انواع تیمار حرارتی
در این مقاله فرآیندی با نام thermo wood تشریح می شود. این فرآیند بوسیله موسسه VTT در فنلاند توسعه پیدا کرده است.(viitaniemi et al 1996) فرآیند همانطورکه بر روی چوب خشک شده اجرا می شود قابلیت اجرا بر روی چوب تر را نیز دارد. فرآیند thermo wood در سال 2007 با تولیدی بالغ بر m3 72485 یکی از بزرگترین پیشرفت ها را از نظر تجاری داشته است. فرآیند در محیطی با فشار جو و حضور بخار فوق داغ انجام می شود که هدف آن ایجاد یک جو بدون اثر برای جلوگیری از اکسیداسیون است. چگونگی جابجا کردن اکسیژن و تشکیل جو بدون اثر بزرگترین تفاوت فرآیند ترمو وود با دیگر فرآیندهای تیمار حرارتی است.
فرآیند PLATO
فرآیند PLATO یک فرآیند دو مرحله ای است (Ruyter1989,Boonstra,Tjeerdsma and Groeneveld 1998).
مرحله اول بروی چوبی که در فشار بسیار بالا در یک تیمار گرمابی در دمای 160-190 درجه سانتیگراد با آب اشباع شده است انجام می شود.مرحله دوم، مرحله تیمار و نگهداری است که در دمای 170-190 درجه سانتیگراد در فشار جو و بدون حضور هوا انجام می شود اما قبل از این مرحله رطوبت چوب باید حدود 10% باشد.
فرآیند Retification
این فرآیند در دمای210-240 درجه سانتیگراد در یک اتمسفر مملو از نیتروژن که اکسیژن در آن بیشتر از 2% نیست بر روی چوبی با رطوبت حدود 12% انجام می شود Vernois 2000 .
فرآیند Les Bois Perdure
این فرآیند با یک مرحله خشک کردن برای چوب های خیس شروع می شود. بعد از خشک کردن اولیه چوب در یک جو بخار بوجود آمده ار آب موجود در چوب گرما داده می شود. (Vernois 2000)
فرآیند Oil heat treatment
در این روش، تیمار در یک محیط غرق شده در روغن داغ اجرا می شود. دمای معمولی تیمار بین 180-220 درجه سانتیگراد می باشد (Rapp and sailer 2001) .
آزمایشات بروی اینکه چگونه فرآیند میتواند بوسیله استفاده از روغن با گروه های شیمیایی اضافه شده بیشتر موثر واقع شود انجام می شود.
تشریح فرآیند
جدول فرآیند در 5 قسمت مجزا در شکل زیر نمایش داده شده است.
.JPG)
1) رژیم گرمادهی: گرمادهی با بخار اشباع تولید شده در 130 درجه سانتیگراد که در فشار جو به داخل کوره تزریق می شود.
2) اولین برنامه خشک کردن: مرحله خشک کردن که می تواند هم با دمای پایین هم با دمای بالا انجام شود.( پایین یا بالای 100 درجه سانتیگراد)
3) دومین برنامه خشک کردن : در این برنامه،خشک کردن نهایی انجام می گیرد.در طی این برنامه واکنش های شیمیایی شتاب می گیرند.
4) برنامه تیمار :معمولا برای 2 تا 4 ساعت دما ثابت نگه داشته می شود.زمان و دما در طول برنامه 4 معمولا سطح و رده تیمار حرارتی را تعیین می کند. در طول این برنامه بخار دائما تزریق شده و به گردش در می آید تا معایب ناشی از فرآیند را کاهش دهد.
5) برنامه خنک سازی : خنک کردن چوب ها با بخار در 130 درجه سانتیگراد و به دنبال آن با اسپری کردن آب که این کار تا باز کردن کوره ادامه دارد. در عملیات صنعتی بطور معمول یک برنامه متعادل سازی وجود دارد.
برای مثال اگر فرآیند در حالاجرا با دمای خشک 120 درجه سانتیگراد و دمای تر 100 درجه باشد، فشار اشباع در 120 درجه 2 بار است.
اگر دمای تر 100 درجه در فشار جو باشد به این معنی است که عملا آنجا فقط بخار وجود دارد که به این معنی است که فشار جزئی هم اندازه فشار اتمسفر است که حدود 1 بار است. این بدان معناست که در 100/120 (دمای تر/دمای خشک) رطوبت نسبی تقریبا 50 درصد است.
کوره
بخار در یک مخزن متصل به کوره با فشار حدود 5/3 بار تولید می شود. در تمام مدتی که دمای خشک در حدودc° 130 است ، بخار دائما به داخل کوره تزریق می شود. داخل کوره ، بخار فوق داغ بوسیله گرمای بالای سیم پیچ ها تولید می شود. بخار فوق داغسپس به عنوان یک گاز حفاظتی عمل می کند. کوره ای که در این تحقیق استفاده شده در شکل زیر نمایش داده شده است.
این یک کوره کوچک آزمایشگاهی است که ابعاد دسته نمونه ها را به mm 250x370x500 محدود می کند. در تصویر صفحه بعد طراحی پایه این کوره نشان داده شده است. ویژگی های آن بسیار شبیه به یک کوره معمولی چوب خشک کنی است.
مسلما تفاوت هایی نیز موجود است. برای مثال سایز و این مسئله که این کوره تحمل دمایc° 230 را هم دارد. در کوره های صنعتی جهت جریان هوا در طول فرآیند متغیر است. این کار برای رسیدن به یک تیمار و خشک کردن متعادل تر انجام می شود.اما از آنجایی که کوره بکار رفته در این تحقیق دارای یک فن معمولی پره ای می باشد انجام عملیات کوره های صنعتی در آن ممکن نیست.اندازه کوچک کوره و همچنین این حقیقت که فرآیندی با انرژی شدید نیست، اهمیت گردش هوا در کوره را کمتر می کند.ظرفیت گرمایی چوبKj/Kg 36/1 است که به این معنی می باشد که چوب برای افزایش دما ازc° 200، Kj/Kg 272 می گیرد.اگر این مقدار با Kj/Kg 2260 مقایسه شود که انرژی بخار آب در c°100 و فشار اتمسفر است، به آسانی می توان دریافت که خشک کردن بسیار بیشتر انرژی مصرف می کند.
برای این هدف زیر سری های فلزی مخصوصی که دارای مسیر عبور هوا می باشند مطابق شکل زیر طراحی شد.
شرایط بسیار شدید در طول تیمار، مطالعه روند تیمار را مشکل می کند. برای مثال ستسور های خاصی نیست که در مقابل شرایط اسیدی، بخار آب و دمای بالا تحمل خوبی داشته باشد. همچنین ترکیب گرما و بخار بیرون آوردن نمونه ها را از کوره در حال کار غیر ممکن می کند. البته این امر اگر امکان پذیر هم بود پیش بینی تغیرات ناشی از یبرون آوردن ناگهانی نمونه ها از کوره و تغیرات ناگهانی شرایط سخت بود.
.JPG)
