O aquecimento elétrico é mais intensivo em energia para secar painéis de madeira de uma camada? Sugestões para melhorar quatro parâmetros de projeto

Nos últimos anos, tem havido uma investigação global aprofundada sobre as características de secagem das lâminas de contraplacado, concentrando-se principalmente na secagem com ar quente. Foram efectuados progressos na aceleração do processo de secagem através do aumento da temperatura e da velocidade do fluxo de ar. Entre os sistemas mais avançados, a Alemanha desenvolveu velocidades de jato até 60m/s, com controlo de temperatura entre 210°C e 290°C, atingindo uma eficiência térmica de até 38%. Os equivalentes de consumo de energia indicam 1,9 kWh por kg de água evaporada. Historicamente, as baixas taxas de utilização de energia dos elementos de aquecimento elétrico de fio de liga no equipamento de secagem resultaram em elevadas taxas de consumo de energia, equivalentes a 5 kWh por kg de água evaporada. Por conseguinte, a secagem por aquecimento elétrico não tem sido amplamente promovida.

A principal razão para a promoção limitada da secagem por aquecimento elétrico para painéis de camada única é o elevado consumo de energia. As modernas máquinas de secagem de camada única do tipo jato suprimiram o desenvolvimento das máquinas de secagem por infravermelhos a curto prazo. No entanto, a teoria da secagem por infravermelhos é mais avançada do que a teoria da secagem por ar quente. Qualquer teoria aceite pelo mercado requer tempo, variando de alguns anos a várias décadas. As vantagens da secagem por infravermelhos podem ser analisadas teoricamente. Em comparação com o sistema de circulação térmica, a temperatura do ar é de 100°C, a humidade relativa é de aproximadamente 5%, e a velocidade do fluxo de ar é de 2m/s. Se a temperatura da superfície da fonte de radiação infravermelha atingir 600°C, o seu fluxo de calor é 30 vezes superior ao da secagem por convecção, tornando os métodos de secagem por infravermelhos promissores.

O primeiro desafio a enfrentar é a melhoria da eficiência da utilização da energia. Isto envolve principalmente dois aspectos: melhorar a conversão eléctrica-térmica dos elementos de aquecimento eléctricos e aumentar a taxa de absorção de calor pelos painéis de camada única. Do mesmo modo, a redução do consumo de energia exige esforços em dois domínios: redução das taxas de perda de calor do equipamento e aumento das taxas de recuperação de calor. A concretização destes objectivos poderá abrir caminho para que os sistemas de secagem por aquecimento elétrico substituam os sistemas de secagem por ar quente no domínio da secagem de painéis de camada única.

1. Melhoria da taxa de conversão eléctrica-térmica dos elementos de aquecimento

Para melhorar a eficiência energética, considere a utilização de elementos de aquecimento em fibra de carbonoque possuem uma taxa de conversão de 95% para 98%. Durante o aquecimento, emitem radiação infravermelha ou infravermelha distante de diferentes comprimentos de onda. Isto faz com que os elementos de aquecimento de fibra de carbono sejam uma escolha favorável para a secagem de painéis de camada única. Em contrapartida, os elementos de aquecimento por infravermelhos com fio de tungsténio atingem uma conversão de cerca de 90%, enquanto o fio de resistência de liga se situa em cerca de 65%. Ambos têm desvantagens: perda gradual de potência ao longo do tempo e requerem dispositivos de arranque suave devido ao elevado impacto da corrente inicial.

2. Melhorar a taxa de absorção de calor do painel de madeira

Existem dois mecanismos de secagem: o aquecimento passivo e o aquecimento ativo. O aquecimento passivo consiste em absorver o calor num ambiente de alta temperatura, aquecendo de fora para dentro, como acontece nos mecanismos de secagem por circulação térmica. O aquecimento ativo envolve a absorção de energia para aquecer de dentro para fora, como o aquecimento por micro-ondas e radiação infravermelha. Este último método oferece uma maior eficiência térmica. Os elevados custos de investimento inicial do aquecimento por micro-ondas tornam-no menos viável, mas o aquecimento por radiação infravermelha oferece uma melhor relação custo-eficácia ao aquecer ativamente os painéis de madeira com radiação infravermelha.

3. Reduzir a taxa de perda de calor do equipamento

Medidas de isolamento eficazes são cruciais para reduzir a perda de calor. Um isolamento adequado evita que as temperaturas da superfície exterior de um equipamento bem isolado excedam os 50°C. Escolha os materiais de isolamento com base nos requisitos regionais e específicos do local, optando pela qualidade sem ter necessariamente de optar pelo custo mais elevado ou pelo preço mais baixo. Além disso, minimize a perda de calor através da redução dos orifícios de dissipação de calor e da implementação de medidas de isolamento nos pontos de entrada e saída do produto para minimizar o fluxo de calor.

4. Melhorar a taxa de utilização do calor do equipamento

A recuperação eficiente do calor é fundamental no equipamento de secagem por ar quente, onde a maximização da reutilização do calor melhora significativamente as taxas de utilização global. Do mesmo modo, a utilização de elementos de aquecimento de fibra de carbono para a secagem por radiação infravermelha também requer a recuperação de calor. Implementar dispositivos de recuperação de calor nos pontos de emissão de gases de escape após inspeção no local e conceção pelos fabricantes de equipamento adequados.

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