CC BY
10
Лггература
1. УголЕв Б.Н., Лапшин Ю.Г., Кротов Е.В. Контроль напряжений при сушке древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 203 с.
2. Лапшин Ю.Г. Некоторые задачи деформирования материалов при переменной температуре и влажности// Изв. Вузов. Лесной журнал, 1970, №1. - С. 45-50.
3. Поберейко Б.П. Соколовський Я.1. Вплив анiзотропií деревини на залежнiсть ди-ферещдально'1 усадки з напружено-деформшним станом у висушуваних пиломатерiалах// Науковий вгсник: Сучаснi теоретичнi розробки у деревообробному i меблевому виробнидтвах. -Львш: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 162-167._
УДК 066.47 1нж. Б.М. Микичак1; д-р техн. наук, проф. Я.М. Ханик1;
доц. В.М. Гербей2, канд. техн. наук; доц. 1.М. Тльшв1, канд. техн. наук; тж. В.М. Кузьма1
Г1ДРОДИНАМ1КА I К1НЕТИКА Ф1ЛЬТРАЦ1ЙНОГО СУШ1ННЯ ШПОНУ ПРИ СТВОРЕНН1 ПЕРЕПАДУ ТИСК1В ЗА РАХУНОК
РОЗР1ДЖЕННЯ
Наведено результати дослщження пдродинамши i кiнетики сушшня шпону при створенш перепаду тисюв за рахунок розрiдження, а також отримано розрахунковi залежностi, яю дозволяють прогнозувати процес сушiння i розрахувати основш па-раметри сушильних агрегайв.
Eng. B.M. Mykychak;prof. Ya.M. Hanyk-NU "Lvivs'kaPolitekhnika";
doc. V.M. Gerbey - USUFWT; doc. I.M. Ilkyv; eng. V.M. Kyzma - NU "Lvivs 'ka Politekhnika "
Hydrodynamics and kinetic of filtration drying process of the wooden
material
Results of investigation of hydrodynamics and kinetic of the wooden material's drying process are presented in this work.
Сушшня шпону e складною проблемою як з енергетично! так i з точки зору отримання висушеного матерiалу високо! якосп [1]. 1снуе ряд методов i сушильних агрегапв для зневоднення шпону [1]. Однак, вони характеризуются громiздкiстю, великою металоемнктю, i не дозволяють отримати вису-шений матерiал високо! якостi.
Одним з методов, який дозволяе усунути зазначенi вище недолжи, яв-ляеться метод фiльтрацiйного сушшня [2], який полягае в тому, що теплоно-сiй контактуе з внутршньою поверхнею шпону, внаслiдок його проходження через пористу структуру матерiалу за рахунок створення перепаду тисюв. Як доведено в ряд робщ в яких наведенi результати фшьтрацшного сушiння ма-терiалiв рiзноí структурно!' модифжацп, швидкiсть процесу сушiння залежить вiд температури теплонос1я, створеного перепаду тисюв, товщини шпону, а ефективнкть процесу визначаеться затратами енергií для створення заданого пдродинашчного режиму i часом обезводнення до необхiдноí вологосп.
1 НУ " Львгвська полггехнка"
2 УкрДЛТУ
Перепад тисюв може створюватися за рахунок розрiдження пiд перфо-рованою перегородкою, на якш розмiщений матерiал, або за рахунок ство-рення надлишкового тиску над матерiалом.
Кожен iз вказаних методов мае сво! переваги i недолiки. Створення перепаду тискш за рахунок розрiдження мае той недолж, що максимальне значения АР становить 0,8-0,9 кгс/см2, в той же час ре^зацш у промислових умовах не викликае великих трудношдв. Створення АР за рахунок надлишкового тиску над поверхнею висушуваного шпону дозволяе реалiзувати процес в широкому дiапазонi змiни швидкостей руху через матерiал (широкий дiапа-зон змiни перепаду тискiв) i досягати коротко!' тривалостi процесу сушшня. Однак, реалiзацiя такого фiльтрацiйного сушiння у промислових умовах дос-татньо складна. У данiй роботi наводяться результати дослiджения пдроди-намiки i кiнетики сушiния шпону при створеннi АР за рахунок розрiджения шд перфорованою перегородкою.
Вивчення гiдродинамiки процесу фшьтрацшного сушiния дозволяе зробити висновок про гiдравлiчний опiр матерiалу при певних швидкостях руху теплоносiя через нього, що мае важливе значення для прогнозування кь нетики сушiння дослiджуваного матерiалу, енергетичнi затрати на створення АР i за наявностi кiнетичних залежностей - про доцшьшсть застосування фь льтрацiйного сушiния до обезводнення шпону.
Результати дослiджения пдродинашки сухого шпону товщиною 1,510-3 м (рис. 1), ят показують параболiчну залежнiсть гiдравлiчного опору матерiалу ввд швидкостi руху теплонос1я i свдаать про те, що на його величину впливають як в'язккш, так i iнерцiйнi сили. До^ди проводились при iнших геометричних характеристиках шпону. Узагальнення результатов дос-лщжень проводилось за допомогою рiвияния Ергана [3]:
АР Н
АР-103 Па
25000 т-
20000
= К
32- г3
^ - р 8-г3
ко
(1)
15000
10000
5000
ю, м/с
0.0 0.2 0.4 0.6
Рис. 1. Залежтсть гiдравлiчного опору шпону вiд швидкостi теплоноая,
Н=1.510-3м
юа + М
к - т^!=а ; м-^=В
32-е3 8-е3
Тода, р1вняння (1) матиме вигляд:
АР
Н
= А • ю0 + В • ю2
(2)
(3)
На основ1 результатiв експериментальних дослвджень визначеш ком-
7 кг
плексш коефщенти А 1 В. Для дослвджуваного матер1алу А = 2,310 мз; В
= 3,310 —4. У даапазош швидкостей фшьтрацц 0,05-0,8 — отримана залеж-
м с
шсть добре узгоджуеться з дослщними даними. Вщносна похибка не переви-щуе 10-12 %.
Дослвдження по кшетищ сушшня проводились у даапазош температур 50-100 0С (що дозволяе забезпечити високу яккть висушеного шпону 1 змен-шити енергозатрати) та при перепадах тисюв 0,2-0,85 см^. Результати кше-
тики суш1ння шпону (рис. 2, 3) показують, що крив1 характеризуються першим 1 другим перюдами.
w, % -да, %
60
180
360
540
720
Т, С
360
Рис. 2. Ктетика суштня шпону Рис. 3. Ктетика суштня
Ар=0.82кг/см2, =120"С
Н=1.510-3м, Ар=0.82кг/см2, Т1=75 "С, Т2=50 "С
Анал1зуючи експериментальш даш, варто ввдштити, що час сушшня скорочуеться майже у 4 рази поршняно з кнуючими методами при порiвняно низьких температурах, що використовуються у виробнищш (» 180-200 0С).
Узагальнення результапв проводились за допомогою залежносп, описано!' у робота [2], яка дозволяе прогнозувати змшу вологосп в час до досяг-нення критично! вологосп:
^ = 1 -а-т-Wn
(4)
Т, С
0
де а i " а" кiнетичнi коефщенти, якi визначаються iз експериментальних да-них: а [1/м]; " а" [1/с]. Коефiцieнт " а" залежить вiд природи i структури ма-терiaлу, а величина а - ввд пaрaметрiв процесу.
Зaлежнiсть коефiцieнтa а вщ параметр1в процесу може бути описана таким рiвнянням.
а = А ■ Тт АР". (5)
Р1вняння (4) з доповненням рiвняння (5) можна представити у виглядг
— и
— = 1 -АГ^АР" ■!■ е-аН ((-л —0 (6)
На основi узагальнення результaтiв дослiджень згiдно з рiвнянням (4) i (5) от-римаш конкретнi значения коефiцieнтiв пропорцiйностi i показник1в степеней. 1з врахуванням зазначеного рiвняння (6) матиме вигляд: для —<—кр
— л л 1 1П-5 т1,2 лг>0,3 „ -760■ Н
— = 1 - 4,3 10 У АР ■!■ е
— . (7) Рiвняння (7) дозволяе прогнозувати сушiння березового шпону при
вказаних нами умовах в широкому дiaпaзонi пaрaметрiв до досягнення —кр., яке для дослщжуваного мaтерiaлу дорiвнюе: —кр. = 16 %. Сушiння у другому
перiодi описуеться р1внянням [4]:
— - —
p
W - W
кр p
= Г* ■N r > (8)
Однак, N, виходячи з рiвняння для першого умовного перюду, дорiв-
нюе:
N = Wo -WKP =(Wo -WKP)•"• e-aH
tKp 1 -WKp/Wo ( )
Вiдносний коефiцieнт сушiння % для дослвджуваного матерiалу стано-вить: х = 3,0910-2 1/%. Ршняння (8) з врахуванням рiвняння (9) матиме виг-ляд:
' 2 (W - WKP) •a^fa • H (t-t") ^ - 3,09 • 10~2 • --^-
W - Wp
F = Exp
W -W
кр p
1 - W / W
кр о
(10)
Ршняння (10) може бути представлене та у виглядг
— = (—кр. - —0) ■ Ехр(- 3,09 10-2 ■ N ■ (Т-Ткр))+ —р. (11)
Залежносп (7) i (10) добре узгоджуються з експериментальними дани-ми. Отримаш кiнетичнi рiвняння (7) i (10) з врахуванням рiвняння пдродина-мiки процесу дозволяють прогнозувати сушшня шпону i лежать в основi роз-рахунку нових сушильних агрегапв, а також оптимальних умов сушшня.
Умоет позначення: т - в'язккть повиря, Пас; Г - питома повер-хня, м2/м3; е - вшьний об'ем, м3/м3; р - густина повиря, кг/м3; АР - перепад
тисюв, Па; H - товщина стшки матер1алу, м; W0 - початкова волопсть мате-р1алу, %; W - текуча волопсть матер1алу, %; WKP - критична волопсть мате-р1алу, %; WP - р1вноважна волопсть, %; t - поточний час, с; ткр - критичний час суш1ния, с; Т - температура, 0С; c - вщносний коефщент суш1ния, 1/%; N - швидккть сушшня у першому перюд1, %/с.
Лiтература
1. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 328 с.
2. Ханык Я.Н. Фильтрационная сушка плоских проницаемых материалов.: Автореферат дис. д-р техн. наук - Львов, 1993. - 36 с.
3. Аэров М.Э., Тодес О.М., Норинский Д. А. Аппараты со стационарным слоем. Л.: Химия, 1979. - 176 с.
4. Лыков. А.В. Теория сушки. - М.: Госэнергоиздат, 1950. - 416 с.
УДК 647.047 Доц. 1.М. Озаршв, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
ОСОБЛИВОСТ1 ВНУТР1ШНЬОГО ТЕПЛО- I ВОЛОГОПЕРЕНЕСЕННЯ У ПРОЦЕС1 КОНВЕКТИВНО-РАД1АЦ1ЙНОГО СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ
Розкриваеться специфша комбшованого сушшня деревини. Наводяться ршнян-ня, що описують даний процес сушшня.
Doc. I.M. Ozarkiv - USUFWT
Salient features of interior heat and moisture transfer during convective-radiative wood drying
Specific features of combined method of wood drying have been described. Equations describing wood drying, have been presented.
Проникнення шфрачервоних промешв на певну глибину для деревини зумовлюе специфiчнi особливосп внутртнього тепло-i Macoo6Mi^ у проце-ci конвективно-радiацiйного сушшня деревини. Зокрема, перенесения проме-нево'' енергií у cерединi твердого тала, у першу чергу, буде визначатися спек-тральними терморадiацiйними характеристиками: коефщентами вiдбивания, пропускання i поглинання.
Аналiз температурних кривих при шфрачервоному (1Ч) опромiненнi показав, що у деревиш вiдбуваетьcя глибинне прогр1вання шар1в ii за раху-нок проникнення ГЧ-промешв в матерiал.
Для тонких матерiалiв, що мають бшьш розвинену питому зовнiшию поверхню, точка максимуму криво!' розподшення температури буде бшьш повною i точнiше ввдповщати глибинi проникнення променiв. Необхвдно за-значити, що в мiру зростання глибини проникнення у середину тала буде збь льшуватися й товщина шару матерiалу, де буде розподшятися променева енергiя. Тому питання про величину глибини проникнення ГЧ-випромшюван-ня в об'ект cушiния i про форми внутртшх джерел тепловидiлень е ключо-
