CC BY
9
УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р техн. наук; астр. Р.О. Рокунь -
НЛТУ Украти, м. Льв1в
ДИНАМ1КА ЗМ1НИ ТЕМПЕРАТУРИ ПРОФЫЬНИХ ЗАГОТОВОК З ДЕРЕВИНИ П1Д ЧАС НАГР1ВАННЯ В ГАЗОВОМУ СЕРЕДОВИЩ1
Розглянуто фiзичне явище нагрiвання деревини. Визначено фiзичнi властивост (вологiсть i густину) та питому теплоемшсть деревини бука пiд час названия. З'ясова-но, що шд час нагрiвання змшюеться (у незначних величинах) вологiсть деревини та вщповщно - густина, питома теплоeмнiсть та питомi витрати теплоти. Дослiджения проведено в лабораторий сушильной установцi. Властивосй деревини визначались за класичною методикою до i пiсля процесу на^вання. Для експериментального визна-чення динамши змiни температури деревини вибрано два експериментальш зразки (бу-ковi полша). По серединi зразюв вставлялись два давачi температури (термопари) на глибину х=0,15К та х=К. Температуру деревини фжсували приладом через певний про-мiжок часу. Таким чином, отримано залежнiсть змiни температури поверхневих i цен-тральних шарш деревини вщ тривалостi процесу нагрiваиия. Експериментальнi залеж-ностi описано емпiричними формулами.
Ключовi слова: температура, на^вання, вологiсть, густина, питома теплоемшсть деревини, тривалiсть процесу, емшрична залежнiсть.
Вступ. Характеристику процеав нагр1вання пилопродукцií пiд час теплового оброблення досить грунтовно описано у фаховш та навчальнiй лиерату-рi [1-3]. Значно менше придшено уваги нагршанню профшьних заготовок iз деревини, таких як: взуттeвi колодки, дерев'янi деталi стршецько! збро!, дерев'янi протези, дерев'янi елементи художшх меблiв та музичних iнструментiв i дров. Такi заготовки мають змiннi розмiри, як за перетином так, i по довжинi. Пвдб-рати режими нагр1вання та сушiння таких заготовок доволi складно. Профiльнi заготовки у поперечному перерiзi мають переважно геометричну форму трикут-ника, трапецп, овалу або кола. За характерний розмiр цих заготовок можна прийняти радiус кола (К). вписаного в щ геометричнi фiгури.
Методика дослвдження. За експериментальний матерiал прийнято поль на (дрова колотi, стандартних розмiрiв з довжиною Ь=330... 350 мм) з деревини бука европейського (Fagus зуЬаИеа Ь), що мають у поперечному перерiзi геометричну форму трикутника або трапецií. До початку процесу нагревания по-лiна зважують з точнiстю до одного грама, а по серединi полiна встановлюють давачi температури (хромль-копелевi термопари), одну на глибину 3 мм, а другу - до центра радiуса вписаного кола. За цими даними визначають градiеит температури (Ж=(ц - /пов) за товщиною матерiалу ^х=К). Пiсля процесу нагрь вання заготовки (полiна) знову зважують (щоб визначити, чи зменшуеться !'х волопсть пiд час нагрiвания) i розпилюють посерединi довжини на двi секцц вологостi та секцií пошарово! вологосп. Секцií пошарово! вологостi марюру-ють, як поверхнев^ так i нейтральш шари, зважують i висушують до абсолютно сухого стану.
За секщями вологостi визначають, яка була волопсть заготовок шсля нагрiвання - Wн, %. За рiзницею початково! вологостi заготовок - Wп та пiсля нагрiвания знаходять величину втрати вологостi пiд час нагрiвання (W0г Wн=A Wн). За цими даними також визначають якою мае бути маса полша в абсолютному сташ - М0:
Ha^OH&ibHiifi л^техтяний yнiверситет Укрaïни
lOOM н (1)
Mq =-кг, (1)
100 + WH
де Мн - мaca полшо пicля нaгpiвaння, кг.
А дот визнaчaють вологicть зaготовок до нaгpiвaння 3a фоpмyлою
Wq = %, (2)
Wq
де Mw - мaca полiнa до почотку нaгpiвaння, кг.
Почоткову темпеpaтypy деpевини (t0°C) Ta поточну (t°C) в пpоцеci rn^i-воння вгошчоють 3a покгзгми пpилaдy з точнicтю до 0,1 oc. Токим чином, виз-шчоють динaмiкy змiни темпеpaтypи у повеpxневиx i центpaльниx шapax: t= /¡(т) Ta t„oe=/2(T).
Результати дослщження. 3a cеpедньою вологicтю деpевини W=0,5(W0+WH), % Ta зшченням умовно1 густини деpевини буко ру =560 кг/м3 [3] pозpaxовyють зшчення гycтини деpевини тд чac нaгpiвaння зо фоpмyлою
р = ру(1 + 0,01W), кг / м3. (3)
Питомi вит^ти тепло но пpоцеc нaгpiвaння деpевини визночгють зо фоpмyлою
q = р С Dt кДж / м3 , (4)
де: At - дiaпaзон зм^ темпеpaтypи деpевини шд чac нaгpiвaння, oc; С - cеpед-ня питомо теплоeмнicть деpевини, яку визночгють зо фоpмyлою
С = 1,172
We
1 +-
100
кДж / (кг град)
(5)
де: WB - в^ношо вологicть деpевини, %; t- cеpедня темпеpaтypa деpевини пiд чac нaгpiвaння, oc.
Результоти екcпеpиментaльниx доетвджень пpоцеcy нaгpiвaння бyковиx дpов у лaбоpaтоpнiй cyшильнiй ycтaновцi з темпеpaтypою cеpедовищa te =6Qoc нгведено в тобл.
Табл. Змта температури деревини nid час нагрiвання
Тривaлiсть нaгрiвaння 0 1 10 1 20 1 30 1 40 1 60 1 80 1 100 | 120 | 150 | 180
Зразок 1 Температура деревини - tx, oc
x=0,15R 8 10 16 23 30 42 50 55 57 59 60
x=R 8 9 14 19 25 37 42 48 52 56 58
Зразок 2 Температура деревини - tx, oc
x=0,15R 8 13 21 30 39 48 55 58 60 60 -
x=R 8 11 17 25 34 42 48 53 57 58 -
Екcпеpиментaльнi дош, що нaведенi в тобл., пот^бно опиcaти емпipич-ною зaлежнicтю. Викодачи з xapaктеpy динaмiки змiни темпеpaтypи, можно зaпpопонyвaти току зaлежнicть:
Dt "
-= aQ + ait"
Dt
■ exp(At),
(6)
204
Збiрник HayKoBo-техшчних nрaць
г
\
t
V
де а0, т, А - коефщенти рiвняння.
Внаслiдок експериментальних дослiджень з'ясовано, що вологiсть зраз-кiв зменшилась на 3 %, а початкова волопсть була Wн=62 %. За вщомим значениям початково! вологоста деревини знаходимо, що густина становить р=907,2 кг/м3, а середня питома теплоемнкть С=2,58 кДж/(кг град). Таким чином питом витрати тепла на процес нагр1вання букових дров становлять ^=121515 кДж/м3. Вiдносну волопсть деревини визначили за такою формулою:
Wв = W ■ М°,%. (7)
М„
За результатами апроксимацц отриманi такi емшричш залежностi:
• Зразок 1 (поверхневий) шар, Я=9 см
— = 6,89 + 0,154 ■ т148ехр(-0,0098 т);
Ат
• Зразок 1 (центральний) шар, Я=9 см
— = 6,88 + 0,117 ■ т1455ехр(-0,0083 т); Ат
• Зразок 2 (поверхневий) шар, Я=6 см Аt
.,21 + 0,386 ■ т129 ехр(-0,0104 т);
Ат
• Зразок 2 (центральний) шар, Я=6 см
— = 7,01 + 0,2560 ■ т129ехр(-0,0094 т).
Ат
Враховуючи майже однаковий вплив на процес нагршання експонентно-го виразу, можна у розрахунках прийняти середне значення коефiцieнта
А=0,0095.
Висновки. Дослiджения динамiки змiни температури деревини в повер-хневих i центральних шарах тд час нагрiвания букових дров показало, що змь на температури деревини вiдбуваеться за складною залежнктю. На початку процесу нагрiвания iснуе теплова iнерцiя, потам температура деревини починае рiзко зростати, як у поверхневих, так i в центральних шарах, а наприкшщ процесу нагрiвання температура деревини зростае повшьно i процес на^вання за-вершуеться температурою поверхиi, яка наближаеться до температури середо-вища ^ов>/с та з температурою центральних шарш на 2...3°С нижчою за температуру середовища. З таким розподшом температури деревини процес нагршан-ня можна вважати завершеним.
Лiтература
1. Бiлей П.В. Теоретичш основи теплово! оброблення 1 сушшня деревини / П.В. Бшей. -Коломия : Вид-во "Вж", 2005. - 360 с.
2. Бшей П.В. Сушшня та захист деревини : шдручник / П.В. Бшей, В.М. Павлюст. - Львш : Вид-во "Кольорове небо", 2008. - 312 с.
3. Вштошв 1.С. Деревинознавство / 1.С. Вштошв, 1.М. Сопушинський, А. Тайшшгер. -Львгв : Вид-во "АпрюрГ, 2007. - 312 с.
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
Билей П.В., Рокунь Р.А. Динамика изменений температуры профильных заготовок из древесины при нагревании в газовой среде
Рассмотрено физическое явление нагрева древесины. Определены физические свойства (влажность и плотность) и удельная теплоемкость древесины бука при нагревании. Уяснено, что при нагревании изменяется (в незначительных величинах) влажность древесины и соответственно - плотность, удельная теплоемкость и удельные расходы теплоты. Исследование проведено в лабораторной сушильной установке. Свойства древесины определены по классической методике до и после процесса нагрева. Для экспериментального определения динамики изменения температуры древесины выбраны два экспериментальных образца (буковые поленья). По середине образцов вставлялись два датчики температуры (термопары) на глубину х=0,15К и x=R. Температура древесины фиксировалась прибором через определенный промежуток времени. Таким образом, получена зависимость изменения температуры поверхностных и центральных слоев древесины от продолжительности процесса нагрева. Экспериментальные зависимости описаны эмпирическими формулами.
Ключевые слова: температура, нагрев, влажность, плотность, удельная теплоемкость древесины, продолжительность процесса, эмпирическая зависимость.
Biley P. V., Rokun R.O. Changes in Temperature of Profile Workpieces of Wood during Heating in a Gaseous Environment
We consider the physical phenomenon of heating wood. Some physical properties such as density and moisture on the specific heat of beech wood during heating are defined. It was found that when heated in small quantities moisture content and relative density, specific heat and specific consumption of heat change. The study was conducted in laboratory drying plant. Wood properties were determined by the classical method before and after heating. For the experimental determination of the dynamics of change in the temperature of two experimental samples of wood (beech logs) with an equivalent diameter of 20 and 12 centimetres were chosen. Two temperature sensors (thermocouple) were inserted in the middle of samples to a depth x=0,15R and x=R. Wood temperature was recorded over a certain period of time. Thus, we have obtained a temperature dependence of the surface and central layers of wood depending on the duration of heating. Experimental dependence was described by empirical formulas.
Keywords: temperature, heat, humidity, density, specific heat of wood, the duration of the process, empirical relationship.
УДК614.84:658 Доц. О.1. Башинський, канд. техн. наук;
доц. С.Я. Вовк, канд. техн. наук; доц. М.З. Пелешко, канд. техн. наук -
Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
ПРОЕКТ СИСТЕМИ ТЕХН1ЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ I РЕМОНТУ ПОЖЕЖНО1 ТА АВАРШНО-РЯТУВАЛЬНО'1 ТЕХН1КИ: ПРИЧИННО-НАСЛ1ДКОВИЙ П1ДХ1Д
Дослщжено особливост диференщацп роби iз обслуговування i ремонту пожеж-но! та аваршно-рятувально! техшки за станом. Проаналiзовано оргашзацшш схеми ви-конання роби iз обслуговування i ремонту пожежно! та аваршно-рятувально! техшки за станом. З'ясоваш причинно-наслiдковi зв'язки чинниюв впливу на систему техшчного обслуговування i ремонту пожежно! та аваршно-рятувально! техшки шд час диференщ-ац11 робгг за станом. Встановлено, що для ефективних iмiтацiйних моделей потрiбно провести яюсний аналiз причинно-наслщкових зв'язюв мiж чинниками, що мають вплив на техшчне обслуговування та ремонт пожежно! та аваршно-рятувально! техшки.
Ключовi слова: пожежно-рятувальна техника, техшчний стан, техшчне обслуговування, ремонт, система.
206
Збiрник науково-техшчних праць
