Методика побудови кривої сушіння деревини Текст научной статьи по специальности «Математика»

Науковий вкник НЛТУ УкраУни. - 2011. - Вип. 21.17

3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБН11ЧОГО КОМПЛЕКСУ

УДК 674.047.3 Проф. 1.М. Озаркв, д-р техн. наук; acnip. В.С. Козар -

НЛТУ Украти, м. Львiв

МЕТОДИКА ПОБУДОВИ КРИВО1 СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ

Розглянуто методи побудови криво! сушшня та криво! швидкост сушiння. З'ясовано !х xapaKTepHi особливостi та роль шд час розкриття процесiв гелюсушшня деревини. Розкрито метод графiчного знаходження швидкостi сушiння. Наведено р1в-няння для визначення тривалостi сушiння та коефщента сушiння в другому перюд^

Ключовг слова: крива сушiння, коефщент сушiння, гелiосушiння, гелюсушар-ка, температурне поле, тепловологообмш.

Визначення коефщенпв тепловологообм1ну в процеш сонячного сушшня, де вщбуваеться складний комбшований спошб сушшня, та потенщалу (коефщента) вологопровщносп на основ1 кривих сушшня i температурних кривих для рiзних режимних параметрiв сушшня, товщин i порщ деревини вiдiграe головну та важливу роль тд час встановлення штенсивност проце-сiв сушiння i слугуе основою для створення рацiональних й енергоощадних конструкцiй сушарок.

Встановлення швидкост сушiння dü/dx (dW/dx) та штенсивносп про-цесу сушiння базуеться на класичнш теорi! сушiння [1, 2], тобто

_ dw м0 _ dü M (i)

m dr 100• Feun dr Feun' де: W- волопсть матерiалу (%); U- вологовмют (кг/кг сух. мат.); M0 - маса взiрця в абсолютно сухому сташ (кг); Feun. - поверхня випаровування вологи з матерiалу, що знаходиться у штабелях.

За побудови кривих сушшня зазвичай по ос ординат вщкладають во-логiсть (W, %) чи вологовмiст (U, кг/кг сух. мат.), а по ос абсцис - час сушшня у хвилинах або годинах [3]. Для отримання криво! сушшня за даними ек-спериментальних дослдав волого! деревини iз поступовим збiльшенням часу сушшня потрiбно використовувати графiчний метод, що зводиться до такого: на мЫметровому паперi форматом А4, наприклад, за даними протоколу спос-тережень наносяться значення початково! та кшцево! вологостей кожного з дослдав за постшного режиму сушiння та геометричш параметри матерiалу.

Варто зазначити, що за постшного режиму сушшня тепло, яке необхщ-не для випаровування вологи i названия матерiалу, береться iз пiдiгрiтого по-вiтря (агента сушшня), де температура, вщносна волопсть та швидюсть руху повiтря тдтримуються постiйними. Нанесенi експериментальнi точки з'едну-ються прямими, якi потiм приводяться до одно! початково! вологостi шляхом перемщення !х вздовж осi абсцис до тих тр, доки вони перетнуть вiсь ординат у точщ приведено! початково! вологостi (останне може змiнюватись в дь апазош 60... 80 %). Отриманi таким чином точки з'еднують плавною кривою.

3. Технология та устаткування л1совиробничого комплексу

125

Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни

Зазначимо, що такий метод потрiбно рекомендувати тшьки для тих випадюв, коли в процесах сушшня тривае перiод постшно! швидкостi сушiння.

Проте крива сушшня не повшстю визначае i характеризуе процес сушшня з позицп юнетики сушiння його. Внаслiдок цього, для розкриття меха-нiзму процесу сушшня вводяться так зваш кривi швидкосп, на яких виразш-ше i чiткiше видно цифровi значення критично! вологосп матерiалу.

Для побудови криво! швидкосп сушшня, яка представляе собою гра-фiчну залежнiсть мiж швидкiстю сушiння dW/dт (с1и/ск) i вологiстю Ж (воло-говмiстом и), ми використаемо метод графiчного диференщювання [3]. Процес графiчного диференщювання криво! сушшня вологого матерiалу здшснюеться таким чином: враховуючи те, що швидюсть сушшня, тобто змь на вологосп або вологовмiсту за певний штервал часу Ат, е перша похщна вологостi вiд часу, то для задано! криво! сушшня швидюсть сушшня буде рiвна тангенсу кута нахилу дотично! до криво! сушшня. Таким чином, шляхом старанного й ретельного вимiрювання нахилу дотично! до будь-яко! точки криво! буде визначатися швидюсть сушшня для ще! вологосп матерiалу. Нахил дотично! визначиться шляхом побудови прямокутного трикутника, в якого гшотенузою буде слугувати дотична, а катетами - вiдрiзки, що пара-лельнi осям координат,

См> ОА ...

~Т = ^ = %/хв. (2)

Ст О В

Варто зазначити, що кривi швидкост сушiння читаються справа-наль во через те, що змшна (бiжуча) волопсть матерiалу в процесi сушiння змен-шуеться. Таким чином, крива швидкост сушiння дае змогу визначити таю параметри:

а) швидюсть сушшня у першому перюд1, яка для р1зних постшних режишв сушшня приймае визначене (конкретне) значення;

б) критичну волопсть матер1алу Жпр, яка е дуже важливим технолопчним фактором, що забезпечуе кшець перюду постшно! швидкост сушшня [ фшсуе момент початку перюду заповшьнюючо! швидкост сушшня;

в) коефщенти вологопровщносп, вологовщдач1 та теплообмшу, як е необ-хщними для визначення тривалост сушшня [ теплового розрахунку со-нячних сушильних камер.

Своею чергою, головною задачею пiд час виявлення впливу рiзних ре-жимних параметрiв (температури, швидкостi руху агента сушшня, вщносно! вологостi повiтря, товщини i породи матерiалу) на тривалiсть сушшня дере-вини в сонячнiй сушарщ е отримання кривих сушiння i кривих швидкостi су-шiння.

Тривалють сушiння деревини визначаеться за формулою Ж - Ж 2 31 Ж

т= п кР I ' кР (3)

N К Жк

1з рiвняння видно, що для визначення тривалосп сушiння деревини, крiм цифрових значень швидкосп сушiння у першому перiодi N i критично!

126 Збiрник науково-технiчних праць

Науковий вкник 11.1ТУ Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.17

вологосп WKp, необхiдно мати ще й цифровi значення коефiцieнта сушiння в другому nep^i К.

Для знаходження коефщента сушiння в пepiодi зниження швидкост сушiння нeобхiдно криву сушшня в другому пepiодi побудувати в натвлога-pифмiчних координатах (вiсь вологосп мае логаpифмiчний масштаб, а вюь часу - звичайний, цифровий). У цш систeмi координат крива сушшня в другому пepiодi буде мати вигляд прямо!. Коeфiцiент сушшня в другому пepiодi буде чисельно piвний тангенсу кута нахилу ще! прямо!, тобто

K = 2.31 fig(WKP - WP)-lg(W - WP)] . (4)

T2

Але, враховуючи те, що пiд час сушшня тонких листових матepiалiв (шпону зокрема) значення piвноважно! вологостi в с^чкових сушарках близьке до нуля (Wp=0), то piвняння (4) спроститься i набуде вигляду

K = 2,31 (lg WKp - lg WK) . (5)

T2

Таким чином, iз криво! сушшня, побудовано! в напiвлогаpифмiчних координатах, можна достатньо просто визначити коефщент сушшня в перь одi зниження швидкосп сушiння.

Побудованi кpивi сушшня не тшьки вiдобpажають залeжнiсть мiж во-логiстю та часом сушшня матepiалу, а й дають можливють дослiдити масооб-мiннi характеристики та провести дiагностику властивостей деревини.

Л1тература

1. Лыков А.В. Тепломассообмен / А.В. Лыков. - М. : Изд-во "Енергия", 1978. - 480 с.

2. Лыков А.В. Теория тепло- и массопереноса / А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. - М.-Л. : Госенергоиздат, 1963. - 535 с.

3. Озарюв 1.М. Науково-техшчш основи конвективно-рад1ацшного сушшня деревини : дис. ... д-ра техн. наук / 1гор Мирославович Озарив; НЛТУ Укра!ни. - Льв1в, 2006. - 404 с.

Озаркив И.М., Козар В.С. Методика построения кривой сушки древесины

Расмотрены методы построения кривой сушки и кривой скорости сушки. Показаны их характерные особенности и роль при раскрытии процессов гелиосушки древесины. Раскрыт метод графического нахождения скорости сушки. Приведены уравнения для определения продолжительности сушки и коэффициента сушки во втором периоде.

Ключевые слова: кривая сушки, коэффициент сушки, гелиосушка, гелиосушар-ка, температурное поле, тепловлагообмен.

Ozarkiv I.M., Kozar V.S. Methods of constructing curves timber

In this paper the analytical calculation of the drying equation in one and second periods of drying. The peculiarities of the basic heat transfer characteristics. Reveals a graphical method of finding the speed of drying. An equation to determine the duration of drying and drying rate in the second period.

Keywords: curve of drying, coefficient of drying, heliodrying, heliodryer, temperature field, warm-humidity-exchange.

3. Технология та устаткування лковиробничого комплексу

127