Розрахунок низькотемпературних процесів сушіння деревини Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Науковий iticiiiik- НЛТУ УкраТни. - 2009. - Вип. 19.5

Варто зазначити, що iншого вiтчизняного устаткування цього типу з такою продуктивною виробництва декору поки що не юнуе.

Лггература

1. Бузан А.Ф. Рiзьба по дереву в Захiдних областях Украши. - К. : Вид-во "Знання", 1960. - 346 с.

2. Лггвшов Д. Технология профшьно! рiзьби на верстатах з ЧПУ // Про меблi. Всеукра-шський рекламно-iнформацiйний журнал. - 2007. - № 10 (35). - С. 10.

3. Тимк1в Б.М., Кавас К.М. Виготовлення хyдожнiх виробiв з дерева. - Ч.1. Рiзьба по дереву : тдручник / за наук. ред. доц^М^имюва^^ьшв : Вид-во "Свгг", 1995. - 176 с.

УДК 674.047 Проф. 1.М. Озартв, д-р техн. наук;

асист. Ю.Р. Дадак, канд. техн. наук; директор Р.М. Дадак - НЛТУ Украти, м. Rbeie

РОЗРАХУНОК НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ ПРОЦЕС1В СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ

Наведено методику розрахунку тривалосп сушшня деревини до експлуатацш-но! кшцево'1 вологосп за вщомих параметрiв стану агента cyшiння. Наведено рiвнян-ня, якi дають дають змогу розрахувати тепломаcообмiннi характеристики та трива-лicть процесу cyшiння деревини iз використанням низькотемпературних режимiв.

Prof. I.M. Ozarkiv; assist. Yu.R. Dadak; director R.M. Dadak -

NUFWT of Ukraine, Lviv

Calculation of low-temperature wood drying

Calculation of wood drying duration to operating humidity with known parameters of drying agent are resulted in this paper. Equalizations which give enable to expect thermal and mass exchange descriptions and duration of process of drying of wood with the use of the low-temperature modes are resulted.

Розрахунок тривалосп сушшня деревини до експлуатацшно! кшцево! вологосп за вщомих параметрiв стану агента сушшня e дуже важливою задачею в шженернш практищ. Зауважимо, що складшсть само! задачi утруднюе 11 розв'язок.

Вщомо [1], що загальну тривалють сушшня без врахування часу по-чаткового про^вання може бути знайдено на базi закону вологопровiдноcтi. Зокрема, для одномiрного тiла змiнy вологовмicтy U в чаш т в довшьнш точцi або зонi визначають

dU , d2U

за крайово! умови III роду

dU dx

* - ^ (1)

= aU ' (Uпов — Upie), (2)

Jx=0

де: а'м - коефiцieнт вологопровiдноcтi деревини; aU - коефщент вологооб-мiнy; Unoe, Upie - вiдповiдно, вологовмют поверхнi матерiалy, що сушиться i рiвноважний вологовмicт, який вiдповiдаe стану навколишнього середовища.

Наближений розв'язок рiвняння (1) вiдноcно тривалоcтi cyшiння необ-межено! пластини (^1/S2 < 0,30, S1 - товщина матерiалy, S2 - ширина матерь

3. Технолопя та устаткування деревообробних шдприемств

107

Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни

алу) до середньо! кшцево! вологостi Wк за умови рiвномiрного розподiлу по-чатково! вологостi Wп мае вигляд [1]

2 ( п2 . а/ Л ( Ш Ш Л $2 ( „2 ^ Г л \

2 / п2 ■ а М

1 +

п ■ а м

2 ■ аи ■ $1

1п

вШп-Шр

, шк-Шр

2 / п2 ■ а М

1 +

п

4Я

1п

'IМ у

в

©/

"М у

(3)

де: - товщина пластини; В¡м - масообмшний критерiй Бiо

В,■

О/

а7

им

■ Я

де

©/

Шк - Шр

■ш„

Я - половина товщини; ©М - безрозмiрна вологiсть

- р у

Аналiз наведених вище рiвнянь показуе, що в процесi вологотеплопе-ренесення важливу роль вiдiграють таю коефщенти: вологопровiдностi аМ i вологообмшу а^, теплопровiдностi X та температуропровщност а.

Вiдомо, що стан сушильного агента в камерi в час iстотно впливае на значення аМ та Шр. Це означае, що рiвняння (3) не враховуе сповшьнення процесу сушiння, пов'язаного iз шириною самого штабеля. Тобто, це piвнян-ня е справедливим для сушшня одинарних взiрцiв.

Взаемний вплив товщини та ширини дошки, тобто врахування багато-мiрностi здшснено за рахунок введення до формул множниюв ст (поправка на багатомiрнiсть) i величини ©М.

Професор Г.С. Шубш [2] радить використовувати формули для визна-чення тривалост сушiння до перехщно! вологостi Wпep, тобто

$1 л

Шпер)

$1 ■ Рб ■ Г ■ (Шп

т1 = ст-----.

& -100)

т = с ■ $1 ■Рб ■ Г ■(Шпер - Шр ) Т2 Т 200 ■ ()с -100) '

+

О 4 ■ X у

с;

+ л

О 2 ■ X у

(4)

(5)

де: г - питома теплота пароутворення, що залежить вщ температури агента сушшня, Дж/кг; а - коефщент теплообмшу сушильного агента,

Вт/(м -°С);

X - коeфiцiент тeплопpовiдностi деревини, Вт/(м -°С).

Коефщент вологопpовiдностi, як вiдомо [3], враховуе сумарний потш пepeмiщeння вологи шд дiею гpадiентiв вологостi, температури, парщального тиску i характеризуе iнтeнсивнiсть перенесення вологи всередиш деревини. Для визначення величини аМ використовують три методи [3]. Наприклад, значення коeфiцiента вологопровщносл можна знайти за формулою [3]

/ М ■ Я (6)

аМ =—-, (6)

3 ■

де: N - швидюсть сушiння в першому пepiодi; tg ф - тангенс кута нахилу прямо! для залежност икр = / (Я), коли величина tg ф доpiвнюе

и кр - и, Я

п.кр

(7)

т

108

Збiрник науково-технiчних праць

Науковий вкник НЛТУ УкраТни. - 2009. - Вип. 19.5

де: икр - середнш критичний вологовмiст, кг/кг; ип.кр- вологовмiст поверхнi матерiалу в критичнiй точцi, тобто вiдрiзок на осi координат у точщ перетину икр = /(Я), де Я = й/2.

Оброблення наших експериментальних даних [3] засвiдчило, що за-лежнiсть вологовмiсту у критичнш точцi можна описати рiвнянням

ипкр = 0,325 - 0,00135 • гм кг/кг, (8)

де: 1м - температура поверхш матерiалу, яка дорiвнюе температурi змоченого термометра.

На основi авторських експериментальних дослiджень можна констату-вати, що в дiапазонi температур 60.. .100 °С рiвняння для визначення величи-ни аМ мае такий вигляд [3]

аМ

23,5 -10"

Т

м

273

Л23

Рб 400

Л "3,9

( 2 • V 1

К 100

в

зш90°

см2/с,

(9)

де: Тм - температура змоченого термометра (Тм=273+М К); Vrlр - об'ем серце-винних променiв, % (для сосни Vпр=6 %, вiльхи - 5 %, берези - 11 %, клена -15 %, бука - 35 %, дуба - 25 %); в - кут, утворений дотичною до рiчного кшь-ця i нормаллю, проведеною до зовшшньо! пластi пластини посерединi и ши-рини (для радiального потоку вологи в = 90 °С, а для тангентального в = 0°).

Для першого та другого перiодiв сушiння величину коефiцiента воло-гообмiну аи можна знайти за формулами [3]

N • Я

аи,\п ='

ипкр - и

аи,2п =

Т2

2,31 • 1&

р

и кр - и, ик - иР

м/с;

4 • Я2

2 Т п2 • аМ

-1

м/с,

(10)

(11)

де ир - рiвноважний вологовмiст, кг/кг.

Варто зауважити, що для знаходження часу сушшня в обох перюдах графоаналггичним методом потрiбно користуватися рiвняннями (4) i (5), в

Я. Я

яких другим планом у круглих дужках (тобто

) можна знехтувати,

4 •Л 2 •Л

внаслщок !х малих значень порiвняно з членом 1/а.

Отже, наведет вище рiвняння дають змогу розрахувати тепломасооб-мiннi характеристики та тривалють сушiння деревини iз використанням низь-котемпературних режимiв.

Л1тература

1. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины : учебн. [для ВУЗов]. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1987. - 360 с.

2. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1990. - 336 с.

3. Озаркчв 1.М. Науково-техшчш основи конвективно-рад1ацшного сушшня деревини : дис. ... д-ра техн. наук. - Льв1в, 2006. - 404 с._

3. Технология та устаткування деревообробних шдприемств

109