرفت کم است . کارائي انرژي در مراحل اوليه خشک کردن چوب بالا است ، به دليل اين که آب آزاد سريع از چوب خارج ميشود ولي کارائي آن در مراحل پاياني به دليل انتشار آهسته آب آغشتگي کم تر مي شود. در شکل ١ شرايط ترموديناميکي در يک کوره چوب خشک کني ارائه شده است . افت دما در امتداد بار کوره (TDAL١) (از شرايط ٣ به ٤) که در اين شکل قابل مشاهده است ، يکي از پارامترهاي کنترل کننده فرايند چوب خشک کني است . براي کاهش مدت زمان خشک شدن چوب و کاهش رطوبت نسبي کوره لازم است که هواي مرطوب در شرايط ٤ از کوره خارج شده و با هواي بيرون کوره (شرايط ١) جايگزين شود. اين مسئله موجب اتلاف قابل ملاحظه انرژي حرارتي مي شود.
شمايي از ميزان اتلاف انرژي در يک کوره چوب خشک کني در شکل ٢ ارائه شده است . بيشترين اتلاف حرارتي در يک کوره چوب خشک کني مربوط به تهويه است که ميزان آن ٧٨ درصد کل اتلاف انرژي در کوره است [٨]
