Kondenzasyonlu bir kereste kurutma fırınında hava hareket profilinin iyileştirilmesi

Abstract

Kerestenin kurutulması, kaliteli bir üretimde kaçınılmaz bir süreçtir. Günümüzde kurutma için kullanılan ve ortam şartları kontrol edilebilen kurutma fırınları bulunmaktadır. Ancak bu kontrol esnekliği, ortam şartlarındaki her değişkenle ilgili dikkati de beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada bu değişkenlerden hava hareket hızının tespiti, kurutmaya etkisi ve kurutmanın iyileştirilmesi için hava hareketini yönlendirmesi için yerleştirilen boşluk kapatma levhasının (panel) etkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda yaklaşık 10 m3 meşe kerestesi, kondenzasyonlu bir kurutma fırınında yarı-otomatik kontrol sistemi ile kurutulmuştur. Kurutma sonrasında iki hol boşluğu referans alınarak kerestelerin rutubet içerikleri ve tüm fanlar açıkken toplam 42 bölgeden anemometre ile istif katları arasındaki hava hareket hızları ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, panel konulmadan ideal kurutma şartlarından uzaklaşıldığı için, standartlardaki rutubet dağılımı kriterine göre düşük kalitede veya standart dışı kurutma yapıldığı belirlenmiştir. Panel ile yapılan müdahale ile hava hareket profilinin iyileştiği ve havanın istif katları arasında daha homojen bir şekilde dağıldığı tespit edilmiştir. Panel konulmasına karşın sadece istif üst katlarında, literatürde de belirtilen bir sorun nedeniyle, hava hareket hızında yeterince iyileşme sağlanamamıştır. Bununla birlikte fırında ısıtma ve hava hareketi için sadece elektrik kullanıldığı için, farkındalık oluşturması açısından kurutma sırasında tüketilen elektrik enerjisi de ölçülmüş ve dış ortam sıcaklığıyla ilişkilendirilmiştir. Sonuçlar, tüketim verilerinin hava şartları değişimine bağlı olarak değişmediği tespit edilmiştir. Bu duruma fırın yalıtım performansının ve/veya fırının kapalı bir mekânda yer almasının etkili olduğu düşünülmektedir. Kurutmanın ikinci yarısında artan ortalama enerji tüketim miktarının, kurutma programında istenen daha şiddetli şartlar nedeniyle, kondenzasyon cihazının daha fazla devreye girmesinden kaynaklanmış olabileceği sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Rutubet dağılımı
• Hava hareket hızı
• Anemometre
• Enerji tüketimi

Determining and improving air movement profiles in a condensation type lumber drying kiln

Abstract

Drying of timber is an inevitable process in quality production. Today, there are drying kilns that their environmental conditions can be controlled. However, this control flexibility also brings with it attention to every variable in the environmental conditions. In this study, it was tried to determine the air movement speed of these variables, its effect on drying and the effect of the gap closing board (panel) placed to direct the air movement to improve drying conditions. In this context, approximately 10 m3 of oak lumber was dried in a dehumidifier (condensation) drying kiln with a semi-automatic control system. After drying, the moisture content of the lumbers were determined and the air movement speeds between the stack floors were measured with an anemometer from a total of 42 regions with all fans on, using two plenum chambers as a reference. The results obtained indicate that low quality or non-standard drying was carried out according to the moisture distribution criteria in the standards, as the ideal drying conditions were not achieved without installing the panel. It was determined that the air movement profile improved with the intervention made with the panel and the air was distributed more homogeneously between the stack floors. Despite the installation of panel, sufficient improvement in air movement speed could not be achieved only on the upper floors of the stack, due to a problem also mentioned in the literature. However, since only electricity is used for heating and air movement in the kiln, the electrical energy consumed during drying was also measured and correlated with the outdoor temperature in order to raise awareness. The results showed that consumption data did not change according to changes in weather conditions. It was thought that the kiln insulation performance and/or the kiln being located in a closed area were effective in this situation. It was concluded that the increased average energy consumption in the second half of drying might be according to the condensation device being activated more related to the more severe conditions required in the drying program.

Keywords

• Moisture distrubition
• Air velocity
• Anemometer
• Energy consumption

References

1. Brunner - Hildebrand, 2023. Hildebrand Turbo Technology®. Hildebrand Holztechnik GmbH and Brunner Trockentechnik GmbH, https://www.brunner-hildebrand.de/en/innovation/ hildebrand-turbo-technology, Accessed: 23.12.2022.
2. Denig, J., Wengert, E.M., Simpson, W.T., 2000. Drying Hardwood Lumber. US Department of Agriculture Forest Products Laboratory, Madison, Technical Report, FPLGTR-118.
3. EDG, 1994. EDG - Recommendation, Assessment of Drying Quality of Timber (Ed: Welling, J.). European Drying Group (EDG), Pilot Edition (for Testing).
4. Freemeteo, 2022. Bahcekoy - Daily weather history. Freemeteo, https://tr.freemeteo.com/havadurumu/bahcekoy/history/daily-history/?gid=751265&date=2022-12-22&station=5328&language=turkish&country=turkey, Accessed: 23.12.2022.
5. Görgülü, Y.F., Aydin, M., 2023. Computational fluid dynamics and thermal analysis of an unloaded lumber-drying kiln. Kastamonu University Journal of Forestry Faculty, 23(1): 64-74.
6. Kantay, R., 1993. Kereste Kurutma ve Buharlama. Ormancılık Eğitim ve Kültür Vakfı, Yayın No: 6, İstanbul.
7. Katres, 2022. Аnimace. KATRES spol. s.r.o., Çekya, https://www.youtube.com/watch?v=-v3lHGcIfvs, Accessed: 23.12.2022.
8. Koch, G., 2008. Discoloration of wood in the living tree and during processing. Cost E 53 project conference, 29-30 October, Delft, The Netherlands, pp. 11-18.

9. Langrish, T.A., Keey, R.B., 1996. The effects of air bypassing in timber kilns on fan power consumption. In Proceedings of Chemeca 96: Excellence in Chemical Engineering; 24th Australian and New Zealand Chemical Engineering Conference and Exhibition, 30 September – 2 October, Sydney, Australia, pp. 103-100.
10. Logica, 2022. WoodWizard 2 software. Logica H&S S.r.l, Italy, https://www.logica-hs.it/en/woodwizard2, Accessed: 23.12.2022.
11. Milić, G., Todorović, N., Veizović, M., Popadić, R., 2021. Drying of oak wood lamellas: Part 1. Analysis of the process in a dehumidification kiln. Glasnik Sumarskog fakulteta, 124: 45-58.
12. Nijdam, J.J., Keey, R.B., 2002. New timber kiln designs for promoting uniform airflows within the wood stack. Chemical Engineering Research and Design, 80(7): 739-744.
13. Simpson, W.T., 1973. Predicting equilibrium moisture content of wood by mathematical models. Wood and Fiber Science, 5(1): 41-49.
14. SPIB, 2023. Drying Quality: The Importance of Proper Baffling, Southern Pine Inspection Bureau (SPIB). https://blog.spib.org/drying-quality-the-importance-of-proper-baffling, Accessed: 18.06.2023.
15. Steiner, Y., Vestøl, G. I., Horn, H., Sandland, K.M., 2011. Impact of various measures to optimize the air velocity in an industrial wood-drying process. Wood Material Science and Engineering, 6(1-2): 15-22.
16. Sun, Z.F., Carrington, C.G., Anderson, J.A., Sun, Q., 2004. Air flow patterns in dehumidifier wood drying kilns. Chemical Engineering Research and Design, 82(10): 1344-1352.
17. Sun, H.H., Yan, P., Fan, L. Y., Zhang, X.Y., 2015. Numerical simulation of hot air drying kiln velocity field based on computational fluid dynamics. International Journal of Research in Engineering and Science (IJRES), 3(5): 9-13.
18. TS EN 13183-2, 2012. Biçilmiş yapacak odun (kereste) parçasının rutubet muhtevası - Bölüm 2: Elektrikli direnç yöntemiyle tahmin. TSE, Ankara.
19. TS EN 13183-3, 2012. Biçilmiş yapacak odun (kereste) parçasının rutubet muhtevası - Bölüm 3: Kapasitans yöntemiyle tahmin. TSE, Ankara.
20. TS EN 14298, 2017. Biçilmiş yapacak odun (kereste) - Kurutma kalitesinin değerlendirilmesi. TSE, Ankara.
21. Ünsal, Ö. 2002. Teknik kurutmada fırın boyutlarının ve hava hareket hızının kurutma kalitesi ve süresi üzerine etkisi. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 1(52): 99-114.
22. Ünsal Ö., As N., Dündar T., 2015. Güç Kuruyan Bazı Ağaç Türlerinin Kurutulmasında Akustik Emisyon Yöntemi Kullanarak Kurutma Kalitesi, Süresi ve Ekonomisini İyileştirme Olanakları. Proje Sonuç Raporu, Türkiye Bilimsel Ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), Proje No: 112-O-818, Ankara. Vanicek, 2002. Take Over of VT Trockentechnik. Mühlböck Holztrocknungsanlagen GmbH, Austria, https://www. muehlboeck.com/en/company/about-us-49549.html, Accessed: 23.12.2022.
23. Welling, J., Salin, J., de Corte, J., Sandland, K., Nemeth, R., Milic, G., Knaggs, G., 2010. Dried Timber-How to specify correctly. European Drying Group (EDG), COST E, 53, European Science Foundation.
24. Zadin, V., Kasemägi, H., Valdna, V., Vigonski, S., Veske, M., Aabloo, A., 2015. Application of multiphysics and multiscale simulations to optimize industrial wood drying kilns. Applied Mathematics and Computation, 267: 465-475.
25. Zdanski, P.S.B., Possamai, D.G., Vaz, M., 2015. A numerical assessment of the air flow behaviour in a conventional compact dry kiln. Journal of Applied Fluid Mechanics, 8(3): 367-376.