CC BY
12
Український державний лісотехнічний університет
Література
1. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло и массопереноса. -М.: Теплоэнергоиздат, 1963.-535 с.
2. Мазяк З.Ю. Тепло и массоперенос в пористых телах при переменных потенциалах в среде. - К.: Вища школа, 1979. - 120 с.
3. Коллац Л.Н. Численные методы решения дифференциальных уравнений. -М.: Инлит, 1983.-459 с.
4. Михайлов М.Д. Обобщенное решение задач тепло и массопреноса. В кн.: Математические и физические вопросы теломассообмена. - Минск: ИТМО, 1973, - С. 135.
УДК 66,045 Інж, Б.М. Микичак; проф, Я.М. Ханик, д,т,н, - НУ "Львівська
політехніка"; доц. В.М. Гербей, к,т,н, - УкрДЛТУ
ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ ЛИСТОВИХ ДЕРЕВИННИХ МАТЕРІАЛІВ
Наведена кінетика дослідження листових деревинних матеріалів і кінетичні коефіцієнти, які входять в рівняння, що дозволяє прогнозувати процеси сушіння в першому умовному періоді.
Eng, В. Mykychak; prof, Ya, Hanyk-NU "Lvivs'ka Politekhnika";
doc, V, Gerbey - USUFWT
Intensification the drying of wood in the formed shape
The kinetic of the investigation of the flat wooden materials and kinetic coefficients are presented.
Сушіння деревини і виробів із неї являє собою складну не тільки теплофізичну, але особливо технологічну проблему.
Якість висушуваної деревини у більшості випадків визначає собівартість кінцевої продукції і її якість, оскільки у багатьох випадках при існуючих методах сушіння значний відсоток сухої деревини не може бути використаний в подальшому виробництві. А враховуючи складність будови деревини, особливості зв'язку вологи з матеріалом розробити обґрунтовані режими сушіння з врахуванням внутрішнього вологоперенесення і зовнішнього масообміну є складною задачею [1].
Сушіння шпону, який широко використовується для виробництва меблів та інших виробів, є також складною технологічною і енергетичною проблемою. Найбільш поширені методи сушіння шпону - конвективний, кондуктивний, кон-вективно-кондуктивний, які характеризуються значними енергетичними затратами, низькою якістю висушеного матеріалу, громіздкістю і складністю сушильних агрегатів [21- Незважаючи на низьку газопроникність деревини [3] істотно зменшити енергетичні затрати і підвищувати якість висушуваного шпону, збільшити продуктивність сушильного обладнання можна при застосуванні більш ефективних методів і технологій сушіння. Одним з таких методів є метод фільтраційного сушіння, який широко використовується для зневоднення листових газопроникних капілярно-пористих і капілярно-пористих колоїдних матеріалів, суть якого полягає в тому, що теплоносій під дією перепаду тисків рухається через капіляри і канали газопроникного об'єкту [4]. Застосування фільтраційного методу сушіння обґрунтовується і структурою шпону, яка значно відрізняється від структури су-
82
Розробка сучасних технологій деревообробки
цільного дерева, наявністю мікро- і макротріщин, що виникають в процесі його виготовлення.
Механізм фільтраційного сушіння істотно відрізняється від механізму конвективного і конвективно-кондуктивного та інших існуючих методів. Особлива відмінність полягає в динаміці процесу. При такому сушінні теплоносій рухається через пористу структуру матеріалу і при цьому теплова енергія майже повністю використовується на випаровування вологи [5]. При вивченні процесу сушіння багатьох матеріалів фільтраційним методом було встановлено, що інтенсивність сушіння лімітується інтенсивністю підведення тепла [4].
Внутрішнє вологоперенесення, на відміну від конвективного процесу має менший вплив на кінетику сушіння при фільтраційному методі, оскільки процес тепло-масообміну протікає безпосередньо на поверхні капілярів і каналів пористої структури об'єму, тобто наявний внутрішньо-капілярний масообмін з одночасним винесенням рідкої фази і парів вологи з матеріалу.
Для вивчення можливості інтенсифікації сушіння шпону використовується фільтраційний метод. З цією метою проводилися дослідження із зразками березового шпону діаметром 0,1м і товщиною Н=1,5*10"3м, які розміщувалися на перфорованій перегородці. Рух теплоносія через пористу структуру матеріалу зумовлювався перепадом тисків, який створювався за рахунок розрідження під перфорованою перегородкою.
Дослідження проводилися при температурах теплоносія 50-120° С перепадах тисків (0,2-0,85) 105 Па.
Кінетичні криві сушіння досліджуваного матеріалу характеризуються наявністю умовних першого і другого періодів, період механічного витіснення відсутній. Під час першого умовного періоду вологість матеріалу зменшується з початкової Wo = 60-65 % до критичної WKp, яка для досліджуваного матеріалу приблизно дорівнює 16 %. Підвищення температури і перепаду тисків призводять до збільшення, а зростання товщини стінки матеріалу - до зменшення швидкості сушіння.
Час сушіння при t= 120°С і Ар = 0,82.105 Па. до W=12-13 % становить 120-150 с (процес інтенсифікується в 4 рази) при одночасному зменшенні енергетичних затрат порівняно з існуючими методами і забезпеченні високої якості висушеного матеріалу (відсутність деформацій, розтріскування, перегрівання).
Для узагальнення результатів досліджень використана модель ідеального витіснення, яка описує зміну вологості у першому умовному періоді [4]. Модель в скороченому вигляді може бути представлена у вигляді системи диференціальних рівнянь:
Эф /1 ч Э W ч Птп
—!- = а( 1-ф); -= п( 1-ф); а =-----;
дН У дх У 0.622PS
n = SKP*; т =
_Р£_
100т
(1,2,3,4)
Розв'язування системи рівнянь (1) при певних допущеннях дозволяє отримати кінетичне рівняння [4] для першого умовного періоду
— = 1 - axe~a'h (5)
W0
де а, 1 / с; а, 1/м.
Тепломасообмінні процеси і прогресивні технології деревообробки
83
Український державний лісотехнічний університет
Коефіцієнт " а " залежить від гідродинамічних умов процесу і температури теплоносія, коефіцієнт "а” залежить тільки від природи і структурної модифікації матеріалу. Кінетичні коефіцієнти V і "а" для досліджуваного матеріалу визначенні на основі експериментальних даних, виходячи із рівняння (5), узагальнюючи результати досліджень шляхом побудови кінетичної кривої в координатах
(л f Y\
1 w
lg - 1-------- Я.
Iх I woJJ
Для досліджуваного матеріалу ма"=760 1/М. Розрахунок кінетичного коефіцієнта а проводиться при допомозі отриманої залежності
а=А1Тт'АР\ (6)
у якій коефіцієнт пропорційності Аі і показники степеня т' і п' також визначаються на основі дослідних даних. Рівняння (5), доповнене рівнянням (6), дозволяє прогнозувати процес фільтраційного сушіння в широкому діапазоні зміни параметрів процесу і служить основою для розрахунку сушильних агрегатів.
Позначення: ер - відносна вологість повітря; П - барометричний тиск Па; Н - товщина стінки матеріалу, Мі? W, W0 - відповідно, поточна і початкова вологості матеріалу, %; F - геометрична площа досліджуваного матеріалу, м2; р - густина повітря при середньому тиску в матеріалі, кг/м3; М - масова швидкість, кг/с; S -внутрішня поверхня масообміну, м2; К - коефіцієнт масопередачі, %. С/кг м; PS -тиск насиченої пари вологи, Па.
Література
1. Билей П.В. Технология камерной сушки твердых лиственных пород: Автореферат дне. докт. тех. наук. - Львов, 1993. - 36 с.
2. Стерлин Д.М. Сушка производственной фанеры и древесно-стружечных плит. -М. Лесн. пром-сть. - 1977. - 383 с.
3. Кречетов И.В. Сушка древесины. - М.: Лесн. пром-сть - 431с.
4. Ханык Я.Н. Фильтрационная сушка плоских проницаемых материалов.: Автореферат дис. докт. техн. наук - Львов, 1993. - 36 с.
5. Аксельруд Г.А., Ханык Я.Н. Фильтрационная сушка изделий как способ интенсификации и энергосбережения// Химическая промышленность, 1991, № 8 - С. 477-480.
УДК 67.045 1нж. КВ. Шолота, к.т.н.; проф. Я.М. Ха пик, д.пин. - НУ
"Львівська політехніка"; доц. В.М. Гербей, к.т.н. - УкрДЛТУ
ПОРІВНЯННЯ КІНЕТИЧНИХ, ТЕХНОЛОГІЧНИХ I ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПРИ ФІЛЬТРАЦІЙНОМУ І КОНВЕКТИВНОМУ МЕТОДАХ СУШІННЯ КАРТОННИХ ВИРОБІВ
Наводяться порівняльні характеристики кінетичних, технологічних і енергетичних показників при фільтраційному і конвективному методах сушіння картону.
Eng. К. V. Sholota, prof. Ya.M. Hanyk - NU "Lvivs fka Politekhnika ";
doc. V.M. Gerbey-USUFWT
ТЪегея are comparative kinetic, technological and energetic data by cleaning and konvective methods of drying of hard paper in the article.
84
Розробка сучасних технологій деревообробки
