CC BY
33
3. Путивцева Н. П., Гайнуллина Е. Х., Игрунова С. В., Зайцева Т. В. Автоматизация тестирования личностных компетенций по методу «360 градусов» // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Экономика. Информатика, 2010. № 13 (84). С. 120-126.
4. Мотивация и эффективность персонала // Elma BPM. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.elma-bpm.ru/ (дата обращения: 03.03.2019).
5. Шесть Ж.--трендов 2018 года // HeadHunter: сервис поиска работы и сотрудников 2017. 14 декабря. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://hh.ru/article/505110/ (дата обращения: 29.03.19).
6. Евплова Е.В. К вопросу о материальной и нематериальной мотивации персонала // Ученые записки Орловского государственного университета, 2014. № 2. С. 37-39.
ИЗМЕНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ТЕРМОМОДИФИКАЦИИ Соловаров С.Л. Email: [email protected]
Содоваров Сергей Леонидович - магистрант, кафедра древесиноведения и технологий деревообработки, Мытищинский филиал Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Мытищи
Аннотация: термическая обработка древесины изменяет ее химический состав, разрушая соединения клеточной стенки и экстрактивные вещества. Термическая обработка влияет на анатомическую структуру древесины, но эффект зависит от породы древесины и условий процесса. Сообщалось о тангенциальных и радиальных трещинах, деформации на либриформных волокнах и обвале сосудов. Термическая обработка повышает долговечность древесины, повышает устойчивость к гниению, за исключением случаев контакта с почвой, а также к атмосферным воздействиям и насекомым, но мало влияет на устойчивость к термитам.
Ключевые слова: термическая обработка, равновесная влажность, термообработанная древесина, анатомический эффект.
CHANGES IN THE SORPTION PROPERTIES OF WOOD IN THERMOMODEFICY Solovarov S.L.
Solovarov Sergey Leonidovich - Master's Degree Student, DEPARTMENT WOOD SCIENCE AND WOODWORKING TECHNOLOGIES, MYTISCHI BRANCH
MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY OF A NAME OF BAUMAN, MYTISCHI
Abstract: the heat treatment of wood changes its chemical composition by degrading cell wall compounds and extractives. Heat treatment affects the anatomical structure of wood, but the effects depend on the wood species and on the process conditions used. Tangential and radial cracks, deformation on libriform fibres and collapse of vessels have been reported. 9. Heat treatment
improves wood durability, increasing the resistance to rot, except in contact with soil, and slightly to weathering and insects, but it has little effect on termite resistance. Keywords: heat treatment, equilibrium moisture, heat-treated wood, anatomical effects.
УДК 674 04
Введение
Можно считать, что термомодификация древесины улучшает ее свойства, производя новый материал, который при утилизации в конце жизненного цикла в той же степени, как и немодифицированная древесина не представляет опасности для окружающей среды. Использование термообработки для изменения свойств древесины не является новым процессом. В последнее время интерес к термомодифицированной древесине возобновился. Это связано со снижением производства товаров длительного пользования, растущему спросу на экологически чистые строительные материалы, а также введением правительственных ограничительных норм, сокращающих использование токсичных химических веществ. Существуют пять основных технологий термомодификации. К ним относятся: Финская технология (Thermowood), Голландская (Plato Wood), Немецкая, и два вида обработки во Франции (Bois Perdure и Rectification). Новые технологии термообработки также появляются в других странах, таких как Дания и Австрия. Некоторые технологии уже по полной используются в производстве, другие находятся на стадии разработки.
Технология Thermowood вероятно является самой успешной в Европе. Общее количество термодревесины, произведенной в 2007 году в Европе составило около 118 000 м3. Древесина должна находиться во влажной среде при температуре свыше 150 °C от 2 до 10 часов, чтобы достичь потери массы не менее 3 %. Обработка производится паром, содержащим менее 3-5% кислорода, без давления. Скорость потока воздуха должна составлять не менее 10 м/с. Процесс начинается с быстрого повышения температуры в печи до 100 °C (нагрев и испарение), с последующим постепенным увеличением до 130 °C до почти нулевой влажности. После этого термообработку проводят при температуре от 185 до 230 °С в течение 2-3 часов. На последнем этапе температура снижается до 80-90°C.
Технология, используемая в Голландии, называется Plato Wood. Данная технология и имеет четыре этапа. Первый этап называется гидротермолизом и имеет продолжительность от 4 до 5 часов при температурах от 160 °С до 190 °С во влажных условиях, выше атмосферного давления. На втором этапе древесину сушат до 10 % равновесной влажности обычными способами в течение 3-5 дней. На третьем этапе древесину снова нагревают до 170 -190 ° C в течение 14-16 часов, сухих условиях. Затем поднимают равновесную влажность древесины до нормальных условий процесса. Время обработки зависит от вида, толщины и формы деревянных деталей, а также от конечного использования. Нагревающей средой может быть горячий пар или нагретый воздух.
Во Франции существует две разных технологии термообработки, которые называются Rectification и Bois Perdure. В процессе ректификации древесина используется с 12%-й влажностью и обрабатывается в одну фазу в печи при температуре от 200 до 240 °С с азотом, что гарантирует максимум 2% кислорода. Несколько небольших компаний во Франции производят обработанную древесину в основном с помощью процесса ректификации, но сложно оценить количество произведенной обработанной древесины из-за отсутствия информации у этих компаний. При использовании технологии Bois Perdure древесина обрабатывается путем быстрой сушки паром и горячими газами сгорания, образующимися при повышении температуры древесины, и повторно впрыскивается в камеру сгорания при температуре от 200 до 240°C.
Немецкая технология кардинально отличается от общепринятых тем, что в процессе термомодификации масло вводится в закрытый емкость с древесиной, и обработка длится от 2 до 4 часов. Процесс длится 18 часов, включая фазы нагрева и охлаждения. Масло способствует хорошему нагреву и ограничивает кислород, но древесина поглощает большое количество масла, соответствующее увеличению массы примерно на 50-70%, что может быть недостатком данной технологии. В процессе используется льняное масло, которое имеет неприятный запах.
Химические преобразования
Термическая обработка древесины изменяет ее химический состав, разрушая соединения клеточной стенки и экстрактивные вещества. Химические изменения, вызванные нагревом, зависят от продолжительности и температуры обработки, причем температура является
53
основным фактором. При низких температурах между 20-150°^ древесина высыхает, начиная с потери свободной воды и заканчивая связанной водой. При температуре 180 -250°^ в температурном диапазоне, обычно используемом для термообработки, древесина испытывает важные химические превращения, а при температуре выше 250 ^ начинается процесс карбонизации с образованием ТО2 и других продуктов пиролиза. Гемицеллюлоза являются первым структурным соединениям, который подвергается термическому воздействию даже при низких температурах. Деградация начинается с деацетилирования, и высвобождаемая уксусная кислота действует как катализатор деполимеризации, который дополнительно увеличивает разложение полисахарида. Катализируемая кислотой деградация приводит к образованию формальдегида, фурфурола и других альдегидов. В то же время гемицеллюлоза подвергается реакциям дегидратации с уменьшением гидроксильных групп. Содержание углеводов уменьшается в зависимости от тяжести обработки и зависит от породы дерева. При более высоких температурах 230 ^ содержание ксилозы и маннозы в древесине уменьшается, а арабиноза и галактоза исчезают. Целлюлоза меньше подвержена тепловым воздействиям, возможно, из-за ее кристаллической структуры. Кристалличность целлюлозы увеличивается из-за разложения аморфной целлюлозы, что приводит к снижению доступности гидроксильных групп к молекулам воды [1, с. 8], что способствует снижению равновесной влажности. Содержание лигнина при термообработке древесины увеличивается. Несмотря на увеличение доли лигнина, имеются также признаки того, что лигнин начинает разлагаться в начале, но с меньшей скоростью, чем полисахариды, как сообщают некоторые авторы. Большинство экстрактивных веществ исчезают или разрушаются во время термической обработки, особенно наиболее летучие, но появляются новые соединения, которые могут быть извлечены из древесины, в результате разрушения структурных компонентов клеточной стенки. При термообработке происходит образование жидкой и газообразной фазы в дополнение к твердой древесине. Жидкая фаза при температуре от 200 до 300°^ - это почти исключительно вода и уксусная кислота с небольшим количеством муравьиной кислоты, фурфурола и метанола. Кислоты катализируют разложение полисахаридов и снижают степень их полимеризации. Эта деградация приводит к образованию формальдегида, фурфурола и других альдегидов.
Гемицеллюлозы в основном ответственны за газовую фазу и большую часть жидкой фазы [3, с. 8]. Уксусная кислота выделяется из термолиза ацетильных радикалов, связанных с ксилозой в ксиланах; муравьиная кислота образуется из карбоксильной группы глюконовых цепей, а фурфурол - из-за дегидратации ксилозов. В термически обработанной древесине процентное содержание углерода увеличивается, а содержание кислорода и водорода уменьшается в зависимости от степени обработки [3, с. 8], поскольку углеводы с большим количеством кислорода более восприимчивы, чем другие. Кристалличность целлюлозы изменяется с температурой. До 200°^ кристалличность увеличивается из-за разложения менее упорядоченных частей [4, с. 8].
Равновесная влажность
Основным эффектом термообработки является снижение равновесного содержания влаги. Сушка при высоких температурах снижает равновесную влажность древесины и, следовательно, ее набухание и усадку. Это основа для всех процессов термообработки. Как и в случае потери массы, улучшение равновесного содержания влаги зависит от породы, температуры, времени и типа обработки. Поглощение воды снижается при температурах свыше 100 уменьшаясь с увеличением времени обработки. Однако это может зависеть от породы древесины. Равновесная влажность уменьшается до достижения минимального значения. Разница между равновесной влажностью обработанной и необработанной древесины сохраняется при изменении влажности воздуха, как показали. Эффект гистерезиса сохраняется с незначительно увеличением разницы между кривыми сорбции и десорбции. Сердцевина из обработанной древесины поглощает меньше воды, чем заболонь. Причиной снижения равновесного влагосодержания является то, что меньше воды поглощается клеточными стенками после термической обработки в результате химического изменения с уменьшением
54
гидроксильных групп. Также причиной может являться недоступность гидроксильных групп для молекул воды из-за увеличения кристалличности [2, с. 8].
Список литературы /References
1. Wikberg H. andMaunu S. Characterisation of thermally modified hard- and softwoods by 13C CPMAS NMR // Carbohydr Polym., 2004. (58). С. 461-466.
2. Bhuiyan T. and Hirai N. Changes of crystallinity in wood cellulose by heat treatment under dried and moist conditions // J. Wood Sci., 2000. (46). С. 431-436.
3. Bourgois J. and Guyonnet R. Characterisation and analysis of torrefied wood // Wood Sci. Technol., 1988. (22). С. 143-155.
4. Fengel D. and Wegener G. Wood Chemistry Ultrastructure Reactions, Walter de Gruyter., 1989.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРА НА БАЗЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРОМ Асадуллин М.А. Email: [email protected]
Асадуллин Максим Артурович - студент-магистр, кафедра Электромеханики факультет авионики, энергетики и инфокоммуникаций, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа
Аннотация: в данной научной статье будет рассмотрен один из основных и важных объектов системы автоматического управления турбогенератора - цифровой регулятор напряжения. Разработана каскадная система регулирования выходного напряжения с турбогенератора путем изменения значений тока возбуждения с помощью регулятора, реализованного на базе нечеткой логики. Для этого был произведен выбор необходимых регуляторов для каскадной системы, расчет оптимальных настроечных параметров. С целью управления была создана универсальная программа выработки согласно заданным значениям матрицы базы знаний для нечёткого регулятора. Продемонстрированы преимущества применения программного метода построения базы знаний регулятора. Переходный процесс основного регулируемого параметра у(t) в каскадной системе при поступлении на вход единичного ступенчатого задающего воздействия смоделирован в дополнительном пакете Simulink комплекса Matlab.
Ключевые слова: нечеткая логика, регулятор, переходный процесс, турбогенератор, функции принадлежности.
THE SIMULATION CONTROLLER ON THE BASIS OF FUZZY LOGIC TO CONTROL THE TURBINE GENERATOR Asadullin MA.
Asadullin Maxim Arturovich - Master's Student DEPARTMENT OF ELECTROMECHANICS, FACULTY OF AVIONICS, ENERGY AND INFOCOMMUNICATIONS, BRANCH
FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION UFA STATE AVIATION TECHNICAL UNIVERSITY, UFA Abstract: this article discusses one of the main objects of the automatic control system of turbogenerator - the digital voltage regulator. A cascade system with output voltage regulation by changing turbine generator excitation current values using the controller, implemented on the basis
55
