Научная статья на тему 'СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЕМ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ'

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЕМ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
13
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ЛИСТВЕННИЦА / ПИЛОМАТЕРИАЛЫ / СУШКА / ЭМИССИЯ / РЕЖИМЫ СУШКИ / ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Зарипов Ш.Г., Корниенко В.А.

Современные системы автоматического регулирования параметров технологического процесса вообще и сушки лиственничных пиломатериалов в частности позволяют реализовать практически любую структуру режимов. Поэтому в современных сушильных камерах в равной степени реализуются три и более ступени режимов сушки. С изменением параметров агента сушки, циркулирующего по межрядовым каналам штабеля пиломатериалов, производится передача тепловой энергии высушиваемой древесине и забор влаги, которая находится на поверхности досок. Таким образом, изменение жёсткости режима сушки регулирует интенсивность эмиссии влаги из древесины. Для реализации такого подхода древесина представляется не только как капиллярно-пористое тело, но и как пучок открытых микроканалов. Тогда реализуются основные положения физики капиллярных явлений. Как показывает практика сушки лиственничных пиломатериалов, такой подход не решает поставленную задачу. По мнению авторов статьи, при указанном выше подходе не учитывается такое явление, как экстракция водорастворимых веществ в лиственничных пиломатериалах при повышении температуры. В результате в поверхностных слоях доски формируется пермеат, который принципиально изменяет механизм эмиссии воды из древесины. Сформированный слой пермеата является основным сдерживающим процесс эмиссии воды фактором. В работе предложен подход к регулированию параметров агента сушки лиственничных пиломатериалов, который позволяет максимально снизить негативное влияние слоя экстрактивных веществ на интенсивность эмиссии воды из древесины лиственницы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVING THE MANAGEMENT OF THE DRYING PROCESS OF LARCH LUMBER

Modern systems of automatic control of the technological process parameters in general and in particular drying of larch lumber in particular make it possible to implement almost any structure of modes. Therefore, three or more stages of drying modes are implemented in modern drying chambers. Changing the parameters of the drying agent that circulates through the inter-row channels of the lumber stack causes the transfer of the heat energy of the dried wood and withdrawal of the moisture from the surface of the boards. Thus, changing the rigidity of the drying mode regulates the intensity of moisture emission from wood. To implement this approach, wood is presented not only as a capillary-porous body, but also as a bundle of open microchannels. Then the basic principles of the physics of capillary phenomena are realized here. As the practice of drying larch lumber shows, this approach does not solve the task. According to the authors of the article, the presented approach does not consider such a phenomenon as the extraction of water-soluble substances in larch lumber with an increase in temperature. As a result, this extraction forms permeate in the surface layers of the board, which significantly changes the mechanism of water emission from wood. The formed permeate layer is the main factor constraining the process of water emission. This article proposes an approach to regulating the parameters of the drying agent of larch lumber. It helps to minimize the negative effect of the extractive substances layer on the intensity of water emission from larch wood.

Текст научной работы на тему «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЕМ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ»

ТЕХНОЛОГИЯ ЗАГОТОВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДРЕВЕСИНЫ

УДК 674.032.475.3

Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. XL, № 2. С. 145-152

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЕМ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Ш. Г. Зарипов1, В. А. Корниенко2

1Лесосибирский филиал

Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 662543, г. Лесосибирск, ул. Победы, 29 E-mail: zaripov_sh@mail.ru 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский Рабочий», 31

E-mail: kornvlad@mail.ru

Современные системы автоматического регулирования параметров технологического процесса вообще и сушки лиственничных пиломатериалов в частности позволяют реализовать практически любую структуру режимов. Поэтому в современных сушильных камерах в равной степени реализуются три и более ступени режимов сушки.

С изменением параметров агента сушки, циркулирующего по межрядовым каналам штабеля пиломатериалов, производится передача тепловой энергии высушиваемой древесине и забор влаги, которая находится на поверхности досок. Таким образом, изменение жёсткости режима сушки регулирует интенсивность эмиссии влаги из древесины. Для реализации такого подхода древесина представляется не только как капиллярно-пористое тело, но и как пучок открытых микроканалов. Тогда реализуются основные положения физики капиллярных явлений.

Как показывает практика сушки лиственничных пиломатериалов, такой подход не решает поставленную задачу. По мнению авторов статьи, при указанном выше подходе не учитывается такое явление, как экстракция водорастворимых веществ в лиственничных пиломатериалах при повышении температуры. В результате в поверхностных слоях доски формируется пермеат, который принципиально изменяет механизм эмиссии воды из древесины. Сформированный слой пермеата является основным сдерживающим процесс эмиссии воды фактором. В работе предложен подход к регулированию параметров агента сушки лиственничных пиломатериалов, который позволяет максимально снизить негативное влияние слоя экстрактивных веществ на интенсивность эмиссии воды из древесины лиственницы.

Ключевые слоя: лиственница, пиломатериалы, сушка, эмиссия, режимы сушки, влажность древесины.

Conifers of the boreal area. 2022, Vol. XL, No. 2, P. 145-152 IMPROVING THE MANAGEMENT OF THE DRYING PROCESS OF LARCH LUMBER

Sh. G. Zaripov1, V. A. Korniyenko2

:Lesosibirsk Branch of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 29 Pobedy str., Lesosibirsk, 662543, Russian Federation E-mail: zaripov_sh@mail.ru 2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii Rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kornvlad@mail.ru

Modern systems of automatic control of the technological process parameters in general and in particular drying of larch lumber in particular make it possible to implement almost any structure of modes. Therefore, three or more stages of drying modes are implemented in modern drying chambers.

Changing the parameters of the drying agent that circulates through the inter-row channels of the lumber stack causes the transfer of the heat energy of the dried wood and withdrawal of the moisture from the surface of the boards. Thus, changing the rigidity of the drying mode regulates the intensity of moisture emission from wood. To implement

this approach, wood is presented not only as a capillary-porous body, but also as a bundle of open microchannels. Then the basic principles of the physics of capillary phenomena are realized here.

As the practice of drying larch lumber shows, this approach does not solve the task. According to the authors of the article, the presented approach does not consider such a phenomenon as the extraction of water-soluble substances in larch lumber with an increase in temperature. As a result, this extraction forms permeate in the surface layers of the board, which significantly changes the mechanism of water emission from wood. The formed permeate layer is the main factor constraining the process of water emission. This article proposes an approach to regulating the parameters of the drying agent of larch lumber. It helps to minimize the negative effect of the extractive substances layer on the intensity of water emission from larch wood.

Keywords: larch, lumber, drying, emission, drying modes, wood moisture.

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы автоматического регулирования и управления процессом сушки на базе микропроцессорных комплексов создают принципиальные возможности реализовать любую последовательность изменения параметров агента сушки в сушильной камере. В этом случае на первый план выдвигается такой вопрос, как технологическая задача, которая решается в конкретном случае: повышение биостойкости древесины (V, = 18...22 %) или фиксация формы и размеров заготовки (Жк = 6.12 %) при минимальных энергозатратах. В этой связи возникает проблема - какие параметры, как и в какой последовательности необходимо выстраивать изменение, чтобы решить целевую функцию.

При этом, независимо от выполнения целевой функции, на передний план выступает интенсивность сушки. Базовые принципы управления процессом сушки пиломатериалов вообще и лиственничных в частности были сформулированы в работах проф. П. С. Серговского и его учеников. В основу регулирования потоком влаги был заложен закон Фика - плотность потока влаги i пропорциональна градиенту вла-госодержания и коэффициенту влагопроводности [3; 9; 11; 12; 14; 16-26].

Такой подход основывается на физических законах капиллярных явлений, что позволяет управлять процессом влагопереноса в древесине через интенсивность удаления влаги с поверхности доски. Данное утверждение основывается на том, что древесина лиственницы рассматривается как система открытых микроканалов - это первое. И второе - в древесине вообще и в древесине лиственницы в частности вода представляется активным элементом, способным самостоятельно (вне раствора) диффундировать по толще доски.

Однако при более внимательном изучении строения древесины нетрудно убедиться в том, что древесина лиственницы - это ячеистая структура. Сообщение между клетками осуществляется через окаймлённые поры, которые перфорированы практически непроницаемыми мембранами. Поэтому говорить о том, что древесина - это система открытых микроканалов, некорректно.

Вода, являясь растворителем, в той или иной степени связана с компонентами древесины, образуя водный раствор. Следовательно, вода не может выступать как «самостоятельный» физически активный компонент системы. В дополнении к вышесказанному следует указать на то, что древесина лиственницы -химически активная среда. Даже незначительное по-

вышение температуры (4 > 40 °С) создаёт условия возникновения реакций гидролиза.

В результате в толще доски формируется избыточное давление [4], что является основной движущей силой продвижения всего содержимого древесины, включая водный раствор через систему межклеточных мембран. Следует указать ещё на один очень важный аспект - в начальный период сушки в течение относительно непродолжительного периода сушки (тс ~ 30.40 ч) на поверхности доски формируется слой водорастворимых экстрактивных веществ [5], который в несколько раз снижает массоперенос.

Из вышесказанного следует вывод о том, что механизм управления процессом сушки лиственничных пиломатериалов, основанный на законах физики капиллярных явлений, может быть использован частично. Цель работы: сформулировать основные положения управления процессом сушки лиственничных пиломатериалов на принципиально новой основе.

Экспериментальные исследования. Практика сушки пиломатериалов накопила значительную доказательную базу о влиянии температуры на интенсивность удаления воды - с повышением температуры интенсивность удаления воды повышается. Данная закономерность прослеживается независимо от содержания влаги в древесине.

Указанная закономерность объясняется снижением вязкости воды. В результате увеличивается коэффициент диффузии как воды, так и водяного пара. Так, при повышении температуры влаги с 60 до 100 °С только в результате уменьшения вязкости влаги скорость сушки увеличивается в 1,75 раза [11].

Вопрос, насколько указанная закономерность прослеживается при сушке лиственничных пиломатериалов, требует дополнительного изучения. Для более полного понимания особенности протекания процесса сушки лиственничных пиломатериалов в начальный период, был проведён специальный эксперимент. Цель эксперимента: установить зависимость интенсивности сушки лиственничных пиломатериалов в начальный период от температуры. Эксперимент проводился в два этапа: на первом этапе сушка проводилась при температуре первой ступени tc = 44 °С; на втором - tc = 60 °С.

В обоих случаях устанавливалась интенсивность удаления воды из лиственничных пиломатериалов в лабораторных условиях. Перед сушкой торцы досок надёжно герметизировались, что позволило на относительно коротких заготовках (Ьз < 1 м, >> 30 %) смоделировать процесс сушки длинномерных досок.

Результаты опытных сушек представлены графически на рис. 1, 2. Интенсивность удаления воды из лиственничных пиломатериалов в интервале (Жн...30) % анализировались по результатам экспериментов, представленных на рис. 1, 2 [6].

В первом случае на удаление свободной воды в количестве 38 % потребовалось 53 ч. Тогда интенсивность сушки составила 0% = 0,72 %/ч. Во втором случае - на удаление 30 % потребовалось 67 ч; 0% = 0,45 %/ч. Следовательно, скорость сушки при /с = 44 °С в 1,6 раза превышает тот же показатель, полученный при 4 = 60 °С, что противоречит общепринятым положениям современной теории сушки пиломатериалов. Поэтому полученный в ходе эксперимента парадокс требует дополнительного изучения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Интенсивность процесса сушки устанавливается режимами - температурным уровнем в сушильной камере (температурой древесины), а также относительной влажностью агента сушки - способностью испарять влагу с поверхности доски. Поэтому увели-

чение температуры древесины с одновременным снижением относительной влажности дает возможность интенсифицировать удаление воды с поверхности доски.

Температура в сушильной камере повышается по определённой закономерности - дискретное повышение в зависимости от поставленной цели. При сушке пиломатериалов хвойных и некоторых лиственных пород в сушильных камерах периодического действия наибольшее распространение в нашей стране получили трёхступенчатые режимы [2]. Сушка таких пород, как дуб, бук, граб, ясень производится пятиступенчатыми режимами.

Сушка пиломатериалов в противоточных сушильных камерах непрерывного действия осуществляется по многоступенчатой схеме. Количество ступеней зависит от длины камеры. Пиломатериал каждого штабеля по мере продвижения по тоннелю сушильной камеры от «сырого» конца камеры к «сухому» подвергается воздействию более жёсткого режима сушки. Количество ступеней достигает 12.

л

X

О ф

ш ф о. ч л

I-

о о

X

Н га е; т

80

70

60

О

э

« 50 .

га 40 .

ф

30

20

10

0,12

10 20 30 40 50

Продолжительность сушки, час

0,1

0,08

0,06

-- 0,02

ш

у

с

ь т

^

О ¿м

с

К

0,04

нь л

е £

Рис. 1. Кинетика сушки лиственничных пиломатериалов сечением 50x125 мм при 1с = 44°С от = 68 % до 30 %: 1 - кривая изменения влажности; 2 - удельная скорость сушки; 3 - температура агента сушки

80

л

5 <->

5 о

О я

ф га

ф ^

$ £

Ч ср

л Ф

1- с

2 I

а ^

га е; т

3 ! л* --

1 --

2

и \ л

4 .- V У

10 20 30 40 50 60

Продолжительность сушки, час

0,2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,18

0,16 ,и к

ш

0,14 у с

ь

0,12 т с о

0,1 ^ ок

0,08 с к к

а

0,06 н ь

л

0,04 е д

>

0,02

0

70

Рис. 2. Кинетика сушки лиственничных пиломатериалов сечением 50x125 мм при 1с = 60°С от Wн = 60 % до 30 %: 1 - кривая изменения влажности; 2 - удельная скорость сушки; 3 - температура агента сушки

0

0

0

Основной принцип, который заложен в указанную схему регулирования, - необходимость ужесточать режим сушки по мере снижения влажности древесины. Этот принцип используется в подавляющем большинстве случаев независимо от типа сушильной установки. В некоторых случаях предлагается комбинированный вариант, когда конструкция сушильной камеры позволяет реализовать режимы сушки как по нарастающей жёсткости режима сушки, так и по нисходящей.

Любая предлагаемая структура режимов имеет своё обоснование. Основное обоснование, как было сказано ранее, - это снижение вязкости воды. Снижение вязкости автоматически приводит к снижению сопротивляемости среды влагопереносу.

Снижение относительной влажности агента сушки при одновременном повышении температурного уровня позволяет интенсивно испарить всю влагу. Открытая система влагопроводящих путей древесины позволяет управлять интенсивностью влагопереноса через интенсивность влагообмена на поверхности высушиваемой доски.

Такой подход к решению проблемы интенсивно -сти эмиссии влаги из древесины относительно легко поддаётся автоматическому регулированию. Процесс сушки регулируется путём отслеживания текущей влажности, который можно отнести к пассивному способу воздействия на интенсивность эмиссии влаги.

Тогда основной движущей силой выступает перепад связанной влажности по сечению доски (влаго-проводность), перепад температур по сечению доски в период перехода с одной ступени режима на другой (закон Фика) [12; 14].

Как показывает практика сушки лиственничных пиломатериалов, вышеприведённый подход совершенно неприемлем. На это указывают результаты экспериментов (рис. 1, 2). Отнесение древесины лиственницы к категории трудносохнущих по причине повышенной плотности не выдерживает никакой критики. Можно привести много примеров, когда относительно «рыхлые» древесные породы (пихта) в сопоставимых условиях сохнут по времени одинаково с лиственничными.

При более детальном изучении особенности сушки лиственничных пиломатериалов было обращено внимание на то, что имеет место два ярко выраженных периода сушки: интенсивный и замедленный (рис. 3).

70

Такая закономерность проявляется независимо от толщины доски.

Такое различие впервые было описано в [13]: «.при средней скорости снижения влажности древесины 6,5 % в сутки в течение первых двух суток влажность снижалась по 20 %. Затем скорость сушки понижалась и при влажности древесины ниже 25 % составляла 2-3 % в сутки». Сравнивая приведённый материал с данными рис. 3, нетрудно увидеть полное совпадение.

Из приведённого материала следует вывод о том, что интенсивность сушки лиственничных пиломатериалов снижается скачкообразно в процессе сушки по причине создания определённых условий. Следовательно, природные характеристики самой древесины лиственницы не является фактором, сдерживающим процесс сушки.

Таким условием является формирование слоя пер-меата на поверхности лиственничной доски в первые часы сушки. Он хорошо заметен (рис. 4). Основная масса пермеата - это арабиногалактан, водорастворимое вещество. Концентрируясь на поверхности доски, пермеат блокирует процесс экстракции водорастворимых веществ. Более полно версия механизма образования пермеата представлена в более ранних работах [6].

Здесь необходимо обратить внимание на ряд особенностей процесса эмиссии влаги из лиственничных пиломатериалов:

- древесина лиственницы не может рассматриваться как система открытых пор;

- вода, находящаяся в древесине, может рассматриваться условно свободной. В древесине, которая заготавливается в зимний период времени, вся вода, которая содержится в древесине, в той или иной степени связана. В противном случае растение погибает [15];

- процесс переноса влаги в древесине лиственницы является составной частью экстракции водорастворимых веществ [6];

- древесина лиственницы даже при незначительном повышении температуры (4 > 40 0С) переходит в химически активное состояние;

- движущей силой процесса экстракции является избыточное давление, которое возникает под действием парогазовой смеси, которая образуется в результате реакции гидролиза [7]. Интенсивность эмиссии парогазовой смеси представлена на рис. 5.

.0 X

60

г5 0 50 ш га т о. <в > 40

а ь

4 а

.о Ф 30

» I

2 о 20

I ■¡2 10 т

■ 1

1 1

к)

2\ 3

н

v 1 я

ат

0,07

0,06 ь т

0,05 с о X

р о

0,04 к с к

к

0,03 га н ,и к

ь ш

0,02 л е д у с

0,01 £

0

0 20 40 60 80 100 120 140 Продолжительность сушки, ч

Рис. 3. Кинетика сушки лиственничных пиломатериалов сечением 25x100 мм: 1 - температура агента сушки; 2 - влагосодержание древесины; 3 - удельная скорость сушки

Рис. 4. Наличие пятен экстрактивных веществ на пласти высушенной лиственничной доски

0 100 200 300

Продолжительность эмиссии парогазовой смеси, ч

Рис. 5. Зависимость удельной скорости эмиссии парогазовой смеси от температуры: 1 - интенсивность эмиссии парогазовой смеси; 2 - температура нагрева древесины

Из графического материала вытекает ряд выводов:

- отличительной особенностью указанных процессов является их конечность для определённой температуры (рис. 5);

- подъём температуры характеризуется всплеском интенсивности эмиссии парогазовой смеси, достигая Осм = 0,18 мл/(см3/ч), что указывает на повышенную скорость протекания реакции гидролиза в период подъёма температуры;

- через определённый период интенсивность образования парогазовой смеси снижается до Осм = 0,02...0,04 мл/(см3/ч);

- для возобновления реакции гидролиза и, как следствие, формирования парогазовой смеси в полостях клеток достаточно повысить температуру нагрева в сушильной камере на 3.4 0С.

Полученная парогазовая смесь отличается значительным разнообразием компонентов, включая воду в кристаллах. Так, нагрев древесины лиственницы до 4 = 84 °С инициировал формирование реакции гидролиза, при реализации которой было зафиксировано порядка 139 компонентов [4]. Для определения физико-химического анализа была использована инфракрасная спектроскопия.

Из приведённых выше экспериментальных данных (рис. 3, 5) следует ещё один очень важный вывод о том, что эмиссия парогазовой смеси и воды имеет

одинаковый циклический характер. При этом первичным процессом является эмиссия парогазовой смеси, а вторичным - вытеснение водного раствора экстрактивных веществ.

Регулирование интенсивности сушки на начальном этапе сушки. Для объяснения полученного соотношения скоростей удаления воды в начальный период на влагопроводность следует рассматривать через такой процесс, как экстракция водорастворимых веществ при различных температурах. Анализ литературных источников по данной проблеме указал на близость режимов сушки и экстракции - повышение температуры с 44 до 60 °С увеличивает скорость экстракции в среднем на 10 % [1].

Результатом экстракции является формирование на поверхности лиственничной доски пермеата - слоя водорастворимых экстрактивных веществ. Основная масса - это арабиногалактан, вещество относится к группе мембранотропных. Данное свойство объясняется относительно невысокой молекулярной массой (9000.13000) и небольшой степенью полидисперсности (1,9.2,3) [10]. Макромолекулы арабиногалак-тана преимущественно находятся в свёрнутом в клубки состоянии. На основании вышеприведённого можно сделать вывод о том, что на поверхность лиственничной доски в виде пятен (рис. 4) вытесняется водный раствор арабиногалактана.

Сформированный в результате экстракции слой пермеата коренным образом изменяет процесс удаления влаги из древесины (рис. 3) - удельная скорость сушки 0№, кг/(м2-ч) снижается в несколько раз скачком - с 0,18 кг/(м2-ч) до 0,088 кг/(м2-ч) (рис. 3).

Образование пермеата происходит независимо от режима сушки. При этом время образования пермеата зависит от температуры древесины. Повышение температуры древесины интенсифицирует процесс экстракции [5]. Следовательно, время сушки без блокирующего времени увеличивается при использовании в начальный период сушки более умеренной температуры (рис. 1, 2).

Фактически экстракция, а значит, и удаление воды путём вытеснения начинается уже на стадии прогрева пиломатериалов. Поэтому первая ступень сушки может соответствовать более низкому температурному уровню. Тогда время сушки без пермеата также увеличивается. При использовании низкого температурного уровня < 44 °С) и низкой скорости циркуляции следует учитывать тот факт, что повышается вероятность появления плесени на поверхности забо-лонной зоны древесины.

Из вышеприведённого материала следует вывод о том, что на начальном этапе сушки, определяющем интенсивность удаления воды из древесины лиственницы, является наличие на поверхности доски пер-меата. Поэтому увеличение времени сушки без пер-меата повышает объём вытесненной воды. Расчётные данные указывают на то, что правильное регулирование процесса формирования пермеата на начальном этапе позволяет сократить общее время сушки, в среднем, на 10 %.

Следовательно, изменение интенсивности эмиссии парогазовой смеси на начальном этапе сушки управляет скоростью вытеснения водного раствора экстрактивных веществ из древесины лиственницы.

Регулирование интенсивности сушки на последующем этапе сушки. Второй этап сушки лиственничных пиломатериалов осуществляется на фоне сформированного слоя пермеата на поверхности доски - сопротивление экстракции. Поэтому данный этап характеризуется повышенной сопротивляемостью среды вытеснению водного раствора экстрактивных веществ.

Следовательно, управлять интенсивностью удаления воды возможно только через движущую силу процесса. Поэтому интенсивностью экстракции, включая эмиссию воды из древесины лиственницы, следует управлять через реакцию гидролиза, которая, в свою очередь, зависит от температурного уровня.

Для более полного понимания указанного утверждения следует обратить внимание на особенность протекания процесса эмиссии влаги из древесины лиственницы на втором, замедленном, этапе сушки. Он характеризируется цикличностью. Так, из 12 ч. общего времени цикла в течение 11,5 ч влажность не меняется, а в последующие 0,5 ч влажность изменяется на 2.4 %. Поэтому даже незначительное сокращение «холостого» периода цикла, когда происходит своеобразное накопление влаги на поверхности доски, позволит значительно повысить эффективность технологии сушки.

Экспериментально было установлено, что для возобновления реакции гидролиза достаточно температуру агента сушки в сушильной камере увеличить на 4 = 3.4 °С, что приводит к образованию парогазовой смеси. Как следствие, возобновляется эмиссия воды.

Из вышесказанного следует основополагающий вывод о том, что процесс сушки целесообразно вести не по текущей влажности, а по интенсивности сушки, учитывая значение в%, %/ч.

Рекомендации по эффективному управлению процессом сушки лиственничных пиломатериалов будут неполными, если не указать на такой показатель, как относительная влажность агента сушки ф. Значение этого показателя в течение всего периода сушки необходимо поддерживать на уровне ф = 87.90 %. Соблюдение указанного условия позволит максимально сохранить целостность пиломатериала, не снижая интенсивность испарения воды с поверхности доски.

ВЫВОДЫ

1. Температура древесины - основной режимный показатель, от уровня которого зависит интенсивность эмиссии влаги из высушиваемых лиственничных пиломатериалов.

2. Основным фактором, сдерживающим вывод влаги из высушиваемых лиственничных пиломатериалов, является слой водорастворимых веществ, который формируется в поверхностных слоях доски в начальный период сушки.

3. Основной движущей силой переноса водного раствора экстрактивных веществ является избыточное давление, которое формируется в древесине в результате образования парогазовой смеси.

4. Своевременный переход с одной температурной ступени на последующую позволяет значительно сократить время сушки лиственничных пиломатериалов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ

1. Эффективный антиоксидант из древесины лиственницы / В. А. Бабкин, Ю. А. Малков, Л. А. Ост-роухова, Н. А. Онучина, Л. А. Еськова // Хвойные бореальной зоны. 2003. № 1. С. 108-113.

2. ГОСТ 19773-84. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия. Введ. 1985-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1989. 14 с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Гороховский А. Г. Технология сушки пиломатериалов на основе моделирования и оптимизации процессов тепломассопереноса в древесине : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2008. 39 с.

4. Зарипов Ш. Г., Ермолин В. Н. Избыточное давление в лиственничных пиломатериалах при низкотемпературной конвективной сушке [Текст] // Лесной журнал. 2011. № 4. С. 52-57.

5. Зарипов Ш. Г. Режимы сушки лиственничных пиломатериалов в сушильных камерах периодического действия // Лесной журнал. 2018. № 5. С. 151-160. (Изв. высш. учеб. заведений). Б01: 10.17238/1з5п0536-1036.2018.5.151.

6. Зарипов Ш. Г. Совершенствование технологии сушки лиственничных пиломатериалов : дис. . д-ра техн. наук: 05.21.05: утв. 12.12.16. М., 2016. 243 с.

7. Зарипов Ш. Г. «Сила переноса» влаги в древесине лиственницы при конвективной сушке // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб. науч. тр. / под общ. ред. Е. А. Памфилова. Вып. 34. Брянск, 2012. С. 39-44.

8. Интенсификация процесса водной экстракции арабиногалактана из древесины лиственницы / С. А. Кузнецова [и др.] // Химия растительного сырья. 2005. № 1. С. 53-58.

9. Кречетов И. В. Сушка древесины. 3-е изд., пере-раб. М. : Лесн. пром-сть, 1980. 432 с.

10. Медведева С. А., Александрова Г. П., Танцы-рев А. П. Гельпроникающая хромотография арабиногалактана // Лесной журнал. 2002. № 6. С. 108-113.

11. Микит Э. А., Упманис К. К. Интенсификация сушки пиломатериалов в камерах периодического действия. М. : Гослесбумиздат, 1961. 84 с.

12. Серговский П. С., Расев А. И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М. : Лесн. пром-сть, 1987. 360 с.

13. Чудинов Б. С., Тюриков Ф. Т., Зубань П. Е. Древесина лиственницы и ее обработка. М. : Лесн. пром-сть, 1965. 144 с.

14. Шубин Г. С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 248 с.

15. Якушкина Н. И., Бахтенко Е. Ю. Физиология растений. М. : Владос, 2004. 464 с.

16. Alexiou P. N., Wilkins P., Hartley J. Effect of Pre-Steaming on Drying Rate, Wood Anatomy and Shrinkage of Regrowth Eucalyptus pilularis Sm. // Wood Science Technology. 1990. No. 24. Pp. 103-110.

17. Avramidis S., Hatzikiriakos S.G., Siau J. F. An Irreversible Thermodynamics Model for Unsteady-State Nonisothermal Moisture Diffusion in Wood // Wood Science and Technology. 1994. No. 28. Pp. 349-358.

18. Baronas R. Ivanauskas F. Reducing Spatial Dimensionality in a Model of Moisture Diffusion in a Solid Material // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47, iss. 4. Pp. 699-705.

19. Bengtsson P., Sanati M. Measurement and Mathematical Modeling of the Hydrocarbon Emissions from Wood Drying // Proceedings of the 14th International Drying Symposium. Säo Paulo, Brazil, August 22-25, 2004. Säo Paulo, Brazil, 2004. Vol. B. Pp. 1352-1359.

20. Chen P., Pei D.C.T. A Mathematical Model of Drying Processes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1989. Vol. 32, no. 2. Pp. 297-310.

21. Comstock G. L. Moisture Diffusion Coefficients in Wood as Calculated from Adsorption Desorption and Steady State Data // Forest Products Journal. 1963. Vol. 13, No. 3. Pp. 97-103.

22. Haghi A. K. A Mathematical Model of the Drying Process // Acta Polytechnica. 2001. Vol. 41, No. 3. P. 20-23.

23. Krischer O. Der Wärme- und Stoffaustausch im Trocknungsgut. Die analytische und grafische Behandlung der Trocknung poriger hygroskopischer Güter VDI-Forschungsheji 415. Berlin: NW 7 VDI-Verlag GmbH, 1942.

24. Krischer O., Kast W. Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. Berlin : Springer Verlag, 1978. 489 S.

25. Tuttle F. A Mathematical Theory of the Drying of Wood // Journal of the Franklin Institute. 1925. Vol. 200, iss. 5. P. 609-614.

26. Wengert E. M. Principles and Practices of Drying Lumber. Blacksburg Virginia. 2006. 59 p.

REFERENCES

1. Effektivnyy antioksidant iz drevesiny listvennitsy / V. A. Babkin, Yu. A. Malkov, L. A. Ostroukhova, N. A. Onuchina, L. A. Es'kova // Khvoynyye boreal'noy zony. 2003. № 1. S. 108-113.

2. GOST 19773-84. Pilomaterialy khvoynykh i list-vennykh porod. Rezhimy sushki v kamerakh periodi-cheskogo deystviya. Vved. 1985-01-01. M. : Izd-vo standartov, 1989. 14 s

3. Gorokhovskiy A. G. Tekhnologiya sushki pilomaterialov na osnove modelirovaniya i optimizatsii protsessov teplomassoperenosa v drevesine : avtoref. dis. ... d-ra tekhn. nauk. SPb., 2008. 39 s.

4. Zaripov Sh. G., Ermolin V. N. Izbytochnoye davleniye v listvennichnykh pilomaterialakh pri nizko-temperaturnoy konvektivnoy sushke [Tekst] // Lesnoy zhurnal. 2011. № 4. S. 52-57.

5. Zaripov Sh. G. Rezhimy sushki listvennichnykh pilomaterialov v sushil'nykh kamerakh periodicheskogo deystviya // Lesnoy zhurnal. 2018. № 5. S. 151-160. (Izv. vyssh. ucheb. zavedeniy). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.5.151.

6. Zaripov Sh. G. Sovershenstvovaniye tekhnologii sushki listvennichnykh pilomaterialov : dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.21.05: utv. 12.12.16. M., 2016. 243 s.

7. Zaripov Sh. G. «Sila perenosa» vlagi v drevesine listvennitsy pri konvektivnoy sushke // Aktual'nyye problemy lesnogo kompleksa : sb. nauch. tr. / pod obshch. red. E. A. Pamfilova. Vyp. 34. Bryansk, 2012. S. 39-44.

8. Intensifikatsiya protsessa vodnoy ekstraktsii arabi-nogalaktana iz drevesiny listvennitsy / S. A. Kuznetsova [i dr.] // Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2005. № 1. S. 53-58.

9. Krechetov I. V. Sushka drevesiny. 3-e izd., pererab. M. : Lesn. prom-st', 1980. 432 s.

10. Medvedeva S. A., Aleksandrova G. P., Tantsy-rev A. P. Gel'pronikayushchaya khromotografiya arabino galaktana // Lesnoy zhurnal. 2002. № 6. S. 108-113.

11. Mikit E. A., Upmanis K. K. Intensifikatsiya sushki pilomaterialov v kamerakh periodicheskogo deystviya. M. : Goslesbumizdat, 1961. 84 s.

12. Gidrotermicheskaya obrabotka i konservirovaniye drevesiny: ucheb. dlya vuzov / P. S. Sergovskiy, A. I. Rasev. 4-e izd., pererab. i dop. M. : Lesn. prom-st', 1987. 360 s.

13. Chudinov B. S., Tyurikov F. T., Zuban' P. E. Dre-vesina listvennitsy i eye obrabotka. M. : Lesn. prom-st', 1965. 144 s.

14. Shubin G. S. Fizicheskiye osnovy i raschet prot-sessov sushki drevesiny. M.: Lesn. prom-st', 1973. 248 s.

15. Yakushkina N. I., Bakhtenko E. Yu. Fiziologiya rasteniy. M. : Vlados, 2004. 464 s.

16. Alexiou P. N., Wilkins P., Hartley J. Effect of Pre-Steaming on Drying Rate, Wood Anatomy and Shrinkage

of Regrowth Eucalyptus pilularis Sm. // Wood Science Technology. 1990. No. 24. Pp. 103-110.

17. Avramidis S., Hatzikiriakos S. G., Siau J.F. An Irreversible Thermodynamics Model for Unsteady-State Nonisothermal Moisture Diffusion in Wood // Wood Science and Technology. 1994. No. 28. Pp. 349-358.

18. Baronas R. Ivanauskas F. Reducing Spatial Dimensionality in a Model of Moisture Diffusion in a Solid Material // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47, iss. 4. Pp. 699-705.

19. Bengtsson P., Sanati M. Measurement and Mathematical Modeling of the Hydrocarbon Emissions from Wood Drying // Proceedings of the 14th International Drying Symposium. Sao Paulo, Brazil, August 22-25, 2004. Sao Paulo, Brazil, 2004. Vol. B. P. 1352-1359.

20. Chen P., Pei D.C.T. A Mathematical Model of Drying Processes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1989. Vol. 32, no. 2. Pp. 297-310.

21. Comstock G. L. Moisture Diffusion Coefficients in Wood as Calculated from Adsorption Desorption and

Steady State Data // Forest Products Journal. 1963. Vol. 13, No. 3. Pp. 97-103.

22. Haghi A. K. A Mathematical Model of the Drying Process // Acta Polytechnica. 2001. Vol. 41, No. 3. P. 20-23.

23. Krischer O. Der Wärme- und Stoffaustausch im Trocknungsgut. Die analytische und grafische Behandlung der Trocknung poriger hygroskopischer Güter VDI-Forschungsheji 415. Berlin: NW 7 VDI-Verlag GmbH, 1942.

24. Krischer O., Kast W. Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. Berlin : Springer Verlag, 1978. 489 S.

25. Tuttle F. A Mathematical Theory of the Drying of Wood // Journal of the Franklin Institute. 1925. Vol. 200, iss. 5. P. 609-614.

26. Wengert E. M. Principles and Practices of Drying Lumber. Blacksburg Virginia. 2006. 59 p.

© Зарипов Ш. Г., Корниенко В. А., 2022

Поступила в редакцию 22.12.2021 Принята к печати 01.04.2022

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.