Ist die elektrische Heizung für die Trocknung von einschichtigen Holzplatten energieintensiver? Vorschläge zur Verbesserung von vier Konstruktionsparametern

In den letzten Jahren wurden die Trocknungseigenschaften von Sperrholzfurnieren weltweit eingehend untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Heißlufttrocknung lag. Es wurden Fortschritte bei der Beschleunigung des Trocknungsprozesses durch Erhöhung der Temperatur und der Luftstromgeschwindigkeit erzielt. Unter den fortschrittlicheren Systemen hat Deutschland Strahlgeschwindigkeiten von bis zu 60m/s entwickelt, mit einer Temperaturregelung von 210°C bis 290°C, wobei ein thermischer Wirkungsgrad von bis zu 38% erreicht wird. Der Energieverbrauch entspricht 1,9 kWh pro kg verdunstetes Wasser. In der Vergangenheit haben niedrige Energienutzungsraten von elektrischen Heizelementen aus Legierungsdraht in Trocknungsanlagen zu hohen Gesamtenergieverbrauchsraten geführt, die 5 kWh pro kg verdunstetes Wasser entsprechen. Daher wurde die elektrische Beheizung der Trocknung nicht in großem Umfang gefördert.

Der Hauptgrund für die begrenzte Förderung der elektrischen Heiztrocknung für einschichtige Platten ist der hohe Energieverbrauch. Moderne Einschichttrocknungsmaschinen mit Düsenantrieb haben die Entwicklung von Infrarottrocknungsmaschinen kurzfristig unterdrückt. Die Theorie der Infrarottrocknung ist jedoch weiter fortgeschritten als die Theorie der Heißlufttrocknung. Jede Theorie, die vom Markt akzeptiert wird, braucht Zeit, die von einigen Jahren bis zu mehreren Jahrzehnten reicht. Die Vorteile der Infrarottrocknung können theoretisch analysiert werden. Im Vergleich zum thermischen Zirkulationssystem liegt die Lufttemperatur bei 100°C, die relative Luftfeuchtigkeit bei etwa 5% und die Luftstromgeschwindigkeit bei 2m/s. Wenn die Oberflächentemperatur der Infrarot-Strahlungsquelle 600°C erreicht, ist der Wärmestrom 30-mal so hoch wie bei der konvektiven Trocknung, was die Infrarot-Trocknungsmethoden vielversprechend macht.

Die erste Herausforderung, die es zu bewältigen gilt, ist die Verbesserung der Effizienz der Energienutzung. Dabei geht es in erster Linie um zwei Aspekte: die Verbesserung der Umwandlung von elektrischer in thermische Energie bei elektrischen Heizelementen und die Erhöhung der Wärmeabsorptionsrate bei einschichtigen Platten. Die Senkung des Energieverbrauchs erfordert ebenfalls Anstrengungen in zwei Bereichen: Verringerung der Wärmeverluste der Geräte und Erhöhung der Wärmerückgewinnungsrate. Das Erreichen dieser Ziele könnte den Weg dafür ebnen, dass elektrisch beheizte Trocknungssysteme die Heißlufttrocknung im Bereich der einschichtigen Plattentrocknung ersetzen können.

1. Verbesserung der Strom-zu-Wärme-Umwandlungsrate von Heizelementen

Um die Energieeffizienz zu verbessern, sollten Sie Folgendes in Betracht ziehen Kohlefaser-Heizelementedie eine Umwandlungsrate von 95% bis 98% aufweisen. Während der Erwärmung emittieren sie Infrarot- oder Ferninfrarot-Strahlung verschiedener Wellenlängen. Dies macht Kohlefaser-Heizelemente zu einer günstigen Wahl für die Trocknung von einschichtigen Platten. Im Gegensatz dazu erreichen Wolframdraht-Infrarot-Heizelemente eine Umwandlung von etwa 90%, während legierter Widerstandsdraht bei etwa 65% liegt. Beide haben Nachteile: allmählicher Leistungsverlust im Laufe der Zeit und die Notwendigkeit von Sanftanlaufgeräten aufgrund der hohen Anfangsstrombelastung.

2. Verbesserung der Wärmeabsorptionsrate von Holzplatten

Es gibt zwei Trocknungsmechanismen: passive und aktive Heizung. Bei der passiven Erwärmung wird die Wärme in einer Umgebung mit hohen Temperaturen absorbiert und von außen nach innen erwärmt, wie dies bei den Trocknungsmechanismen mit thermischer Zirkulation der Fall ist. Bei der aktiven Erwärmung wird Energie absorbiert, um von innen nach außen zu erwärmen, wie z. B. bei der Erwärmung durch Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Letztere Methode bietet einen höheren thermischen Wirkungsgrad. Die Mikrowellenerwärmung ist aufgrund der hohen Anfangsinvestitionskosten weniger rentabel, aber die Infrarot-Strahlungserwärmung bietet ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis, da sie die Holzplatten aktiv mit Infrarotstrahlung erwärmt.

3. Verringerung der Wärmeverlustrate der Geräte

Wirksame Isolierungsmaßnahmen sind entscheidend für die Verringerung von Wärmeverlusten. Eine angemessene Isolierung verhindert, dass die Außentemperaturen von gut isolierten Geräten 50°C überschreiten. Wählen Sie die Dämmstoffe entsprechend den regionalen und standortspezifischen Anforderungen aus und entscheiden Sie sich für Qualität, ohne unbedingt den höchsten oder niedrigsten Preis zu verlangen. Minimieren Sie außerdem den Wärmeverlust, indem Sie die Wärmeabgabeöffnungen verkleinern und Isoliermaßnahmen an den Ein- und Austrittsstellen des Produkts durchführen, um den Wärmefluss zu minimieren.

4. Verbesserung der Wärmenutzungsrate der Geräte

Eine effiziente Wärmerückgewinnung ist bei Heißlufttrocknungsanlagen von entscheidender Bedeutung, da eine Maximierung der Wärmerückgewinnung die Gesamtnutzungsrate erheblich verbessert. Auch die Verwendung von Kohlefaser-Heizelementen für die Infrarot-Strahlungstrocknung erfordert eine Wärmerückgewinnung. Installieren Sie Wärmerückgewinnungsvorrichtungen an den Abgasemissionspunkten nach Inspektion vor Ort und Planung durch die entsprechenden Gerätehersteller.

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