Научная статья на тему 'ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНА: ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ НА ОТТАИВАНИЕ И ПРОГРЕВ ДРЕВЕСИНЫ'

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНА: ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ НА ОТТАИВАНИЕ И ПРОГРЕВ ДРЕВЕСИНЫ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
63
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Лесотехнический журнал
ВАК
AGRIS
RSCI
Ключевые слова
ЛУЩЕНЫЙ ШПОН / КАРАНДАШ / ОТТАИВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ / ПРОГРЕВ ДРЕВЕСИНЫ / ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ / ВОДНЫЙ БАССЕЙН / ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Разиньков Егор Михайлович, Ищенко Татьяна Леонидовна, Трофимов Сергей Петрович

Для получения качественного лущеного шпона прогрев древесины является обязательной технологической операцией. В зимний период необходимо сначала проводить оттаивание, а затем прогрев древесины до определенной температуры на поверхности карандаша. Операция оттаивания и прогрева производится в водных бассейнах открытого или закрытого типов. Одним из основных факторов этой технологической операции является их продолжительность. Имеющиеся расчетные формулы, для работников фанерных предприятий являются довольно сложными, поскольку целый ряд значений выбирается из большого количества литературных источников, и в дальнейшем, рассчитывается целый ряд параметров, определяющих продолжительность оттаивания и прогрева древесины. В последние годы предприятия, с целью интенсификации процесса прогрева древесины, переходят с открытых на закрытые бассейны. Представленные в работе результаты продолжительности гидротермальной обработки древесины в водном закрытом бассейне, позволят специалистам определить искомые временные параметры без дополнительных расчетов. Полученные результаты, показали, что определяющими факторами для продолжительности гидротермальной обработки древесины при производстве фанеры являются не только температура воздуха и температура воды в бассейне, но и плотность древесины. Так для более плотных пород древесины (береза, лиственница), используемых при производстве фанеры, требуется больше времени для оттаивания и прогрева. Причем, основной прогрев древесины происходит при температуре воды в бассейне 60 °C, когда происходит оттаивание древесины. После этого продолжительность прогрева древесины до температуры 20°C на поверхности карандаша существенно снижается, особенно при температуре воды в бассейне 80°C.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Разиньков Егор Михайлович, Ищенко Татьяна Леонидовна, Трофимов Сергей Петрович

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

TECHNOLOGICAL PROCESS OF OBTAINING PEELED VENEER: THE INFLUENCE OF EXTERNAL TEMPERATURE CONDITIONS ON THE DEFROSTING AND WARMING UP OF WOOD

To obtain high-quality peeled veneer, heating of wood is a mandatory technological operation. In winter, it is necessary to first thaw, and then warm up the wood to a certain temperature on the surface of the pencil. The operation of thawing and warming up is performed in open or closed water pools. One of the main factors of this technological operation is their duration. The available calculation formulas for employees of plywood enterprises are quite complex, since a number of values are selected from a large number of literary sources, and in the future, a number of parameters are calculated that determine the duration of thawing and heating of wood. In recent years, enterprises, in order to intensify the process of heating wood, are switching from open to closed pools. The results of the continuation of the TRP of wood in a closed water basin presented in the work will allow specialists to determine the desired time parameters without additional calculations. The results obtained showed that the determining factors for the duration of the TRP of wood in the production of plywood are not only the temperature of the air and the temperature of the water in the pool, but also the density of wood. Thus, for denser types of wood (birch, larch) used in the production of plywood, more time is required for thawing and heating. Moreover, the main heating of wood occurs at a pool water temperature of 60 °C, when thawing of wood occurs. After that, the duration of heating the wood to a temperature of 20 °C on the surface of the pencil is significantly reduced, especially at a pool water temperature of 80 °C.

Текст научной работы на тему «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНА: ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ НА ОТТАИВАНИЕ И ПРОГРЕВ ДРЕВЕСИНЫ»

Оригинальная статья

DOI: https://doi.Org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/10 УДК 674.613

ШШ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНА: ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ НА ОТТАИВАНИЕ И ПРОГРЕВ ДРЕВЕСИНЫ

Егор М. Разиньков1, rasinkov50@mail.ru 0000-0002-4057-4645

Татьяна Л. Ищенко1^,tl_ischenko@mail.ru 0000-0002-2118-2160

Сергей П. Трофимов2,tspx46@gmail.ru 0000-0001-5094-7524

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, 394087, Россия

2Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет», ул. Свердлова, 13а, г. Минск, 220006, Республика Беларусь

Для получения качественного лущеного шпона прогрев древесины является обязательной технологической операцией. В зимний период необходимо сначала проводить оттаивание, а затем прогрев древесины до определенной температуры на поверхности карандаша. Операция оттаивания и прогрева производится в водных бассейнах открытого или закрытого типов. Одним из основных факторов этой технологической операции является их продолжительность. Имеющиеся расчетные формулы, для работников фанерных предприятий являются довольно сложными, поскольку целый ряд значений выбирается из большого количества литературных источников, и в дальнейшем, рассчитывается целый ряд параметров, определяющих продолжительность оттаивания и прогрева древесины. В последние годы предприятия, с целью интенсификации процесса прогрева древесины, переходят с открытых на закрытые бассейны. Представленные в работе результаты продолжительности гидротермальной обработки древесины в водном закрытом бассейне, позволят специалистам определить искомые временные параметры без дополнительных расчетов. Полученные результаты, показали, что определяющими факторами для продолжительности гидротермальной обработки древесины при производстве фанеры являются не только температура воздуха и температура воды в бассейне, но и плотность древесины. Так для более плотных пород древесины (береза, лиственница), используемых при производстве фанеры, требуется больше времени для оттаивания и прогрева. Причем, основной прогрев древесины происходит при температуре воды в бассейне 60 °С, когда происходит оттаивание древесины. После этого продолжительность прогрева древесины до температуры 20°С на поверхности карандаша существенно снижается, особенно при температуре воды в бассейне 80°С.

Ключевые слова: лущеный шпон, карандаш, оттаивание древесины, прогрев древесины, продолжительность,водный бассейн, технологические параметры

Благодарности: авторы благодарят рецензентов за вклад в экспертную оценку статьи.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Разиньков, Е. М. Технологический процесс получения лущеного шпона: влияние внешних температурных условий на оттаивание и прогрев древесины / Е. М. Разиньков, Т. Л. Ищенко, С. П. Трофимов// Лесотехнический журнал. - 2022. - Т. 12. - № 4 (48). - С. 141-152. - Библиогр.: с. 150-152 (20 назв.). - DOI: https://doi.Org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4/10.

Поступила03.06.2022. Пересмотрена 16.12.2022. Принята 17.12.2022. Опубликована онлайн 26.12.2022.

Article

TECHNOLOGICAL PROCESS OF OBTAINING PEELED VENEER: THE INFLUENCE OF EXTERNAL TEMPERATURE CONDITIONS ON THE DEFROSTING AND WARMING UP OF WOOD

Egor M. Razinkov1, rasinkov50@mail.ru 0000-0002-4057-4645

Tatiana L. Ishchcnko'ES], tl_ischenko@mail.ru 0000-0002-2118-2160

Sergey P. Trofimov2,tspx46i@gmail.ru 0000-0001-5094-7524

'Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov, Timiryazeva str., 8, Voronezh, 394087, Russian Federation

2Belarussian State Technological University, '3a, Sverdlova str., Minsk, 220006, Belarus

Abstract

To obtain high-quality peeled veneer, heating of wood is a mandatory technological operation. In winter, it is necessary to first thaw, and then warm up the wood to a certain temperature on the surface of the pencil. The operation of thawing and warming up is performed in open or closed water pools. One of the main factors of this technological operation is their duration. The available calculation formulas for employees of plywood enterprises are quite complex, since a number of values are selected from a large number of literary sources, and in the future, a number of parameters are calculated that determine the duration of thawing and heating of wood. In recent years, enterprises, in order to intensify the process of heating wood, are switching from open to closed pools. The results of the continuation of the TRP of wood in a closed water basin presented in the work will allow specialists to determine the desired time parameters without additional calculations. The results obtained showed that the determining factors for the duration of the TRP of wood in the production of plywood are not only the temperature of the air and the temperature of the water in the pool, but also the density of wood. Thus, for denser types of wood (birch, larch) used in the production of plywood, more time is required for thawing and heating. Moreover, the main heating of wood occurs at a pool water temperature of 60 ° C, when thawing of wood occurs. After that, the duration of heating the wood to a temperature of 20 ° C on the surface of the pencil is significantly reduced, especially at a pool water temperature of 80 ° C.

Keywords: peeled veneer, core (of veener), wood thawing, wood heating, duration, water pool, technological parameters

Acknowledgments: the authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this paper.

Conflict of interest: the authors declare no conflict of interest.

For citation: Razinkov E.M., Ishchenko^L., Trofimov S.P. (2022) Technological process of obtaining peeled veneer: the influence of external temperature conditions on the defrosting and warming up of wood. Lesotekhnicheskii zhurnal [Forestry Engineering journal], Vol. 12, No. 4 (48), pp. 141-152 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2022.4A0.

Received 03.06.2022. Revised 16.12.2022. Accepted 17.12.2022. Published online 26.12.2022.

Введение

При получении лущеного шпона используются в основном такие породы древесины как береза, осина, сосна, ольха, тополь, ель, лиственница, хотя по действующему стандарту на лущеный шпон (ГОСТ 99-2016) могут применяться и другие породы такие как ясень, дуб, липа, клен, пихта,

кедр [17,18,19]. В настоящее время диаметр сырья составляет около 25-30 см, а его влажность при поставке автомобильным или железнодорожным транспортом находится на уровне 60-70%. Технологическим регламентом на получение в зимний период, когда древесина замерзшая, требуется ее оттаивание и прогрев, а в летний период только

прогрев. В зимний период продолжительность оттаивания древесины (до0°С в центре карандаша) занимает намного большую продолжительность, чем прогрев. Для получения качественного шпона продолжительность выдержки древесины в воде осуществляется до достижения определенной температуры на поверхности карандаша (в среднем 20°С)[14,15,16,20]. Температура воды в открытых бассейнах для оттаиваниясоставляет 40 - 50°С, в закрытых - 60-80°С. Закрытые бассейны более эффективны, поскольку в них древесина прогревается намного быстрее за счет более высокой температуры воды. После оттаивания в таких бассейнах древесина прогревается до требуемой температуры на поверхности карандаша быстро, особенно при температуре воды 80°С. Одной из ключевых проблем прогрева в закрытых бассейнах является отсутствие комплексных аналитических расчетов продолжительности оттаивания и прогревадревесины результаты которыхмогли бы использоваться работниками предприятий.

Цель работы состояла в исследовании закономерностей продолжительности оттаивания и прогрева древесины, наиболее применяемых для получения лущеного шпона в бассейнах закрытого типа с экспериментальной проверкой параметра продолжительности на карандашах из древесины березы.

Материалы и методы

Предмет и объект исследований

Объектами для исследования служили наиболее распространенные породы древесины, используемые в технологии производства фанеры, такие как береза, ель, осина, сосна, ольха, и лиственница. Плотности этих пород древесины таковы, что их значения охватывают большой интервал варьирования (на примере базовой плотности от 365 до 540 кг/м3). Такой подход к выбору пород древесины позволит в дальнейшем, по результатам опытов на этих породах, с достаточной степенью точности определять продолжительность гидротермической обработки (ГТО) для других пород древесины входящих в этот интервал варьирования.

Предметом исследования служили аналитические зависимости целого ряда значений для мно-

жества факторов, входящих в процесс ГТО древесины в водных бассейнах.

Сбор данных и дизайн эксперимента В настоящее время известны методики расчетов продолжительности оттаивания и прогрева древесины [1-5], а также других авторов [6-10], каждый из которых дополнял методику таких расчетов с учетом породы, начальной температуры.

В общем виде продолжительность выдержки древесины в зимний период в водных бассейнах описывается расширенной зависимостью, с:

Т = Т0 + ТП =(— — — — — ln ^

и П Vl6 16 8 d)

w-w~ Prtp + Рб 100 Г

+

+

0,096D

я

При этом

w-w~

^ ^ном Кр Кх,

(2) (3)

Т =

А тт

0,0960

я

■ЫМ1-ъ)}' (4)

Тогда

„ „ „ (D2 d2 d2. D\ q t

Т=Т0+ТП=(-----ln - I — +

u П Vl6 16 8 d) It

0,096D2 , Г t Л ^

-^А^ЬК1™)]' (5)

В формуле (5) величинар,^с = 1/A, где: а - коэффициент температуропроводности древесины, м2 /с, т.е. а = A/pwc [5].

В этих формулах приняты следующие обозначения^ - продолжительность выдержки сырья в бассейне в зимний период, ч; 10 — продолжительность прогрева сырья в бассейне в зимний период, ч;ТП — продолжительность прогрева сырья в бассейне, 4;D — диаметр сырья, м; d — диаметр неотта-явшей зоны бревна (чурака) до 0°C, м (d =0);d* -диаметр карандаша, м;^ — удельный расход теплоты на оттаивание, Дж/м3;Я - коэффициент теплопроводности оттаявшей зоны, определяющий количество теплоты, проходящей в единицу времени через стенки из древесины площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур на противоположных сторонах в 1оС, Вт/м°С;рц, — плотность древесины при различной ее влажности, кг/м3;£ -температура воды в бассейне, °С^х - температура воздуха, °С;с — удельная теплоемкость древесины, кДж/кг°С (или Дж/кг°С 103);а — коэффициент температуропроводности древесины, м2 /с;£~- температура на поверхности карандаша, °C;c — удельная

143

теплоемкость определяющая количество теплоты для нагрева 1 кг древесины на 1°C, кДж/кг°С^ -начальная влажность древесины, % (70);W~ - содержание незамерзшей связанной влаги в древесине, % (23 [1]);Яном - номинальное значение коэффициента теплопроводности оттаявшей зоны сырья, Вт/м°С.

Продолжительность оттаивания древесины определяется по формуле,с:

Т0 == - —-—ln-)—, (6)

0 416 16 8 d) It v '

В этих расчетах примем D = 26 см; d = 0°C; t= 40, 50 и 60°C.

Величина удельного расхода теплоты на оттаивание древесины определяется по формуле, Дж/м3:

где:рц, - плотность древесины при данной влажности (70%), кг/м3; рб - базисная плотность древесины, кг/м3;у - скрытая теплота плавления льда, кДж/кг (335) [1]; W - начальная влажность древесины, % (70); Wcx.- содержание незамерзшей связанной влаги в древесине при данной температуре, %.

Величины pwдля различных пород древесины рассчитаем по формулам [1], кг/м3:

pw = Р°(100+Ж) • 30 + 100, (8)

ка

где:р0-плотность древесины в абсолютно сухом состоянии, кг/м3; W - начальная влажность древесины, % (70); Ка - коэффициент разбухания древесины (Л"а=0,6 для березы и лиственницы и Ка = 0,5 для всех остальных пород).

Анализ данных

Результаты натурного эксперимента по определению влияния каждого из уровней внешней температуры (-10, -15, -20 °C) на длительность T, ч ГТО карандашей березы диаметром 25-30 см (n = 8) обрабатывали с помощью GraphPadPrizm, ver. 8.4.3. Для этого производили проверку нулевой гипотезы о равенстве средних, используя дисперсионный анализ, а также апостериорный HSD-тест Тьюки попарных сравнений средних значений длительности в температурных группах при уровне значимости 0,05. Визуализацию данных осуществляли с помощью боксплотов с вискерами (min-max) и

отображением уровня достоверности различий (**** <0.0001).

Результаты и их обсуждение

В табл. 1 приведена плотность исследуемых пород древесины при различной ее влажности по данным [1,3], а также ряд других характеристик.

Для достоверности представленных в табл. 1 значений плотностей древесины (р0)нами были проведены эксперименты по статистической обработке такой плотности с визуализацией результатов по методу статистических характеристик случайных величин с построением гистограммы (кривой нормального распределения Гаусса), которая является эмпирическим аналогом функции распределения плотности (рис.1). Для примера показана статистическая обработка для древесины ели. В экспериментах плотность образцов варьировалась от 456 до 504 кг/м3. Интервал варьирования составлял 2,4 кг/м3 и был получен как разница между максимальной и минимальной плотностями древесины с разбивкой оси абсцисс на 20 интервалов. На представленном рис. 1 по оси абсцисс отложены эти интервалы значений плотностей образцов, а по оси ординат - частоты из 60 образцов.

Полученная зависимость частот от плотности древесины показывает, что экстремум функции находится на уровне плотности 480 кг/м3, что и представлено в табл. 1 в качестве величины (р0)

Удельная теплоемкости древесины (с) принимается в зависимости от расчетной температуры воды в бассейне и влажности древесины. При температуре воды в бассейне (60, 75 и 80°С) и влажности древесины (70%) удельная теплоемкость древесины составит соответственно 2,27; 2,22 и 1,95 кДж/кг°С [1,11,12].

Определим по формуле (7) удельный расход теплоты на оттаивание g для различных пород древесины при различной температуре воды в бассейне и температуры воздухапредставлены в табл. 1. Так, например, для березы при -10°С величина^ = 893-2,27-10+520-335(70-23)/100)=102145 кДж/м3, при-20°С эта величина определится какд = 893 1,95-20+520-335(70-23)/100)=116701 кДж/м3.

Для определения продолжительности прогрева древесины необходимо вычислить коэффициент теплопроводности X для расчетной температу-

ры оттаявшей зоны (у. При различных значениях температуры воды в бассейне (60, 70 и 80°С) величину Я можно принять равной 0,4104 Вт/м оС с учетом поправки на фактическую условную плотность древесины и направление теплового потока [5,13].

£ ^ & ^ & $ ^ & ^ ^

Плотность, кг/м3|Density, kg/m3

Рис. 1. Кривая нормального распределения плотности древесины ели Figure 1. Spruce wood density bell curve

Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

Зная коэффициент теплопроводности Я и

D2

критерий глубины прогрева Ф (Ф= =0,0042 м2)

16

по формуле (6) можно определить продолжительность оттаивания древесины в бассейне.

В качестве примера, для оттаивания березы при температуре воздуха -10°C и температуре воды в бассейне 40°C требуется продолжительность: То = 0,0042 102145 103/0,4104 40 =26136 с = =7,26 ч В формуле (5) величина pwc = 1/Я, где: а — коэффициент температуропроводности древесины,

м2 /с, т.е. а = [5]. В табл. 1 приведены получен-

Pwc

ные значения величины (а) в зависимости от породы древесины и температуры воды в бассейне. В качестве примера, при использовании древесины березы при температуре воды в бассейне 60°C величина:

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

а = 0,4104/2,27 103 893 = 2,02 10-7, м2/с.

Характеристики различных пород древесины Characteristics of different types of wood

Таблица 1

Table 1

Порода Древесины| Breed wood Плотность древесины, кг/м3| Wood density, kg/m3 Удельный расход тепла на оттаивание древесины, g, (кДж/м3) при ТемпературевоздухавоС| Specific heat consumption for wood thawing, g, (kJ/m3) at air temperature in °C Плотность древесины, Pw, кг/м3| Density Коэффициент температeро-проводности (а10-7) в м2/с при удельной теплоемкости (с) в кДж/кгоС| Thermal diffusivity (a10-7) in m2/s at specific heat capacity (s) in kJ/kg°C

Рб Ро Pw -10 -15 -20 of wood, pw, kg/m3 2,27 2,22 1,95

Ель|Spruce 365 480 710 73586 81112 85109 710 2,55 2,60 2,96

OCTm|Aspen 400 465 687 78575 85857 89773 687 2,63 2,69 3,06

Сосна^^ 415 480 710 81459 88985 93032 710 2,55 2,60 2,96

Oльха|Alder 430 495 732 84320 92080 96252 732 2,50 2,53 2,88

Береза|Birch 520 620 893 102145 111611 116701 893 2,02 2,07 2,36

Лиственница^атЛ 540 635 915 105794 115493 120708 915 1,98 2,02 2,30

Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

Подставляя величину (а) во второе слагаемое формулы 1 получим продолжительность прогрева древесина, с:

„ о,о9бв2, г £ (

12.00 D.S0 1L0O 10 50 10.00 3S0 9.00

а.во 8.00 1.50 1Я0

6 .so

б.00

&so

500 4-50

аоо

Пользуясь этой формулой, для примера, определим продолжительность прогрева древесины

и -

\1 -я

II ||

&S

So

X я

I

Температура воздуха. °С| Air temperature, "С

Рис. 2. Зависимость продолжительности выдержки древесиныв бассейне (Т) от температуры воздуха (tx) при температуре воды в бассейне 60°C при цвете линий: синий (с квадратами) - береза; оранжевый - осина; серый - сосна; желтый - ольха; синий (с точками)- ель; зеленый - лиственница. Figure 2. The dependence of the duration of exposure of wood in the pool (T) on the air temperature (tx) at a water temperature in the pool of 60 °C with the color of the lines: blue (with squares);orange - aspen; gray -

pine;yellow - alder;blue(with dots) - spruce;green - larch. Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

Рис. 3. Зависимость продолжительности выдержки древесины в бассейне (Т) от температуры воздуха (k) при температуре воды в бассейне 75 °C при цвете линий: синий (с квадратами) - береза; оранжевый - осина; серый - сосна; желтый - ольха; синий (с точками) - ель; зеленый - лиственница Figure 3. Dependence of the duration of exposure of wood in the pool (T) on the air temperature (tx) at a water temperature in the pool of 75 °C with the color of the lines: blue (with squares) - birch;orange - aspen;gray - pine;

yellow - alder;blue (with dots) - spruce;green - larch Источник: собственные результаты авторов Source: author's results

10.00 -12.50 -15.00 17.50 -20.00

Температура воздуха. °С; Air temperature. °С

Рис. 4. Зависимость продолжительности выдержки древесины в бассейне (Т) от температуры воздуха (k) при температуре воды в бассейне 80 °C при цвете линий: синий (с квадратами) - береза; оранжевый - осина; серый - сосна; желтый - ольха; синий (с точками) - ель; зеленый - лиственница Figure 4. Dependence of the duration of wood exposure in the pool (T) on the air temperature (tx) at a water temperature in the pool of 80 °C with the color of the lines: blue (with squares) - birch;orange - aspen;gray -

pine;yellow - alder;blue (with dots) - spruce;green - larch Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

диаметром 26 см до температуры 20°С на поверхности карандаша диаметром 6 см в бассейне с температурой 60, 70 и 80°С (рис. 2-7).

Так, например, для древесины березы при температуре воды в бассейне 60°С величина

0,096 х _ _ г 60

Тп = ___ 0,262 -107 -lg[-

2,02

6

60 - 20

= 1,67 ч

Сумма значений Т0 и Тппозволит определить продолжительность выдержки (Т) в бассейне.

Результаты показывают, что снижение температуры воздуха и температуры воды в бассейне увеличивают продолжительность выдержки древесины в бассейне. Графические зависимости рис. 2 -4показывают, что снижение температуры воздуха приводит к увеличению продолжительности выдержки. Наибольшая продолжительность выдержки необходима для таких пород древесины как лиственница и береза. Для этих пород древесины снижение температуры воздуха на 1оСприводит к увеличению продолжительности выдержки в бассейне с температурой 60°Ссоответственно на 0,24 и0,26 ч.

При температуре воды в бассейне 70°С приводит уже к меньшему изменению продолжительности выдержки (на 0,085 и 0,083ч соответственно), а при температуре воды в бассейне 80°С приводит еще к меньшему изменению продолжительности выдержки (на 0,071 и 0,067ч соответственно). Следовательно, основной прогрев древесины происходит при температуре воды в бассейне60°С, когда происходит оттаивание древесины. После этого продолжительность прогрева древесины до температуры 20°С на поверхности карандаша существенно снижается, особенно при температуре воды в бассейне 80 °С.

Анализ представленных на рис. 2-8 графических зависимостей показал, что чем выше плотность древесины, тем дольше продолжительность ее прогрева в бассейне. Так, наибольшую продолжительность прогрева требует береза или лиственница с плотностями 620-635 кг/м3,затем по убывающей - ольха, сосна или ель, а затем осина.

"PI

ha SS 70 75 SO

Температура вонуха. °C| Air temperature. °C

Рис. 5. Зависимость продолжительности выдержки древесины в бассейне (Т) от температуры воды в бассейне (t) при температуре воздуха -10°C при цвете линий: синий (с квадратами) — береза; оранжевый — осина; серый — сосна; желтый — ольха; синий (с точками) — ель; зеленый — лиственница Figure 5. Dependence of the duration of wood exposure in the pool (T) on the water temperature in the pool (t) at an air temperature of -10 °C with the color of the lines: blue (with squares) - birch; orange - aspen;gray - pine; yellow -

alder;blue (with dots) - spruce;green — larch Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

з.н

60 го frw» row} 7S.ro рода

Температура амлуха, t| Air temjieiature, "С

Рис. 6. Зависимость продолжительности выдержки древесины в бассейне (Т) от температуры воды в бассейне (t) при температуре воздуха -15°C при цвете линий: синий (с квадратами) — береза; оранжевый — осина; серый — сосна; желтый — ольха; синий (с точками) — ель; зеленый — лиственница Figure 6. Dependence of the duration of wood exposure in the pool (T) on the water temperature in the pool (t) at an air temperature of -15 °C with the color of the lines: blue (with squares) - birch;orange - aspen;gray - pine;yellow -

alder;blue (with dots) - spruce;green — larch Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

G im

6000 !>SIt: 70.00 75.00 SO со

Температура возлуха. Air teniperahire, ^С

Рис. 7. Зависимость продолжительности выдержки древесины в бассейне (Т) от температуры воды в бассейне (t) при температуре воздуха -20°C при цвете линий: синий (с квадратами) - береза; оранжевый

- осина; серый - сосна; желтый - ольха; синий (с точками) - ель; зеленый - лиственница Figure 7. Dependence of the duration of wood exposure in the pool (T) on the water temperature in the pool (t) at an air temperature of -20 °C with the color of the lines: blue (with squares) - birch;orange - aspen;gray -pine;yellow - alder;blue (with dots) - spruce;green - larch Источник: собственные результаты авторов Source: author's results

- 20-

- 15-

& JD

^ I

-10-

-1-

10

Длительность, ч | Duration, h

r~ 11

12

8

ANOVA table SS DF MS F (DFn, DFd) P value

Treatment (between columns) 28.96 2 14.48 F (2, 21) = 203.9 P<0.0001

Residual (within columns) 1.491 21 0.07101

Total 30.45 23

Рис. 8. Экспериментальная продолжительность выдержки древесины березы в закрытом бассейне при температуре воды в бассейне 60 °С в зависимости от температуры воздуха. Знаком **** обозначен уровень значимости (p< 0.0001) различий между средними значениями длительности по критерию Тьюки Figure 8. The experimental duration of exposure of birch wood in an indoor pool at a pool water temperature of 60 °C, depending on the air temperature. The sign **** indicates the significance level (p < 0.0001) of the differences

between the average duration values with Tukey's criteria Источник: собственные результаты авторов Source: author'sresults

Выводы 2. Использование теоретических зависимо-

, _ стей на этапе планирования технологического про-

1. Длительность оттаивания и прогрева древе-

цесса ГТО древесины при производстве фанеры

сины для получения лущеного шпона статистически

позволит работникам предприятий иметь готовые

значимо (p< 0.0001) зависит от внешних температур-

значения выдержки древесины разных пород в водных условии. Так, для древесины березы длительном бассейне в зависимости от температуры возду-

ность ГТО при фиксированной температуре в закры-

ха (особенно в зимний период) и температуры воды

том бассейне на уровне 60 C составит 8,900 ± 0,009;

в бассейне.

9,601 ± 0,093; 11,500 ± 0,089 ч для начальной температуры воздуха (-10, -15, -20 °C) соответственно.

Список литературы

1. Erchiqui, F., Amorri, N. Heating time simulation for frozen Canadian wood species by 3D hybrid finite element enthalpy: aspen, white birch, yellow birch and sugar maple. Eur. J. Wood Prod. 80, 159—168 (2022). https://doi.org/10.1007/s00107-021-01749-4

2. Mederski, P.S., Schweier, J., Buka, A.et al. Mechanised Harvesting of Broadleaved Tree Species in Europe.CurrForestryRep (2022). https://doi.org/10.1007/s40725-021-00154-7

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

3. Araminiene, V., Dinca, L., Varnagiryte—Kabasinskiene, I. et al. Growth and chemical composition of silver birch: Comparative study between Lithuania and Romania. J. For. Res 32, 2111—2120 (2021). https://doi.org/10.1007/s11676-020-01231-6

4. Sokolova, E.G., Rusakov, D.S., Chubinsky, A.N. et al. A Study of the Properties of Melamine—Carbamide— Formaldehyde Resins Modified with Lignosulphonates. Polym. Sci. Ser. D 14, 508—512 (2021). https://doi.org/10.1134/S1995421221040213

5. Wang, J., Cao, X. & Liu, H. A review of the long-term effects of humidity on the mechanical properties of wood and wood-based products. Eur. J. WoodProd. 79, 245—259 (2021). https://doi.org/10.1007/s00107-020-01623-9

6. Etuk, S.E., Agbasi, O.E. & Robert, U.W. Investigation of heat transfer and mechanical properties of Saccharum officinarum leaf board. Int J Energ Water Res 6, 95—102 (2022). https://doi.org/10.1007/s42108-021-00123-7.

7. Ermilova A.I. Comparative studies of polymer materials for special pipes. 2017Plastics, No. 11-12, pp. 48-51

8. Amiraslanova M.N. Synthesis of nitrogen-containing phenol-formaldehyde oligomers grafted with vegetable oils. Plastics, 2017.No. 3-4, pp. 28-32

9. Lim DYS, Seo M-J, Yoo JC Optical temperature control unit and convolutional neural network for colorimetric detection of loop-mediated isothermal amplification on a lab-on-a-disc platform. Sensors 19(14):3207. (2019) https://doi.org/10.3390/s19143207

10. Wang, J., Cao, X. & Liu, H. A review of the long-term effects of humidity on the mechanical properties of wood and wood-based products. Eur. J. WoodProd.79, 245—259 (2021). https://doi.org/10.1007/s00107-020-01623-9

11. Khattabi, A., Steinhagen, P. Analysis of transient nonlinear heat conduction in wood using finite-difference solutions.HolzalsRoh-und Werkstoff51,272—278 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02629373

12. Annasabi Z, Erchiqui F. 3D hybrid finite elements for anisotropic heat conduction in a multimaterial with multiple orientations of the thermal conductivity tensors. Int J Heat Mass Transf. (2020) https://doi.org/10.1016/j .ijheatmasstransfer.2020.119795

13. Erchiqui, F., Amorri, N. Heating time simulation for frozen Canadian wood species by 3D hybrid finite element enthalpy: aspen, white birch, yellow birch and sugar maple. Eur. J. Wood Prod.80, 159—168 (2022). https://doi.org/10.1007/s00107-021-01749-4

14. Denaud L, Bleron L, Ratle A, Marchal R Online control of wood peeling process: acoustical and vibratory measurements of lathe checks frequency. Ann For Sci 64:569—575(2007).https://doi.org/10.1051/forest:2007034

15. Denaud LE, Bleron L, Eyma F, Marchal R Wood peeling process monitoring: a comparison of signal processing methods to estimate veneer average lathe check frequency. Eur J Wood Prod 70:253-261. (2012) https://doi.org/10.1007/s00107-011-0549-8/

16. ГазизовА.М., КузнецоваО.В., ГарбовскийД.А.Пути улучшения подготовки сырья для получения шпонаСистемы. Методы. Технологии. 2018. №3(39). С. 88-91.

17. Johannes Reiner, Sergio Orellana Pizarro, Kenny Hadi, Darren Narain, Peng Zhang, Matt Jennings, Mahbu-beSubhani,Damage resistance and open-hole strength of thin veneer laminates: Adopting design and testing principles from fibre-reinforced polymers,Engineering Failure Analysis,Volume 143, Part A, 2023, 106880,ISSN 1350-6307,https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106880.

18. Anti Rohumaa, HeikkoKallakas, MarjaMaetalu, NataljaSavest, JaanKers,The effect of surface properties on bond strength of birch, black alder, grey alder and aspen veneers,International Journal of Adhesion and Adhe-sives,Volume 110, 2021,102945,ISSN 0143-7496,https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2021.102945.

19. Gilbert B. P. et al. Perpendicular to grain and shear mechanical properties of veneer-based elements glued from single veneer sheets recovered from three species of juvenile subtropical hardwood plantation logs //European Journal of Wood and Wood Products. - 2018. - Т. 76. - №. 6. - С. 1637-1652.

20. Wang, T. In-plane mechanical properties of birch plywood / T. Wang, Y. Wang, R. Crocetti, M. Walinder // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 340. - P. 127852. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127852.

References

1. Erchiqui, F., Amorri, N. Heating time simulation for frozen Canadian wood species by 3D hybrid finite element enthalpy: aspen, white birch, yellow birch and sugar maple. Eur. J. Wood Prod. 80, 159-168 (2022). https://doi.org/10.1007/s00107-021-01749-4

2.Mederski, P.S., Schweier, J., Buka, A. et al. Mechanised Harvesting of Broadleaved Tree Species in Europe. CurrForestryRep (2022). https://doi.org/10.1007/s40725-021-00154-7

3. Araminiene, V., Dinca, L., Varnagiryte-Kabasinskiene, I. et al. Growth and chemical composition of silver birch: Comparative study between Lithuania and Romania. J. For. Res. 32, 2111-2120 (2021). https://doi.org/10.1007/s11676-020-01231-6

4.Sokolova, E.G., Rusakov, D.S., Chubinsky, A.N. et al. A Study of the Properties of Melamine-Carbamide-Formaldehyde Resins Modified with Lignosulphonates. Polym. Sci. Ser. D 14, 508-512 (2021). https://doi.org/10.1134/S1995421221040213

5. Wang, J., Cao, X. & Liu, H. A review of the long-term effects of humidity on the mechanical properties of wood and wood-based products. Eur. J. WoodProd. 79, 245-259 (2021). https://doi.org/10.1007/s00107-020-01623-9

6. Etuk, S.E., Agbasi, O.E. & Robert, U.W. Investigation of heat transfer and mechanical properties of Saccharum officinarum leaf board. Int J Energ Water Res 6, 95-102 (2022). https://doi.org/10.1007/s42108-021-00123-7

7.Ermilova A.I. Comparative studies of polymer materials for special pipes. 2017. Plastics, No. 11-12, pp. 48-51

8.Amiraslanova M.N. Synthesis of nitrogen-containing phenol-formaldehyde oligomers grafted with vegetable oils. 2017. Plastics, No. 3-4, pp. 28-32

9. Lim DYS, Seo M-J, Yoo JC Optical temperature control unit and convolutional neural network for colorimet-ric detection of loop-mediated isothermal amplification on a lab-on-a-disk platform. Sensors 19(14):3207. (2019) https://doi.org/10.3390/s19143207

10. Wang, J., Cao, X. & Liu, H. A review of the long-term effects of humidity on the mechanical properties of wood and wood-based products. Eur. J. Wood Prod. 79, 245-259 (2021). https://doi.org/10.1007/s00107-020-01623-9

11. Khattabi, A., Steinhagen, P. Analysis of transient nonlinear heat conduction in wood using finite-difference solutions. Holzals Roh-und Werkstoff51, 272-278 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02629373

12.Annasabi Z, Erchiqui F. 3D hybrid finite elements for anisotropic heat conduction in a multimaterial with multiple orientations of the thermal conductivity tensors. Int J Heat Mass Transf. (2020) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119795

13. Erchiqui, F., Amorri, N. Heating time simulation for frozen Canadian wood species by 3D hybrid finite element enthalpy: aspen, white birch, yellow birch and sugar maple. Eur. J. Wood Prod.80, 159—168 (2022). https://doi.org/10.1007/s00107-021-01749-4

14.Denaud L, Bleron L, Ratle A, Marchal R (2007) Online control of wood peeling process:acoustical and vibratory measurements of lathe checks frequency. Ann ForSci 64:569—575. https://doi.org/10.1051/forest:2007034

15.Denaud LE, Bleron L, Eyma F, Marchal R (2012) Wood peeling process monitoring: a comparison of signal processing methods to estimate veneer average lathe check frequency. Eur J Wood Prod 70:253—261. https://doi.org/10.1007/s00107-011-0549-8/

16. Gazizov A.M., Kuznetsova O.V., Garbovsky D.A. Ways to improve the preparation of raw materials for obtaining veneer Systems. Methods. Technologies. 2018. No. 3 (39). pp. 88-91.

17. Johannes Reiner, Sergio Orellana Pizarro, Kenny Hadi, Darren Narain, Peng Zhang, Matt Jennings, Mahbu-beSubhani,Damage resistance and open-hole strength of thin veneer laminates: Adopting design and testing principles from fibre-reinforced polymers, Engineering Failure Analysis, Volume 143, Part A, 2023, 106880,ISSN 1350-6307,https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106880.

18. Anti Rohumaa, HeikkoKallakas, MaijaMaetalu, NataljaSavest, JaanKers,The effect of surface properties on bond strength of birch, black alder, grey alder and aspen veneers // International Journal of Adhesion and Adhesives, Volume 110, 2021,102945,ISSN 0143-7496, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2021.102945.

19. Gilbert B. P. et al. Perpendicular to grain and shear mechanical properties of veneer-based elements glued from single veneer sheets recovered from three species of juvenile subtropical hardwood plantation logs //European Journal of Wood and Wood Products. — 2018. — Т. 76. — №. 6. — С. 1637-1652.

20. Wang, T. In-plane mechanical properties of birch plywood / T. Wang, Y. Wang, R. Crocetti, M. Walinder // Construction and Building Materials. — 2022. — Vol. 340. — P. 127852. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127852.

Сведения об авторах

Разиньков Егор Михайлович-доктор технических наук, профессор кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф.Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, 394087, e-mail: rasinkov50@mail.ru.

Ищенко Татьяна Леонидовна — кандидат технических наук, доцент кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф.Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, 394087, e-mail: tl_ischenko@mail.ru.

Трофимов Сергей Петрович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и дизайна изделий из древесиныУчреждение образования "Белорусский государственный технологический университет", ул. Свердлова, 13а, г. Минск, 220006, e-mail: tspx46@gmail.ru

Information about the authors

Egor M. Razinkov — Doctor of Engineering, professor of department of mechanical technology of wood,Voronezh State University of Forestry and Technologies name after G. F. Morozov", Timiryazeva str., 8, Voronezh, 394087,e-mail: rasinkov50@mail.ru

Tatiana L. Ishchenko - Candidate of Technical Sciences, associate professor of department of mechanical technology of wood, Voronezh State University of Forestry and Technologies name after G. F. Morozov", Timiryazeva str., 8, Voronezh, 394087, e-mail: tl_ischenko@mail.ru

Sergey P. Trofmov - Candidate of Technical Sciences, associate professor of department of technology and design of wood Products Educational Institution "Belarusian State Technological University", Sverdlova str., 13a, Minsk, 220006, e-mail: tspx46@gmail.ru

И - Для контактов / Corresponding author

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.