CC BY
11
3. ТЕХНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р техн. наук; астр. А.М. Комбаров;
acnip. П.П. Бигей - НЛТУ Украти, м. Льв1в
АНАЛ1З СПОСОБ1В ПРОВЕДЕННЯ ПОЧАТКОВОГО НАГР1ВАННЯ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В ПЕРЕД СУШ1ННЯМ
Розглянуто способи проведения початкового названия деревини перед сушениям. Класичш способи передбачають iнтенсивне на^вання деревини, тому що з самого початку процесу встановлюються режимш значення температури. Градiштний метод дае змогу уникнути значних перепадов температури в серединi матерiалу i шдвищи-ти якiсть проведення процесу сушшня. Аналiз рiзних способiв початкового на^вання деревини перед сушiнням дае змогу обрати рацюнальний варiант, що зменшуе теплову потужнiсть обладнання, за рахунок збшьшення тривалостi процесу. Наведено розрахун-ковi залежностi для визначення витрат теплово! енерги на процес нагрiвання.
Ключовi слова: початкове нагршання, деревина, вологiсть, густина, тривалiсть, режим, температура, вщносна вологiсть повiтря.
Вступ. Якщо розглянути найпростiшу модель конвективного сушiння деревини, коли матерiал е дуже тонким з великою поверхнею випаровування вологи, де вологовмiст i вологiсть за товщиною е однаковими U =const та пос-пйними е параметри середовища: температура пов^я - tC, його ввдносна во-логiсть - ф, швидккть руху повiтря - W (тобто tC =const, ^=consi, W=const), то процес сушiння вiдбуваеться так. У початковий перiод змiна вологостi деревини е незначною, а температура поверхневих шарiв (гпов) i за ними центральних шарш ( Гц ) зростае до значения температури змоченого термометра - tM. Для тонких матерiалiв початкова стадя сушiния е невеликою i графiчна залежнiсть мiж змшою вологостi з тривалiстю початкового перюду сушiния е малопомгг-ною. Тут початкова стадш сушiння е шчим iншим, як початковим нагрiваниям матерiалу перед сушiниям. Зовсш iншою е картина початкового нагрiвання, наприклад пиломатерiалiв чи заготовок, що мають товщину промислових мате-рiалiв (вiд 16 мм i бшьше). 1снують рiзнi теоретичнi i практичнi варiаити проведення початкового нагршання деревини (промислових товщин) перед сушш-ням, ят потрiбно проаналiзувати, щоб знайти рацюнальний.
Вiдомi рiзнi способи проведення початкового нагрiвання деревини перед сушiниям та визначення тривалосп цiеí техиологiчноí операцц. Г. С. Шубiн [1] запропонував табличний метод визначення тривалосп початкового нагршання деревини, аналопчно з табличним методом визначення тривалосп сушiния, за формулою:
?ПР = ?вихМв АпАшт , год, (1)
де: тВИХ - вихвдна тривалкть початкового нагршання для соснових пиломатерь алш з tc =80 °C, At=1 °C, початковою вологiстю Wn =60 %, товщиною пилома-
терiалiв 51=40 м, шириною 5,2=150, початковою температурою гО =0 °С, швид-кктю циркуляцií агента сушiння Ш=2,5 м/с i шириною штабеля 1,8 м; А, АВ, АП, АШТ - вщповвдно коефiцieнти, що враховують температуру середови-ща (ГС) i початкову температуру (гО), початкову вологiсть деревини - Шп, породу деревини i ширину штабеля.
Однак запропонований Г.С. Шубiним метод визначення тривалосп по-чаткового нагршання на практищ не набув поширення через те, що немае даних середньо1 швидкосп циркуляцií повiтря, початково1 температури i вологостi деревини. Бiльш точним е метод визначення тривалостi початкового нагршання деревини за даними дослщжень, проведених у НЛТУ [2]. Була виведена залеж-нiсть власне тривалосп нагршання деревини вiд температури до яко1 нагрiва-ють деревину - Га, породи деревини, виражену через 11 густину - р, товщину матерiалу - 51, та початково1 вологостi деревини - Шп.
т„р = Лргэа92521п Шп -10-3, год, (2)
де: А - коефщкнт пропорцшносп, який враховуе одиницi вимiрювання, наве-дених величин. Однак у формулi (2) вiдсутнi данi, про швидккть циркуляцií по-вiтря - ю, м/с, його вiдносноí вологостi - ф, %, температури середовища - Гс. Кр1м цього, породи з рiзною анатомiчною будовою можуть мати однакову густину, тому бшьш характерним е використання показника - умовно!' густини деревини - ру, кг/м3.
Цiкавi рекомендаци з технологií проведення початкового нагршання деревини е в робоп Селюгiна [3]. Залежно вiд пори року, породи i вологостi деревини та конструкци камери тривалкть процесу нагршання призначалось вiд од-нiеí до шести годин на кожш 2,5 см товщини матерiалу починаючи вiд досяг-нення в сушарщ режимних параметра. У КТМ з технологи камерного сушшня деревини [4] наведено таю рекомендаций Тривалкть початкового нагрiвання повинна бути 1,0....1,5 год на 1 см товщини матерiалiв хвойних порiд iз початковою температурою Г0>0°С, та 1,5. .2,0 год, коли Г0<0°С на 1 см товщини. Для м'яких листяних порiд ця тривалiсть збшьшувалась на 25 %, а для твердих листяних порiд - на 50 %. У нових КТМ з технологи камерного сушшня пило-матерiалiв [5] приведена дещо бшьша тривалiсть процесу початкового нагршан-ня та вказано режими (температура середовища - Гс, психометрична рiзниця -Аг та рiвноважна вологкть - Шр). Загальними рекомендащями для вах назва-них вище способах початкового нагршання деревини е те, що температура середовища приймаеться на 5. 8°С вищою за першу стушнь режиму, а вщносна во-логiсть повiтря призначаеться ф=0,95....0,98, якщо <ШТН Ц режими перед-бачають iнтенсивне нагршання деревини. Натомiсть, деякi зарубiжнi фiрми ви-користовують градiентний спосiб початкового нагрiвання деревини, коли приймаеться величина Аг/Ат, тобто змiна температури за одиницю часу (на практицi Аг/Ат=3,0...8,0 градусiв за год). Теплова потужнкть для такого способу початкового нагршання визначаеться за формулою:
О, =РСА-, кВт/м3, (3)
Ат
3. Технологя та устаткування лковиробничого комплексу 163
де: С - середня питома теплоемнiсть деревини за Г =0,5( Г0 + га), кДж/(кг°С); р -густина матерiалу з початковою вологiстю - —п, кг/м3.
Якщо градаент змiни температури за годину не перевищуе 8°С, то товщи-на матерiалу i порода деревини не впливають на тривалiсть процесу нагр1вання.
Витрати теплоти на нагрiвання деревини. Витрати теплоти на нагрь вання деревини розраховують окремо для зимових умов, коли г0 <0 °С та се-редньорiчних умов, коли Г0>0 °С. Витрати теплоти для зимових умов визнача-ють за формулою
—-15 3
0Г = 355ру —1005— + Р ЦС(—)(—йэ) + С(+)ГЭ], кДж/м3, (4)
де: ру - умовна густина деревини, кг/м3; р - густина деревини з початковою во-лопстю - —п, кг/м3; С—, С(+) - ввдповвдно, питома теплоемнiсть деревини за мшусових i плюсових температур, визначаеться за середшми температурами Г = -0,5 Г0 та Га =0,5 Га; Г0, Га - початкова температура деревини i та, яку досягають у процес нагр1вання, °С; — - волопсть деревини (початкова, перед сушiн-ням), %. Витрати теплоти на названия для середньорiчних умов визначають за формулою
=рС(Го — Га), кДж/м3. (5)
Теплова потужнiсть процесу нагр1вання в зимових та середньорiчних умовах, вiдповiдно, становить:
ЗИМ = <2¥мЕ , кВт, (6)
3600тзим
[Он Г = - "Вт- (7)
де: Е - кшьккть матерiалу завантаженого в обладнання, м3; тЗИМ, тС.Р - вдао-вiдно, нагр1вання деревини в зимових на середньорiчних умовах, год. Як видно iз останнiх двох форум (6) i (7), теплова потужшсть процесу залежить вiд три-валостi процесу нагр1вання.
Доцiльно з техшчно1 i економiчноí точок зору в деяких випадках мати однакову теплову потужнiсть, як у процеа нагрiвання, так i в процеа сушiння. Розрахунок, як правило, ведуть за тепловою потужнiстю в середньорiчних умовах. Теплова потужнiсть у процеа сушiння визначаеться за формулою
Овип = ЧвипМр , кВт, (8)
де цшП - питома теплота та випаровування вологи в процеа сушшня, кДж/кг.
Чвш = ЮО)^-11, кДж/кг, (9)
а г — Я0
де: 1г, 10 - вiдповiдно ентальп1я повiтря на входi iз штабеля матерiалу та свiжого повiтря, кДж/кг; аг, а0 - вiдповiдно вологовмiст вiдпрацьованого i свiжого по-вiтря, г/кг; Мр - розрахункова маса вологи, що випаровуеться з деревини за оди-ницю часу (кг/с), яка визначаеться за формулою:
= Py(W„ - WK)EZ кг/с, (10)
p 100tф
де: Wn,WK - вiдповiдно початкова i кiнцева вологiсть деревини у процес су-шшня, %; c - коефiцieнт HepiBHOMipHOCTi процесу сушiння, приймають c=1,3; Тф - фактична тpивалiсть процесу сушшня, с.
Таким чином, прийнятою умовою е piвнiсть:
[Qu Г = Qeun . (11)
Ця piвнiсть (11) е виправданою, якщо обладнання розраховане на тепло-ву потужнiсть в процесах сушiння деревини м'яких хвойних i листяних поpiд товщиною 25 мм.
Кречетов 1.В. пропонуе графоаналиичний метод [6] визначення трива-лосп початкового нагpiвання перед сушiнням за допомогою дiагpами, яка вра-ховуе кшьккть теплово! енергп, що передаеться матepiалу за час нагршання. Цю методику можна вважати универсальною, однак потpiбно точно визначити кiлькiсть теплоти яка витрачаеться у пpоцeсi нагревания.
Висновки. На пiдставi проведеного аналiзу способiв початкового нагрь вання деревини перед сушшням найбшьш прийнятним е споаб, де змiна пара-мeтpiв середовища (tc, ф) вiдбуваеться за певний час (як, правило, за годину). У цьому випадку тривалкть початкового нагршання не залежить вiд товщини ма-тepiалу. Якщо застосовувати тpадицiйну технологда, де тривалкть призна-чаеться залежно ввд товщини i породи деревини, то штенсивнкть нагpiвання е високою, що потребуе, на час початкового нагршання деревини перед сушш-ням, мати в 2...3 рази бiльшу потужнкть теплового обладнання. Якщо взяти за основу ршнкть (11), що з формули (7) можна знайти ращональне значення три-валостi початкового нагршання деревини перед сушiнням (у цьому випадку для сepeдньоpiчних умов - тср ). Крш цього, за достатньо повшьного нагpiвання деревини не виникае значного градаента температури в сepeдинi матepiалу i вш не впливае на якiсть пиломатepiалiв.
Лiтература
1. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1990. - 336 с.
2. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород / П.В. Билей. - Изд. 2-ое, [пе-рераб. и доп.]. - М. : Изд-во "Экология", 2002. - 224 с.
3. Селюгин Н.С. Сушка древесины / Н.С. Селюгин. - Л. : Гослестехиздат, 1936. - 560 с.
4. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - М. : Изд-во ЦНИИМОД 1985. - 143 с.
5. Бшей П.В. Кершш техшчш матер1али з технологи камерного сушшня пнломатер1алш / П.В. Бшей, I.A. Соколовський, В.М. Павлюст, С.П. Кунинець. - Ужгород : Вид-во "Карпати", 2010. - 140 с.
6. Кречетов И.В. Сушка древесины / И.В. Кречетов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1980. -
432 с.
Билей П.В., Комбаров А.М., Билей П.П. Анализ способов проведения начального нагрева пиломатериалов перед сушкой
Рассмотрены способы проведения начального нагрева древесины перед сушкой.
Классические способы предусматривают интенсивное нагревание древесины, потому
3. Технологи та устаткування лковиробничого комплексу
165
что с самого начала процесса устанавливаются режимные значения температуры. Градиентный метод позволяет избежать значительных перепадов температуры внутри материала и повысить качество проведения процесса сушки. Анализ различных способов начального нагрева древесины перед сушкой позволяет выбрать оптимальный вариант, уменьшает тепловую мощность оборудования, за счет увеличения продолжительности процесса. Приведены расчетные зависимости для определения расходов тепловой энергии на процесс нагрева.
Ключевые слова: начальное нагревание, древесина, влажность, плотность, продолжительность, режим, температура, относительная влажность воздуха.
Biley P. V., Kombarov A.M., Biley P.P. Analysis Methods of Conducting Initial Heating Timber Before Drying
The methods of conducting initial heating of wood prior to drying have been considered in the article. Classic methods include the intensive heating of wood because the value of temperature regime has been set from the very beginning of the process. Gradient method allows avoids to significant temperature changes in the middle of the material and increase the quality of the drying process. Analysis of different methods of initial heating of wood prior to drying allows to choose the rational option, which reduces the thermal capacity of the equipment by increasing the duration of the process. The calculations for determining of the dependence of heat energy consumption for the process heating have been shown.
Key words: initial heating, wood moisture content, density, duration, mode, temperature, humidity.
УДК 614.843(075.32) Проф. Е.М. Гулгда, д-р техн. наук -
Льв1вський ДУ безпеки життедьяльноат; докторант О.М. Коваль, канд. техн. наук - НУ цивильного захисту Украти
ВОГНЕСТ1ЙК1СТЬ ЗАЛ1ЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦ1Й СКАТНИХ КР1ВЕЛЬ ОДНОПОВЕРХОВИХ БУДШЕЛЬ ЦЕХ1В ДЕРЕВООБРОБНИХ ПЩПРИ6МСТВ
Розроблено методологвд встановлення класу вогнестшкост залiзобетонних крок-вяних ферм для скатних ^вель одноповерхових будiвель цехiв деревообробних шд-приемств на основi результайв теоретичних дослщжень. Рекомендовано залежност для визначення температури в зош розмщення ферм у разi пожеж^ а також температури на зовншшх поверхнях залiзобетонних кроквяних ферм залежно вщ температури середо-вища. Крiм цього, встановлено критичну температуру в перерiзах залiзобетонних кроквяних ферм залежно вщ часу тривалост пожежi. Загальна вiдносна похибка теоретичних розрахунюв вiдносно результатiв експериментальних дослiджень щодо встановлення класу вогнестiйкостi за ознакою втрати несучо! здатностi, як показали численш ре-зультати дослщжень, не перевищуе 5.8 %.
Ключовi слова: пожежа, температура, кроквяна ферма, несуча здатнiсть, клас вог-нестшкосй.
Постановка проблеми. Ведучою ланкою деревообробно1 промисловост е пiдприемства, як! переробляють деревину i випускають продукцда для потреб нацюнально1 економжи та народного вжитку. Дуже часто на цих шдприемствах виникають пожеж!, як! призводять до значних збиттв. Наприклад, за даними УкрНД1ЦЗ, тальки за 2012 р. на цих шдприемствах виникло 76 пожеж, що приз-вело до прямих збиттв у розм!р! 5421 тис. грн, а тальки за 11 мкящв 2013 р. -82 з прямими збитками 3941 тис. грн. Шд час пожеж!, при до високих температур, змшюються мехашчш властивоста буд!вельних конструкцш, а саме матерь
