CC BY
15
Исследованы особенности дифференциации работ по обслуживанию и ремонту пожарной и аварийно-спасательной техники в зависимости от состояния. Проанализированы организационные схемы выполнения работ по обслуживанию и ремонту пожарной и аварийно-спасательной техники в зависимости от состояния. Выяснены причинно-следственные связи факторов влияния на систему технического обслуживания и ремонта пожарной и аварийно-спасательной техники при дифференциации работ по состоянию. Установлено, что для эффективных имитационных моделей необходимо провести качественный анализ причинно-следственных связей между факторами, влияющими на техническое обслуживание и ремонт пожарной и аварийно-спасательной техники.
Ключевые слова: пожарно-спасательная техника, техническое состояние, техническое обслуживание, ремонт, система.
Bashynskyy O.I., Vovk S.Ya., PeleshkoM.Z. The Project of Maintenance and Repair of Fire and Rescue Equipment: Causal Approach
The features of maintenance service and repair of fire and rescue equipment according to its condition are described. The organizational scheme of maintenance and repair works of fire and rescue equipment according to its condition is shown and analysed. The relationships of cause and effect in the project of system of maintenance service and repair of fire and rescue equipment according to its condition are revealed. It is established that for the efficient simulation models it is necessary to carry out a qualitative analysis of causal relationships between factors having an impact on maintenance and repair of fire and rescue equipment.
Keywords: fire automobiles, technical condition, maintenance service, repair, system.
УДК 004.94:674.047 Ст. викл. В.1. Криштапович;
ст. викл. О.В. Мокрицька, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТЕПЛОМАСОПЕРЕНЕСЕННЯ У ПРОЦЕС1 СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ ЯК БАГАТОФАЗНО1 СТРУКТУРИ
Наведено математичну модель реолопчно! поведшки деревини як трифазного се-редовища, що складаеться з твердо! (деревно! речовини), рщко! i пароповггряно! фаз з урахуванням ашзотрош! тепломехатчних характеристик. На основi розроблених мате-матичних моделей i прикладних програмних засобiв дослщжено динамжу змши темпе-ратури, вологовмюту, концентрацн рщини, пари та паропов^яно! сумiшi i в'язкопруж-ного деформування деревини у процесi сушiння. Встановлено закономiрностi впливу технологiчних факторiв конвективного процесу сушшня на процеси тепломасоперене-сення деревини рiзних фаз.
Ключовi слова: математична модель, в'язкопружне деформування, тепломасопе-ренесення, багатофазна система, деревина, сушшня деревини.
Актуальшсть дослщжень. Математичне моделювання реологiчноí по-ведiнки коловдних кашлярно-пористих матерiалiв мае грунтуватися на враху-ваннi особливостей íх анатомiчноí та структурно1 будов. Представником каш-лярно-пористих матерiалiв е деревина з "непостшною" полiкапiлярною структурою кттинних стiнок, яш характеризуються значною питомою поверхнею. Вiдомо, що навiть незначна змша вологостi для значень, що е меншими вiд границ гiгроскопiчностi, iстотно впливае на мехашчну поведанку деревини. Змiна температурно-вологiсних умов та напружено-деформiвного стану зумовлюе пе-ретворення складно!' кашлярно-пористо1 структури деревних клiтин, пов'язаних з особливостями руху вологи у системi капiлярiв i порожнин. З огляду на це, актуальною задачею е побудова математично! моделi реологiчноí поведiнки дере-
вини залежно вiд змiни температури i вологосп у рамках механiки гетерофаз-них систем з урахуванням особливостей катлярно-пористо! будови i багатофаз-носп, проведения обчислювальних експериментш та встановлення закономiр-ностей деформування деревини як трифазного середовища у процесi сушiння.
Анамз лiтературних джерел. Аналiз математичного моделювання нап-ружено-деформшного стану деревини у процес конвективного сушiния показав, що застосування математичних моделей, що грунтуються на квазтемоген-них допущеннях, не дае змогу описати реальш процеси змiни температури, во-логосп, деформативностi з урахуванням змiни структури капiлярно-пористих матерiалiв [6, 7, 9, 11, 13]. Саме щ параметри у процесi фазових перетворень можуть миттево змшюватися i впливати на динамку деформацшно-релакса-цiйних i тепломасових процесш. Тому актуальним завданням е розроблення математичних моделей процесу сушiння капiлярно-пористих матерiалiв, зокрема деревини, як трифазного середовища, що складаеться з твердо!' фази (деревно! речовини), рдао! i пароповiтряноí фаз. Математичш моделi тепломасоперене-сень i деформувань, що враховують багатофазнiсть катлярно-пористих матерь ал1в у процесi сушiння, дають змогу прогнозувати особливостi змiни вологов-мiсту, температури окремих фаз, напружено-деформiвного стану на всiх етапах процесу сушшня деревини.
Математичне моделювання процеав. Математична модель визначен-ня в'язкопружного стану деревини як катлярно-пористого трифазного середовища включае рiвняння рiвноваги механiки гетерогенних середовищ:
э(стStx)t) , Э(стMr) + рт Эсг + Q = 0; Эх Эу Эх '
+ Э(стЫт) + рт Эст + q = 0, Эх Эу Эу 2,2
(1)
де: сТ - об'емна концентрацiя твердо! фази; рТ = -1 {&т)Т, Qi,2, 62,2 - складники
потоюв масоперенесення.
Граничш умови характеризують стан деревини у частковий момент сушшня i мають вигляд:
Stx)t = 0, X = 0, X = /1; Sty )т = 0, у = 0, х = /2;
(&txy) Т = 0, х = 0, х = /, у = 0, у = /2,
де /1, /2 - геометричш розмiри поперечного перетину деревини.
Мaтемaтичнi моделi для визначення концентрaцií рiдини, пари, повиря i пaроповiтряноí сумiшi у деревнш пластиш запропоновано у виглядi диферен-цiйних рiвнянь вологопровiдностi з граничними умовами, характерними для першого та другого перiодiв процесу сушшня [1, 9, 13]. Грунтуючись на розв'яз-ках диференцiйних рiвнянь вологоперенесення, а також рiвняннях стану газово! фази i зaконi Дальтона, з урахуванням частки вшьного вiд рщини об'ему матерь алу, отримано зaкономiрностi розподшу перенесення вологостi, тепла та кон-центрaцií парогазово! сумiшi у деревнш плaстинi.
Математична модель деформацшно-релаксащйних процесш у деревинi шд час сушiння як трифазному середовищд зi врахуванням анiзотропií тепломе-хашчних характеристик мае вигляд [9, 14]:
е (г) = (Бт + Амк)& + (Отеп + Лмкъ) Рп^р + (£>тсР + Лмк72) Рр& +
г
+| ((БтК (г, г) + Амк Кф (г, г)) & + (БтК (г, г) сп + (3)
о
+АмкКф (г, г) 7) рп8» + (БтК (г,г) сР +АмкКф (г, г) г2) рр&>) Л - реи.
Тут введено позначення: От = П/ст; Амк = Пф/(1 - СМК); 71 = смк (сМк - сК) + сК 72 = смк (сМк - с") + см,
де: П - тензор миттевих податливостей, який визначаеться за допомогою тензора С; ПФ - фiктивний тензор податливосп, що визначаеться за допомогою тензора пружносп СФ; р - коефiцiент тензора всихання; сМК - об'емний вмiст пор у деревиш. сК - об'емний вмкт пор у клiтинних стшках; сММК, с{ПК, сК, сК - об'емний вмiст рдао! i пароповiтряноí фаз у матерiалах i капiлярах.
Функцií реологiчноí поведшки деревини вибирають у виглядi
К (г,г) = Ло + ехр ( ~р (г -г) 1, (4)
И=1 V гР )
де коефщкнти Л0, Л у, Ру i час релаксацп гр визначають шляхом апроксимацп вiдомих експериментальних даних деформацiй повзучост!
Математичнi моделi для визначення концентрацп рiдини, пари, повiтря i пароповиряно! сумiшi у деревнiй пластинi запропоновано у виглядi диферен-цiйних рiвнянь вологопровiдностi з граничними умовами, характерними для першого та другого перiодiв процесу сушiння [6, 12]. Грунтуючись на розв'яз-ках диференцiйних рiвнянь вологоперенесення, а також ршняннях стану газово! фази i законi Дальтона, з урахуванням частки вiльного вщ рiдини об'ему матерь алу, отримано закономiрностi розподiлу перенесення вологостi, тепла та концентрацп парогазово! сумiшi у деревнiй пластинi [14].
Прийнято допущення про те, що тиск водяно! пари на поверхнi деревини визначають з урахуванням середньо! вологосп сушiння матерiалу та ршноваж-но! вологостi повiтря, а тиск водяно! пари у серединi деревини доршнюе тиску насичено! пари, що залежить вiд температури. Загальний тиск паропов^яно! сумiшi у деревинi визначають за законом Дальтона, а на поверхш матерiалу вiн дорiвнюе атмосферному. Моделювання впливу вологоперенесення на процес теплоперенесення здiйснюють з урахуванням внутрiшнього джерела у ршнянш теплоперенесення, яке описуе потш випаровуючо! вологи у деревиш.
Анашз результата чисельного моделювання. Для чисельного досль дження процесш тепловологоперенесення i деформування деревини використано таш параметри зовшшнього середовища i тепловологообмшу: для и> 0,35, гс = 79 °С, ф = 0,77, коефщкнт теплообмiну а = 23 Бт/(м2-К), коефiцiент волого обмну в = 2-10- 6 м/с; для и = 0,35 0,25, вiдповiдно гс = 84 °С, ф = 0,62,
а = 22.5 Бт/(м2-К), в = 3-10-6 м/с; для и< 0,25, вщповщно гс = 102 °С, ф = 0,27, а = 22 Бт/(м2-К), в = 4,5-10-6 м/с. Значення фiзичних параметров: для повiтряноí та парогазово! фази: с0 = 9,05 102 Дж/(кг-К); ап = 3,3 10-4 Вт/(м2-К); вП = 284 Дж/(кг-К); япг = 8,3144 Дж/(моль-К); впг = 461,9 Дж/(кг-К); 1ПГ = 0,0248 Вт/(мК); спг = 2,034 103 Дж/(кг-К); для рiдкоí фази: рр = 103 кг/м3; 1р = 0,648 Вт/(мК); ср = 4,2 103 Дж/(кг-К); аР = 6 10-5 Вт/(м2-К); для твердо! фази: рТ = 1540 кг/м3; 1т = 0,3 Вт/(м-°С); ст = 3,7 10-3 Дж/(кг-К); ат = 1,66 10-3 Вт/(м2-К).
Теплофiзичнi параметри деревини у процесi сушiння визначаються за апроксимацiйними залежностями [1, 2, 6, 13] ввд вологостi i температури. Фор-мули для !х визначення наведено у [12]. Але для деяких параметрiв необхiднi уточнення. Зокрема, коефiцiенти вологопровiдностi деревини за даними [1] за-лежать тшьки вiд температури. Данi дослiджень [3, 13] свдаать про iстотну за-лежнiсть ат вiд вологостi. Тому для визначення залежносп ат як функцп ат (и ,г) використано результати експериментальних дослiджень [3, 13]. Отри-манi залежностi ат(1:) мають вигляд
ат (г) = (а1ъ + а(2Г2 + а3 + ) -10-10, м / с, (5)
де коефщенти моделi для рiзних порiд наведено у таблиц! На основi оброблен-ня експериментальних даних [2, 4, 11] отримано залежнiсть коефiцiента воло-гопровiдностi деревини вщ вологостi для стало! температури:
ат (и ) =-274,391м5 + 634,908м4 - 526,7м3 + 181,864м 2 - 22,655м +1,905. (6) Тодi для розрахунтв прийнято, що:
ат = атг ' атм ; атрад/аттан = ^ 25 .
Табл. Значення коефiцieнтiв моделi для рiзних nорiд деревини
_Деревна порода__аа _а,2 _аз__а4
_Сосна_ 1,273-10-5 ~ 9,74-10-4 0,022__0,587
_Листят_ 8,565-10-5 ~ -2,361-10-3 0,111__0,192
Дуб 8,565-10° -5,704-10-4 0,041 0,012
Для визначення коефiцiента вологообмiну використовують залежшсть та вiдому номограму [2]. I! аналiз свiдчить про незалежнiсть коефщента волого-обмiну вiд породи деревини та вологосп матерiалу, але вш залежить вiд вiднос-но! вологосп агента сушiння. Аналiз номограми свдаить про досягнення коефi-цiентом вологообмiну однакових значень для ф = 0,1 i ф = 0,75 для швидкосп повiтря 2 м/с. Наявш при цьому рiзнi значення рiвноважно! вологостi зумовлю-ють певну неоднозначнiсть. Тому для визначення коефщента вологообмiну використано формулу [5]:
ат = 0,95
' Т Л
V
( Р/Ра )ф£
10-9, (7)
де: е - критерш фазового переходу, Т - абсолютна температура середовища, К.
Ведомо [2, 3], що у каплярах деревини знижуеться вiдносний тиск пари. Зпдно з формулою Томсона тиск пари у каплярах визначають за такою формулою:
Р = Р0ехр(-2аУр/гТЯ), Па, (8)
де: о - поверхневий натяг рщини, Н/м, Ур - молярний об'ем рщини, м3/моль.
Тодi величина зниження тиску пари Р, а отже, i вщносно! вологостi ф становить
Р
— = ехр (-2аУр/гТЯ). (9)
Р0
Величину г визначають за залежшстю г = г(и), яку отримано на основi моделювання структури деревини системою непостшних капiлярiв, сукупнiстю цилiндрiв радiуса г, який залежить вщ вологостi.
На рис. 1 наведено значення величини — Р0 залежно вiд змiни темпера-тури i вологостi у гiгроскопiчнiй областi.
Рис. 1. Залежмсть величини — Р0 в1д температури I вологост1
Значення ф отримують шляхом логарифмування величини Жр. Отри-маемо таку формулу:
ф = 0,421п-100ир-. (10)
7,36 - 0,015Т
На рис. 2 показано змiну об'емного вмiсту фаз деревини сосни залежно вщ вологостi, а рис. 3 характеризуе змшу в чаш об'емного вмюту рiдкоí фази. Треба зазначити, що вщмшшсть розподшу температурних полiв з плином три-валостi сушiння деревини посилюеться, а саме температура твердо! фази зрос-тае, а тдвищення температури рщко! фази сповiльнюеться, i вона не перевищуе температури насичено! пари.
Рис. 2. Розрахунков1 значення об'емного вмгсту фаз для деревини сосни Рис. 3. Змта у час1 об'емного вм1сту р1дкоХ фази (1 - на поверхш, 2 - у деревит)
Результати натзу графiчних залежностей розподiлу вологовмiсту i тем-ператури у деревнiй пластиш (рис. 4,а та 4,б) свщчать про те, що, незважаючи на бiльшi значення температури у твердш фазi порiвняно з рiдинною, штенсив-нiсть досягнення рiвномiрних значень у процес сушiння у рiдкiй ф^ е вищою, нiж у твердш. Такий взаемопротилежний розподiл значень вологовмюту i температури та швидкост !х змiни у рiзних фазах зумовлений вищою температу-ропровiднiстю води порiвняно зi зовнiшнiм теплообмiном твердо! фази. Графiч-нi залежностi нерiвномiрного розподiлу вологостi особливо зумовленi фазови-ми переходами мiж рiдкою i пароповiтряною фазами. Проте на початкових ета-пах перехiдного процесу штенсивна змiна температури i вологостi для уах фаз спостертаеться на поверхн матерiалу. Потрiбно зазначити, що вiдмiннiсть роз-подiлу температурних полiв з плином тривалостi сушiння деревини поси-люеться, а саме температура твердо! фази зростае, а пiдвищення температури рщко! фази заповшьнюеться i не перевищуе температури насичено! пари.
а) б)
Рис. 4. Розподт вологовм1сту твердог (а) та паропов1тряног (б) фази у деревшй пластиш для рЬзних значень часу (крива 1 -10 год; 2 - 20 год; 3 - 30 год; 4 - 40 год;
5 - 50 год; 6 - 60 год)
Температура у газовш фазi досягае значень, яю на порядок вищ^ шж в iнших фазах. О^м цього, штенсившсть змши парогазово! та рщко! фаз iстот-но змiнюеться у процес зневоднення деревини. Спостерiгаеться значний вплив структурно! анiзотропi'l' деревини на щ процеси. На початковiй стадi'! процесу для взiрцiв пиломатерiалiв радiального напряму значення парогазово! сум^ збiльшуеться вщ центрально! частини до поверхнi. Для тангенщальних взiрцiв розподiл парогазово! сум^ е бiльш рiвномiрним. Iнтенсивнiсть фазових пере-ходiв навiть для початкових етатв зневоднення деревини неоднакова у рiзних точках деревини й ютотно залежить вiд тиску парогазово! сумшь
На рис. 5,а зображено змшу у часi об'емного вмiсту рщко! фази у дерев-нiй пластиш, а рис. 5,б описуе розподш концентрацп повiтря залежно вiд змши часу. Результати здшсненого математичного моделювання узгоджуються з результатами експериментальних дослiджень та даними щодо розпод^ температури i вологостi в гомогенному середовищi для часткових випадюв. Зокрема, модельнi значення температури твердо! фази е близькими до витряно! температури поверхнi, а температура рщко! фази бiльше вiдповiдае температурi в центрi деревно! пластини за вщомими експериментальними даними. Початко-вий нерiвномiрний розподiл вологостi iстотно впливае на розподiл вологостi у
деpевинi внаслвдок випapовyвaния piдини i зникнення пapовоï фази. У пpоцесi зневоднення деpевини спостеpiгaeться зменшення зони фоpмyвaния максимально значень тиску пapогaзовоï сyмiшi, а сaмi значення знижуються.
О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 2 0 4 0 6 0,8
-1
vi
Рис. S. Розподйг вологовмкту pid^ï фази (а) та концентpацiï повiтpя (б) у depeBniü пластин для panax значень часу (крива l - 10 год; 2 - 20 год; 3 - 30 год; 4 - 40 год;
5 - 50 год; б - 60 год)
Результати aнaлiзy pозподiлy темпеpaтypи i пеpенесення вологи у p^rn, твеpдiй i пов^янш фaзax свдаать ^о те, що математичш моделi дають змогу пpогнозyвaти особливостi взaeмопов'язaниx пpоцесiв пеpенесення у piзниx фа-зax i вpaxовyвaти фiзичнy нелiнiйнiсть циx ^оце^в, зумовлену зaлежнiстю фь зичниx властивостей деpевини вiд темпеpaтypи i вологост!
Визначальною пpичиною виникнення у деpевинi внyтpiшнього тиску та його гpaдieнтiв e пpоцес iнтенсивного pозшиpення пapогaзовоï сyмiшi у мaтеpi-aлi, зумовлений нaгpiвaнням та неодноpiднiстю кaпiляpно-поpистоï стpyктypи. Пiдвищения темпеpaтypи мaтеpiaлy iнтенсифiкye внyтpiшнiй пpоцес пapоyтво-pения та мол^не пеpенесения вологи до повеpxиi мaтеpiaлy.
Результати aнaлiзy гpaфiчниx залежностей свщчать пpо те, що для ^оцесу сyшiння деpевини ( p0 = 4б0 кг/м3) з початковою волопстю U0 = 0,б кг/кг xapa^ теpнi тpи пеpiоди: пеpiод пpогpiвaння, пеpiод стало!' швидкост! сyшiння i œp^ спадаючо!' швидкосп сушшня. У пеpшомy пеpiодi деpевинa iитенсивно ^офь ваеться, що зумовлюе швидке пapоyтвоpення. Tемпеpaтypa повеpxневиx шapiв де-pевини впpодовж усього пеpiодy е бшьшою, шж у цеитpaльниx шapax. У найбшьш нaгpiтиx шapax деpевини до кшця пеpшого пеpiодy пpоцесy сушшня ви-никае максимальний залишковий тиск. Цей тиск виникае для темпеpaтypи мaтеpi-алу, що е нижчою вщ темпеpaтypи насичення для заданого aтмосфеpного тиску.
Дpyгий пеpiод ^оцесу сушшня xapaктеpизyeться ввдносною стабшза-щею pостy темпеpaтypного поля. Це зумовлено поглинанням знaчноï кшькосп тепла пpоцесом внyтpiшнього пapоyтвоpения, яке зумовлюе швидкий piCT за-лишкового внyтpiшнього тиску. Наявшсть гpaдieнтa такого тиску у внyтpiшнix шapax деpевини, шгенсифшуе пpоцес видалення вологи. На початку ropw^y стaлоï швидкосп суш!ння спостеpiгaeться поеднання фpонтiв мaксимaльниx значень внyтpiшнього залишкового тиску. У сеpединi цього ropw^y його зна-чення досягають максимально значень i шсля цього спостеpiгaeться ïx посту-пове зменшення. Збшьшення значень тиску в деpевинi у пpоцесi суш!ння зу-мовлюються у стpyктypi мaтеpiaлy впpодовж тpивaлого часу повiтpяноï сумт!
Вaжливим acro^ra^ e взaeмодiя темпеpaтypи i внyтpiшнього тиcкy (pиc. ó, a, б). OcK№m темпеpaтypa деpевини у ^оцеа cyшiння поcтyпово зpоc-тae, то зшчення зaгaльного внyтpiшнього тиcкy у мaтеpiaлi e бiльшим зa зш-чення тиcкy нacиченоï пapи для дaноï темпеpaтypи мaтеpiaлy. Тиcк пapогaзовоï cyмiшi мae мaкcимaльнi знaчення у центpaльнiй зонi деpевноï плacтини. TaKa зaлежнicть мiж темпеpaтypою деpевини i внyтpiшнiм тиcком e ще одним шд-твеpдженням того, що у ^оце^ cyшiння деpевини здiйcнюeтьcя iнтенcивне внyтpiшнe пapоyтвоpення aбо випapовyвaння вологи.
Рис. б. Розподгл muaку rnpu (а) ma пoвimpя (б) у дepeвнiй K^mmurn для phrnx зна-часу (крива 1 - 10 год; 2 - 20 год; 3 - 30 год; 4 - 40 год; 5 - 50 год; б - 60 год)
Aнaлiз темпеpaтypниx полiв для ropk^y cпaдaючоï швидкот cyшiння cвiдчить ^о ïx зpоcтaння у в^ому об'eмi мaтеpiaлy доти, поки темпеpaтypa центpaльного шapy не зpiвняeтьcя з темпеpaтypою повеpxневиx шapiв. Oœ№-ки для цього пеpiодy xapaктеpне видiлення зв'язaноï вологи, то тpивaлicть цього пеpiодy e доcить зшчною. Oднaк iнтенcивнicть cпaдaння внyтpiшнього зaлиш-кового тиcкy e бiльшою rop^^ro з попеpеднiми пеpiодaми.
Кaпiляpно-поpиcте cеpедовище деpевини у пpоцеci cyшiння, о^ш вологи, зaповнюeтьcя i пapоповiтpяною cyмiшшю. У пpоцеci нaгpiвaння деpевини piдинa (водa), a тaкож rnpa i повiтpя нaмaгaютьcя збiльшити cвiй об'eм. Oднaк змiнa об'eмy деpевинноï тa piдкоï фaз деpевини зi збiльшенням темпеpaтypи e незнaчною поpiвняно зi збiльшенням об'eмy пapоповiтpяноï cyмiшi. Ця обcтaви-нa, a тaкож нaявнicть пapи i повiтpя y деpевинi впpодовж ycього пpоцеcy cyшiн-ня, зумовлюють нaявнicть зaлишкового тюку у мaтеpiaлi, пiдвищення темпеpa-тypи тa зменшення вологоcтi деpевини у ^оцеа cyшiння, збiльшення газо^о-никливот у мaтеpiaлi. Тобто кiлькicть пapоповiтpяноï cyмiшi змiнюeтьcя у пpоцеci cyшiння. Ocкiльки у пpоцеci cyшiння в^одовж тpивaлого пеpiодy збе-piгaeтьcя повгфя, то це зyмовлюe зменшення тюку у мaтеpiaлi, величинa якого e бшьшою зa тиcк водяно!' пapи зa зaдaноï темпеpaтypи.
Висновки. Pозв'язaно вaжливy для пpоцеcy cyшiння зaдaчy визнaчення в'язкопpyжного дефоpмyвaння деpевини як тpифaзноï cиcтеми з ypaxyвaнням aнiзотpопiï тепломеxaнiчниx xapaктеpиcтик. Вcтaновлено зaкономipноcтi впли-ву теxнологiчниx пapaметpiв cyшiння m пpоцеcи в'язкопpyжного дефоpмyвaн-ня i тепломacопеpенеcення у твеpдiй, piдкiй i пapовiй фaзax для деpевини. Зок-pемa, вcтaновлено piзнi знaчення темпеpaтypи piдкоï i твеpдоï фaз, piзнi штен-
сивносп процеав перенесения у фазах обгрунтовують необхвдшсть застосуван-ня багатофазних моделей для моделювання процесiв сушiння.
У процес сушiння з пiдвищенням температури i зменшенням вологостi тиск парогазово!' сумiшi досягае максимальних значень. Збiльшення температури агента сушшня iнтенсифiкуе динамжу тиску парогазово!' сумiшi у деревиш. Його значення стають максимальними для найбшьшо! та найменшо!' концентра-цп вiдповiдно твердо! та рiдкоí фаз.
Аналiз залежностей розподiлу вологовмiсту i температури у деревнiй пластинi свдаить про те, що, незважаючи на бiльшi значення температури у твердай фазi поршняно з рiдинною, штенсившсть досягнення рiвномiрних значень у процес сушiння у рiдкiй фазi е вищою, нiж у твердiй. Такий взаемоп-ротилежний розподiл значень вологовмкту i температури та швидкостi !'х змiни у рiзних фазах зумовлюеться вищою температуропровiднiстю води порiвняно iз зовнiшнiм теплообмiном твердо!' фази.
Лггература
1. Бiлей П.В. Теоретичш основи теплового оброблення i сушшня деревини : монографш / П.В. Бшей. - Коломия : Вид-во "Вж", 2005. - 364 с.
2. Богданов В.С. Справочник по сушке древесины / В.С. Богданов, В. А. Козлов, В.Б. Кунтуш. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1990. - 304 с.
3. Боровиков А.Н. Справочник по древесине / А.Н. Боровиков, Б.Н. Уголев. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1989. - 296 с.
4. Вштошв 1.С. Деревинознавство : навч. поабн. / 1.С. Вштошв, 1.М. Сопушинський, А. Тайшшгер. - Львiв : Вид-во "АпрюрГ, 2007. - 312 с.
5. Гороховский А.Г. Повышение эффективности управления процессом сушки пиломатериалов / А.Г. Гороховский. - Екатеринбург : Изд-во УГЛТУ, 2008. - 128 с.
6. Кречетов И.В. Сушка древесины / И.В. Кречетов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1980. -
432 с.
7. Соколовський Я.1. Математичне моделювання двовимрного в'язкопружного стану деревини у процеа сушшня / Я.1. Соколовський, М.В. Дендюк // Фiзико-математичне моделювання та шформацшш технологи. - Л^в : Вид-во "Свгг". - 2008. - Вип. 7. - С. 17-26.
8. Соколовський Я.1. Математичне моделювання в'язкопружного стану деревини у процеа сушшня як багатофазно! системи / Я.1. Соколовський, В.1. Криштапович, О.В. Мокрицька // Науковий вiсник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2015. -Вип. 25.4. - С. 298-309.
9. Соколовський Я.1. Чисельне моделювання в'язкопружного деформування капшярно-пористого матерiалу / Я.1. Соколовський, О.В. Мокрицька // Вюник Нацiонального унiверситету "Львiвська полггехнжа". - Сер.: Комп'ютернi науки та шформацшш технологи. - Льв1в : Вид-во НУ "Л^вська полiтехнiка". - 2011. - № 719. - С. 184-190.
10. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины / П.С. Серговский. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1981. - 304 с.
11. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения : учебник [для студ. ВУЗов лесотехн. спец.] / Б.Н. Уголев; М-во образования Рос. Федерации, Моск. гос. ун-т леса. -Изд. 3-е, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во МГУЛ, 2002. - 340 с.
12. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1990. - 336 с.
13. John F. Sian. Wood: influence of moisture on physical properties / John F. Sian. - Virginia, 1995. - 227 p.
14. Mokrytska O. Mathematical simulation of deformational and relaxation process in capillary-porous materials / O. Mokrytska, Ya. Sokolowskyy // Жсове господарство, люова, паперова i деревообробна промиак^сть : мiжвiдомч. наук.-техн. зб. - Львгв : Вид-во НЛТУ Украши. -2010. - Вип. 36. - С. 116-124.
15. Perre P. A physical and mechanical model able to predict the stress field in wood over a wide range of drying conditions / P. Perre, J. Passard // Drying Technology. - 2004. - Vol. 22, No. 1-2. -Pp. 27-44.
Криштапович В.И., Мокрицкая О.В. Исследование тепломассопере-носа в процессе сушки древесины как многофазной структуры
Приведена математическая модель реологического поведения древесины как трехфазной среды, состоящей из твердой (древесного вещества), жидкой и паровоздушной фаз, с учетом анизотропии тепломеханических характеристик. На основе разработанных математических моделей и прикладных программных средств исследована динамика изменения температуры, влагосодержания, концентрации жидкости, пара и паровоздушной смеси и вязкоупругого деформирования древесины в процессе сушки. Установлены закономерности влияния технологических факторов конвективного процесса сушки на процессы тепломассопереноса древесины различных фаз.
Ключевые слова: математическая модель, вязкоупругое деформирование, тепло-массоперенос, многофазная система, древесина, сушка древесины.
Kryshtapovich V.I., Mokrytska O. V. The Study of Heat and Mass Transfer in the Drying of Wood as Multiphase Structure
A mathematical model of rheological behaviour of wood as a three-phase medium consisting of solid (woody matter), liquid and vapour phases taking into account the thermal ani-sotropy of mechanical properties, is presented. Based on the developed mathematical models and software applications dynamics of changes in temperature, moisture content, concentration of liquid, steam and vapour-air mixture and viscoelastic deformation of wood in the drying process. The regularities of technological factors of convective drying process for heat and mass transfer processes of wood of different phases are defined.
Keywords: mathematical model, viscoelastic deformation, heat and mass transfer, multiphase systems, wood timber.
УДК614.841 Доц. О.В. Лазаренко, канд. техн. наук; курсант Т.Я. Боднарук;
доц. В.Б. Лож, канд. техн. наук; слухач С.В. Гарник -Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПЩВИЩЕННЯ ВОГНЕЗАХИСТУ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦ1Й ВЕРМИКУЛ1ТО-СИЛ1КАТНИМИ ПЛИТАМИ
Запропоновано використання вермикулгго-силжатних плит для тдвищення вог-незахисту металевих бущвельних конструкций. На осж^ проведеного експерименту виявлено, що вермнкул^о-силшатш плити е негорючими. Оцшено вогнезахисний ефект вермикул^о-силшатних плит завдяки хiмiчним процесам, як вщбуваються у вер-микулт. Проаналiзовано вогнезахисний ефект з визначенням вогнестшкост внаслщок впливу стандартного температурного режиму пожеж! Експериментально визначено вогнестшюсть плити за втратою теттазоляцшно'1 здатносй, а також процеси та фазовi перетворення, як вщбуваються у вермикулiто-силiкатнiй плит пiд час нагршання.
Ключовi слова: вермнкулто-сплжатш плити, вогнестiйкiсть, вогнезахисний ефект, фазовi перетворення, металевi будiвельнi конструкцп, група горючостi.
Вступ. У будiвництвi icHye тенденция у зведення будiвель i споруд, якi потребують застосування нових технологiй для економiï бyдiвельних матерiалiв (цегли, дерева, залiзобетонy), та зменшення навантаження на фундаменти i конструкцп каркасш i впровадження технологш пiдвищення вогнестiйкостi бу-дшельних конструкцш. Тому виникае потреба у створенш нових видш констрyкцiйно-оздоблювальних виробiв, здатних забезпечити стабiльнiсть експлyатацiйних властивостей у широкому штерв^ температур, високу есте-
