CC BY
11
5. ШФОРМАЦШЙШ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ1
УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей, д-р техн. наук; доц. Я.Ф. Кулешник,
канд. техн. наук; ст. викл. 1.А. Соколовський - НЛТУ Украши, м. nbeîe; асист Н.П. Яворська, магктр - Львiвський державний тститут новтнЫ технологш та управлшня ím. В. Чорновола
ВИКОРИСТАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ ТЕХНОЛОГ1Й ДЛЯ ВЕДЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ БУКОВИХ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В ЗА ЗМ1НОЮ ЕНТАЛЬПП СЕРЕДОВИЩА
Описано 3aKOHOMÍpHOcri змiни режимних napaMeTpiB за ïx iнтегральною величиною (ентальтею) в процесi сушiння букових пиломатерiалiв з використанням íh-формацiйниx технологш.
Prof. P.V. Biley, Assoc. prof. Ya.F. Kyleshnyk, senior teacher I.A. Sokolovskuy -
NUFWT of Ukraine, L'viv; assist. N.P. Yavorska - L'viv state institute of the newest technologies and management named after V. Chornovola
Use of information technologies for conduct of process of drying of beech saw-timbers after change of enthalpy of environment
Conformities to the law of change of regime parameters are described after their integral size (by enthalpy) in the process of drying of beech saw-timbers with the use of information technologies.
Камерне конвективне сушшня пилопродукци (пиломатер1али i заготовки) отримало найширше застосування (90...95 % вщ вЫх тишв i способiв сушшня) у промисловость Конвективш способи сушшня вiдрiзняються мiж собою за технолопчними операщями циклу сушшня, до яких належать: теп-ловологообробка матерiалу перед сушшням, промiжковi i кондицiонуючi тепловологообробки i режими сушшня. Режими сушшня е визначальним фактором штенсивност процесу i якост висушуваного матерiалу. Наведемо бiльш детальний аналiз рiзниx способiв сушiння за видом застосовуваних ре-жимiв та ïx структурою.
Широке застосування мали восьмиступеневi режими сушiння, оп-рацьованi 1.В. Кречетовим [1] на базi юнуючих теоретичних положень, експе-риментальних даних та потреб тогочасного виробництва. Восьмиступеневi режими були витюнет бiльш продуктивними шестиступеневими, як оп-рацьованi П.В. Соколовим [2]. Аналiз цих режимiв за змiною ентальпiï' (теп-ловмюту) повiтря показують на те, що вони створювались емпiрично без на-лежного врахування змiни напружено-деформiвного стану деревини в проце-сi сушшня. На основi аналiзу розвитку внутршшх напружень П.С. Серговсь-кий [3] довiв, що характерними в процес сушiння е два перiоди - коли розтя-гувальнi зусилля дшть на поверxнi матерiалу, а по^м - у внутрiшнix (цен-тральних) шарах. За вiдсутностi надiйниx експериментальних даних було введено промiжну ступшь режиму. Таким чином, останнiми затвердженими державними стандартами [ГОСТ 19773-84] та КТМ [4] стали триступеневi ре-
Науковий вкчшк, 2007, вип. 17.6
жими сушшня. Недолiком цих режимiв (при забезпеченш високо! штенсив-ностi процесу) е низька якiсть висушуваного матерiалу. Дефекти при сушiннi пиломатерiалiв з деревини твердих листяних порщ досягли бшьше 30 % [5].
К^м згаданих вище режимiв сушiння, використовувались i викорис-товуються на цей час багатоступеневi режими захiдних фiрм, безступеневi режими, розробленi Латвiйським науково-дослщним iнститутом люогоспо-дарських проблем, експериментальш осцилювальнi, переривистi та iншi режими, як мають сво! позитивш та негативнi особливостi. Але найбшьшими !х недолiками е те, що вони не враховують змiни тепловмюту сушильного се-редовища та не враховують належним чином деформiвно-напруженого стану деревини в процес сушiння. При цьому перший аспект забезпечуе енерго-ощадшсть процесу, а другий - вщповщае за якiсть сушiння при оптимальнш iнтенсивностi видалення вологи з деревини.
На пiдставi проведених авторами теоретичних дослщжень деформiв-но-напруженого стану деревини в процес сушiння iз застосуванням матема-тично! моделi розрахунку полiв вологовмiсту всерединi матерiалу, проведених авторами експериментальних дослiджень та з використанням попередшх розробок [5], створено принципово новий споЫб побудови режимiв [6].
У наведених режимах [6] для опису ентальпи в додатках Д.5.1-5.6 представлено змiну режимних параметрiв сушiння букових пиломатерiалiв рiзних товщин. За цими даними складено табл. 1.
Табл. 1. Змта ентальпи повтря
(режими за редакщею П.В. Быея, Ж.Я. Гуменюк, 1.А. Соколовського [6])
Ступшь режиму Змша вологост1, AW, % Товщина матер1алу - 81, мм
<25 25-31 32-40 41-50 51-60 61-70
Ентальтя пов1тря - Н, кДж/кг
I >40 263,27 236,32 221,39 180,50 162,23 147,23
II 40-30 301,70 270,67 254,57 205,53 184,86 168,09
III 30-25 391,88 350,68 331,61 245,92 223,8 201,36
IV 25-20 423,15 385,49 388,87 268,36 245,18 211,23
V 20-15 434,43 392,87 392,34 288,99 266,78 216,87
VI 15-10 415,63 382,28 361,71 280,48 248,43 199,46
VII <10 336,27 300,36 268,79 217,54 182,75 154,51
Ытегральне значения ентальпи - Н^-103, кДж/кг пов1тря 16,12 14,41 13,38 10,68 9,48 8,59
Для анашзу з табл. 1, видшимо фрагмент для вивчення характеру змь ни ентальпи для товщини = 40 мм, яю представлено в табл. 2. Розрахунко-ва залежшсть мае вигляд
Н = -26,7305+ 51,1976^д - 1,8718^д2 + 0,0181•Wд3. (1)
На рис. 1 показано характер змши ентальпи в процес сушшня букових пиломатерiалiв.
Характер змши ентальпи в процес сушiння за новими режимами дещо вiдрiзняеться вщ попереднiх. Пiсля досягнення вологостi Wд « 30 % тепловий потенщал середовища рiзко зростае. При середнш вологостi Wд « 20 % вш е найвищим, а по^м - спадае.
Табл. 2. Розрахунок змти ентальпи для S1=40 мм
W Д , % Н, кД ж/кг В1дхилення
факт розр абсолютне ввдносне а0= -26,7305
60 221,39 221,64 0,25 -0,11 а= 51,1976
35 254,57 249,35 5,22 2,05 а2= -1,8718
27,5 331,61 342,61 11,00 -3,32 а3= 0,0181
22,5 388,87 384,08 4,79 1,23 S2= 215,043
17,5 392,34 393,13 0,79 -0,20
12,5 361,71 356,17 5,54 1,53 Ентальтя (штеграл)
8 268,79 272,34 3,55 -1,32 13 384,10 -кДж-
кг пов1тря
-
а
-
а
н
"¡3
о с к
"¡3
л
ч я
н =
и
450,00
400,00
350,00
300,00
250,00
200,00 J
30 40
Волог1сть деревини - Wд, %
Рис. 1. Змта ентальпи в процеЫ сушшня букових пиломатерiалiв товщиною
S1=40 мм —•— факт ■ - - - - розр
Як видно з табл. 1 змша ентальпи залежно вщ товщини матер1алу мае гшербол1чний характер, а залежно вщ вологост деревини - парабол1чний. Середш штегральш значення ентальпи е найнижчими (рис. 2) серед проана-л1зованих режим1в сушшня.
Пор1вняемо граф1чно (рис. 2) штегральш значення ентальпи (Hs, кДж/кг) проанал1зованих режим1в для р1зних значень товщин пиломатер1ал1в (S1, мм). Середш штегральш значення ентальпи (для товщини S1=40 мм) використаних режим1в: за редакщею 1.В. Кречетова - Hs =17,8-103 кДж/кг; П.В. Соколова -Hs =20,6-103 кДж/кг; Brunner-Hildebrand - Hz =18,5-103 кДж/кг; П.В. Бшея -Hz = 28,5-103 кДж/кг; П.В. Бшея, Ж.Я. Гуменюк, I.A. Соколовського -Hs =13,4-103 кДж/кг. Таким чином, перш1 три типи режим1в мало вщр1зняють-ся за середшм штегральним значенням ентальпи. Режими за редакщею П.В. Бшея [5] дають змогу штенсифшувати процес сушшня, але потребують використання повггря - сушильного агента з вищим на 37 % тепловмютом.
Користуючись авторською методикою, знайдемо залежшсть ентальпи вщ товщини матер1алу (S1) та вологост деревини (W), яка для даних режим1в буде мати вигляд
2880,75 + 23,75 - Щ - 0,64 - Щ2 И=-!-^-!-. (2)
Науковий вкник, 2007, вип. 17.6
Розрахунковими залежностями (1 та 2) можна користуватися для виз-начення змши теплового потенцiала повiтря в процес сушiння букових пило-матерiалiв. З шшого боку, ентальпiя повiтря визначаеться (описуеться) вщо-мою залежнiстю, яку можна представити у змшеному вигляд^ як
фхРт
И1 = (гс). + 0,622 • [1,93 (и). + 2490]
Ра -ЩРщ
(3)
и
Л
о К
'3
Л
ч «
н X
ы
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
20
30
60
70
40 50
Товщина матер1ала - 81, мм
—ф— режими за редакщею 1.В.Кречетова —■— режими за редакщею П.В.Соколова ---А-- - режими Бгцппег-БНёеЬгапё —•— режими за редакщею П.В.Бшея
—ж— режими за редакщею П.В.Бшея, Ж.Я.Гуменюк, 1.А.Соколовського Рис. 2.1нтегральне значення ентальпи — Н^
Порiвнявши лiву i праву сторони рiвнянь (2) та (3), отримаемо загаль-не розрахункове рiвняння
2880,75 + 23,75 • Щ - 0,64 • Ж? л [л , (Рт
0,63
■ = (с). + 0,622 • [1,93 (с). + 2490]
Ра -(Рщ
(4)
яке поеднуе режимш параметри середовища (1;с, () та характеристику матерь ала Б1) в процес сушiння букових пиломатерiалiв.
Тиск насичення сухо! пари визначаеться за вщомою формулою
Рн = 640,4 • ехр
/17,25 • 1сл V 238 + ^ у
Па.
(5)
Формула (5) е справедливою для дiапазону температури середовища вщ 0 до 90 °С.
Висновки
1. Вперше складено методику аналiзу режимiв сушшня за використан-ням теплового потенщалу середовища (повiтря), згiдно з якою для дшчих ре-
жимiв сушшня пиломатерiалiв знайдено iнтегральнi значення ентальпи (теплов-мюту) залежно вiд вологост деревини i товщини матерiалу. Уточнено методику витрат розрахунку теплоти i повiтря на процес сyшiння i визначено середне значення ексерги (nQ=0,14) одного кшограма циркyляцiйного повггря в камерi
2. Iдентифiковано закономiрностi змiни режимних параметрiв за ix ш-тегральною величиною - ентальшею в процесi сyшiння букових пиломатерь алiв у виглядi фyнкцiональноi залежност Hi=f(Wi, S1). Залежностi апроксимо-вано за методом середшх та методом найменших квадратiв. Отримано загаль-не розрахункове рiвняння, яке поеднуе режимш параметри середовища (температуру (tc), вiдноснy вологiсть (ф)) та характеристику матерiалy (вологiсть (Wi), товщину (S1)) в процесi сyшiння букових пиломатерiалiв. За величиною змiни ентальпи, де 12«11 та вологовмiстy (d2) можна визначати питомi витрати теплоти на випаровування 1 кг вологи.
Лгтература
1. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 432 с.
2. Соколов П.В. Сушка древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1968. - 360 с.
3. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.
4. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. -Архангельск.: ЦНИИМОД, 1985. - 143 с.
5. Билей П.В. Сушка древесины твердых лиственных пород. - M.: Экология, 1992. -
224 с.
6. Бшей П.В., Гуменюк Ж.Я., Соколовський I.A. Споаб сушшня деревини// Деклара-щйний патент на винахвд. Бюл. № 12 ввд 15.12.2003 F26B3/00, № 2003021463.
УДК 517.945 Доц. В.П. Карашецький, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. nbsis
КУБАТУРН1 ФОРМУЛИ ЧИСЕЛЬНОГО 1НТЕГРУВАННЯ ЗА ОБ'СМОМ ТЕТРАЕДРА НА ОСНОВ1 1НТЕРПОЛЯЦ1ЙНИХ
ПОВНИХ ПОЛ1НОМ1В
Отримаш кубатурш формули чисельного штегрування за об'емом тетраедра на 0CH0Bi штерполяцшних повних полiномiв для лагражевого тетраедра першого, другого, третього i четвертого порядкiв.
Ключов1 слова: кубатурна формула, лагранжевий тетраедр, симплекснi координати.
Assoc. prof. V.P. Karashetskyy-NUFWTof Ukraine, L'viv
Cubature formulas for numerical integration through tetrahedron volume
with full interpolation polynomials
Cubature formulas for numerical integration through tetrahedron volume were obtained with full interpolation polynomials for LaGrange tetrahedron of the first, second, third and fourth orders.
Keywords: cubature formula, LaGrange tetrahedron, natural coordinators. Розглянемо задачу обчислення штегралу
y, z)dv, (1)
Vm
