Материал: 3430

12

Контроль состояния агентов обработки. Технологические принципы контроля агентов обработки. Измерение скорости движения газов. Анемометры и микроманометры. Измерение параметров состояния (давление, температура, степень насыщенности) жидкостей и газов. Конструкции термометров и психрометров. Системы контроля параметров агентов обработки.

Результаты гидротермической обработки в значительной мере определяются надежностью контроля и регулирования процессов. Поэтому необходимо изучить приборы и устройства для измерения и регулирования параметров (температуры, давления и степени насыщенности среды).

Магистр должен иметь четкое представление о способах регулирования параметров обрабатывающей среды.

Надо знать классификацию автоматических регуляторов и их основных узлов, а также системы автоматического регулирования процессов гидротермической обработки древесины.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие термометры применяются в лесосушильной технике? Особенности

иусловия их применения.

2.Как изготовить переносный психрометр?

3.Почему надо подбирать парные термометры для психрометра?

4.Что за прибор пирометр? Как он действует?

5.Что за приборы анемометры? Каковы пределы их действия?

6.Как измеряется влажность древесины в производственных условиях?

7.Какие приборы и оборудование должны быть в сушильной лаборатории?

3.4. Свойства древесины, имеющие значение при ее гидротермической обработке

Основные вопросы этого раздела

Вопросы, рассматриваемые в этом разделе, уже частично изучались в курсе древесиноведения.

Свойства древесины, имеющие значение при ее гидротермической обработке. Классификация влажных тел. Формы и связи воды с материалом. Роль тепловых и электрических свойств древесины при ее гидротермической обработке. Тепловые и влажностные деформации древесины. Закономерности развития влажностных деформаций при сушке. Изменение физико-

13

механических свойств и деформативность древесины при ее гидротермической обработке.

Для усвоения курса необходимо повторить некоторые разделы курса древесиноведения, в частности макро- и микростроение древесины, виды влаги в древесине, гигроскопичность, предел насыщения и предел гигроскопичности, равновесная влажность, методы определения влажности древесины, усушка, разбухание, плотность, базисная плотность.

Заканчивается этот раздел курса изучением тепловых и электрических свойств древесины.

Примеры:

1.Древесные сортименты, не подвергавшиеся камерной сушке, с начальной влажностью: одни 40 %, другие 8 % длительное время хранятся в помещении с температурой воздуха 15 0С и относительной влажностью 0,65. Определить конечную влажность сортиментов.

Ответ: 13,8 %; 11,3 %.

2.Определить по диаграмме равновесной влажности предел гигроскопичности древесины при температуре 20 ºС, 50 ºС, 100 ºС.

Ответ: 30 %, 27 %, 21 %.

3.После камерной сушки древесина с влажностью 8 % должна храниться в помещении при температуре +5 ºС. Какова должна быть относительная влажность воздуха, чтобы древесина не изменяла влажность, равную 8 %?

Ответ: φ = 0,52.

4.Используя рис. 1 и табл. 5, определить для древесины дуба базисную плотность

(ρб), плотность при влажности 40 % (ρw) и максимальную влажность (Wmax).

Ответ: 560 кг/м3; 790 кг/м3; 115 %.

Вопросы для самоконтроля:

1.В чем проявляется гигроскопичность древесины?

2.При какой влажности древесина гигроскопична?

3.Что обозначают термины «равновесная влажность древесины» и «предел гигроскопичности»?

4.Почему защитная пленка покрытия будет более стойкой на металлической поверхности, чем на деревянной?

5.От чего зависит максимально возможная влажность древесины?

6.В чем заключаются упругие и пластические свойства древесины?

7.Каковы общие для всех пород закономерности усушки древесины?

8.Что произойдет со столярным стулом, креслом и т. п. в условиях их эксплуатации, если они были изготовлены из недосушенной древесины?

14

9.Почему нагели и шканты в угловых соединениях древесины должны быть пересушены (по сравнению с влажностью соединяемых деталей)?

10.В чем различие между усушкой и усадкой древесины?

11.Почему возникают деформации древесины по окончании сушки, в том числе в готовых изделиях?

3.5.Физические закономерности процессов нагревания и оттаивания

Основные вопросы этого раздела

Физические закономерности и расчет процессов нагревания и оттаивания древесины. Явления тепло-массообмена при нагревании древесины. Особенности и расчет конвективного нагревания древесины без изменения агрегатного состояния влаги. Расчет процессов оттаивания древесины. Использование вычислительной техники для расчета нагревания и оттаивания. Особенности и закономерности кондуктивного, радиационного и диэлектрического нагревания древесины.

Процессы гидротермической обработки древесины основаны на физических явлениях переноса, в частности, на явлениях теплообмена и влагообмена. Магистр должен получить ясное представление о физической сущности явлений теплообмена и влагообмена, а также приобрести навыки расчета конвективного нагревания и оттаивания древесины.

Физические закономерности и процессы нагревания, при которых не происходят агрегатные изменения влаги и не изменяется ее количество в древесине, характеризуются уравнениями классической теории теплопроводности. На их основе и выведены расчетные уравнения.

При изучении этой главы необходимо стремиться к четкому пониманию основных физических зависимостей рассматриваемых процессов. К ним относятся основные дифференциальные уравнения переноса тепла, выражения главнейших критериев подобия, коэффициентов тепло-массообмена. Необходимо усвоить методику графо-аналитического расчета оттаивания и нагревания.

Примеры:

1. Определить, используя рис. 1, коэффициенты удельной теплоемкости древесины березы при влажности 80 % и температуре 20 ºС, 100 ºС.

Ответ: 2,95 кДж(кг·˚С); 3,35 кДж(кг·˚С).

15

2. Определить коэффициент температуропроводности поперек волокон древесины сосны при влажности 100 % и температуре 50 ºС.

Ответ: 1, 62 · 10 7 м2 /c.

3.Определить критерий Фурье для широкой сосновой доски толщиной 50 мм (R = 0,025 м) при нагревании в течение 1 часа.

Характеристики древесины взять из предыдущего примера.

Ответ: F0 = 0,93.

4.Определить температуру в центре длинных ольховых чураков диаметром 30 см, имеющих влажность 80 % и начальную температуру 20 ºС. Чураки нагреваются в течение 6 часов в воде при температуре 60 ºС.

Пояснение: для определения коэффициента температуропроводности температуру

ратура воды, t0 начальная температура чураков. Затем вычислить критерий F0 и по номограмме (рис. 20, учебник [1], с. 44) определить безразмерную температуру (θ). Безраз-

мерная координата заданной точки равна Rx = I .

Ответ: 37 ºС.

5. Длинные буковые чураки с начальной температурой tо = 15 ºC, диаметром 36 см и начальной влажностью 70 % провариваются в воде при температуре 70 ˚С в течение 2,5 часов. Определить, на какую глубину произойдет при этом оттаивание материала.

Пояснение: необходимо определить удельный расход тепла на оттаивание, расчетный коэффициент теплопроводности древесины в зоне оттаивания (т.е. при t = 0 ºC) и определить из уравнения продолжительности процесса критерий глубины оттаивания Φ. По номограмме (рис. 24, учебник [1], с. 54) отыскиваем диаметр оттаивания, чем и определяется искомая величина.

Ответ: Диаметр оттаивания d = 22 см, глубина оттаивания (от поверхности чурака)

δ = 7 см.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какими физическими явлениями обусловлено нагревание древесины?

2.Перечислите способы нагревания древесины.

3.Что такое градиент?

4.Какая древесина имеет большую теплопроводность – сухая или сырая?

5.Почему в процессе оттаивания температура в центральной части древесины длительное время равна 0 ºС?

6.Укажите области применения кондуктивного нагревания древесины.

7.Поясните, почему процесс оттаивания ядровой древесины ограничивается только еѐ заболонью.

3.6.Технология и оборудование тепловой обработки древесины