CC BY
7
нлты
УКРЛ1НИ
wi/ган
Науковий BicHMK НЛТУ УкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40271016 Article received 13.12.2017 р. Article accepted 28.12.2017 р.
УДК 674.047:669.015.7.074(075.8)
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
1 ЁЕЗ Correspondence author I. M. Ozarkiv [email protected]
I. М. Озарюв, I. В. Петришак, I. А. Соколовський
Нацюнальний лкотехшчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
ВПЛИВ РЕЖИМ1В СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ НА ПОТЕНЦ1АЛ ВОЛОГОПРОВ1ДНОСТ1
Розглянуто роль коефщента (потенщалу) вологоперенесення деревини залежно ввд категорп режим1в сушшня пилома-тер1ал1в. Встановлено, що коефщент вологопров1дносп деревини дослщжено у роботах О. В. Ликова, Т. С. Шубша, П. Д. Лебедева, П. С. Серговського, В. А. Книша та ш. На сьогодш юнуе декшька метод1в експериментального дослщження коефщента вологопров1дност1. Бшьшють запропонованих метод1в базуються на експериментальному виявленш пошарового вологовмюту в р1зш моменти часу сушшня. Проте для процесу сушшня найбшьше тдходить метод досл1дного (експериментального) висушування волого! деревини, тому що саме умови того чи шшого дослщу ввдтворюють виробнич1 умови процесу сушшня. З огляду на це розглянуто методи визначення коефщента вологопров1дност1 безпосередньо на основ1 от-риманих результата експериментальних дослщжень. Анал1зуючи теоретичш дослщження р1зних вчених з питань теплома-соперенесення щодо метод1в визначення коефщента (потенщалу) вологопров1дност1, наведено залежтсть змши величини В = ДЯ) для р1зних температурно-волопсних параметр1в режимш сушшня. На основ1 наших експериментальних дослщжень побудовано номограму визначення середнього (штегрального) коефщента потенщалопров1дност1 для тангентального нап-ряму перемщення вологи в процеа конвективного сушшня деревних матер1алш з урахуванням режим1в сушшня.
Ключовi слова: коефщент (потенщал) вологопровдаостц б1жуча (змшна) волопсть деревини; режим сушшня; температура мокрого термометра; конвективно-рад1ацшне сушшня.
Вступ. Вщомо (Ozarkiv, 2006; Ozarkiv et al., 2014), що коефщент вологопровщносп деревини належить до И термодинам1чних властивостей, який враховуе сумар-ний потш вологи (води), що переноситься в деревиш тд д1ею град1ент1в вологосп, температури i парщаль-ного тиску. Цей коефщент е основним показником, що визначае iнтенсивнiсть перенесения вологи в деревиш у процеа сушiння.
Мета роботи - встановити вплив режимiв сушшня на потенщал вологопровщносп.
Виклад основного MaTepi&^y досл1дження. Перший метод визначення коефщента вологопровщносп базуеться на використанш рiвняння вологопровщносп (1) i графiчному методi його розв'язання, тобто W-Wp _ R + _ U - Up 3a a dU
ба зазначити, що цей метод вперше використав проф. Т. С. Шубш (Shubin, 1973) для визначення коефщента по-тенщалопров1дност1 у процеа високотемпературного сушшня. Проте побудова залежносп В=УЩ) за кривими сушшня, наведеними в робот Г. С. Шубша ^МЫп, 1973), показуе, що цифров1 значення коефщенпв по-тенщалопров1дност1, отримаш за р1внянням (1), дуже в1др1зняються в1д рекомендованих ним для розрахунку критично! вологосп (табл.).
Табл. Значення коефщента потенцiалопровiдностi за проф. Г. С. Шубшим (Ozarkiv, 2006)
В _
dW
(1)
R
R
dr У dz
Отже, побудова графiчноl залежносп В = f(R) для рiзно! змшно! вологостi деревини в другому перiодi су-шiння дае змогу отримати ам'ю (нaбiр) прямих (рис. 1), яш на осi ординат вщакають величину ОА, що дорiв-нюе 1/ au, а тангенс кута нахилу на цих прямих для не-обмежених пластин буде дорiвнювaти tg^ _ 1/3a'm. Тре-
№ з/п Параметры режиму сушшня при V=2 м/с Значення a'm • 106, см2/с
з кривими сушшня рекомендоваш
1 tc = 80 °C; tM = 33,5 °C 12,8 3,98
2 tc = 120 °C; tM = 50 °C 20,5 9,00
3 tc = 160 °C; tM = 68 °C 35,2 11,60
4 tc = 205 °C; tM = 80 °C 66,5 18,00
Анaлiз тaблицi показуе, що рекомендован для розрахунку критично! вологосп шпону цифровi значення коефщента вологопровiдностi сильно вiдрiзняються ввд дослiдних, отриманих з дослiдних кривих швидкосп сушiння. Така невiдповiднiсть мiж дослiдними i реко-
1нформащя про aBTopiB:
Озаршв 1гор Мирославович, д-р техн. наук, професор кафедри технолопй захисту навколишнього середовища, деревини,
безпеки жи^п^яльност та соцiальних комунiкацiй. Email: [email protected] Петришак 1гор Васильович, канд. техн. наук, доцент кафедри технолопй захисту навколишнього середовища, деревини,
безпеки жи^п^яльност та со^альних комушкацШ. Email: [email protected] Соколовський 1гор Андрiйович, канд. техн. наук, доцент кафедри технолопй захисту навколишнього середовища, деревини,
безпеки жи^п^яльност та со^альних комушкацШ. Email: [email protected] Цитування за ДСТУ: Озарюв I. М., Петришак I. В., Соколовський I. А. Вплив режимов сушшня деревини на потеншал
вологопровщносп. Науковий вiсник НЛТУ УкраТни. 2017. Вип. 27(10). С. 89-91. Citation APA: Ozarkiv, I. M., Petryshak, I. V., & Sokolovskyy, I. A. (2017). The Influence of Drying Modes on Moisture Transfer Potential. Scientific Bulletin of UNFU, 27(10), 89-91. https://doi.org/10.15421/40271016
мендованими значениями а'т привела проф. Г. С. Шу-бiна, на нашу думку, до висновку про рiвнiсть цифро-вих значень коефiцieтна потенщалопроввдносп для ма-сивно! деревини i шпону, отриманих за одше! темпера-тури агента сушiння (Ozarkiv, Soroka, & Hrytsiuk, 1997).
Другий метод визначення коефiцieнта потенщалоп-ровiдностi базуеться на графоаналiтичному розв'язаннi рiвняння (1)
(dW/dr) R2 (dU / dT R
* 'пов _ ^ 'пов
зввдки
3a'm
(dW / dr)meR
3am
NR 3tgф'
де тангенс кута нахилу прямо! для залежносп WK
становить
tgф =
Wkp - Wn
R
(2)
(3) =AR)
(4)
Рис. 1. Залежшсть B -
U-U
p
(dU / dz)R шiння Г. С. Шубша (Shubin, 1973)
, побудована за кривими су-
Аналiз дослщжень змiни вологостi рiзних порiд деревини ввд часу сушiння показав, що:
1) за постшно! температури мокрого термометра у проце-с конвективного сушшня деревини тангенс кута нахилу прямих збер1гаеться також для р1зно! змшно! воло-гост в перюд1 падаючо! швидкоста, тобто коефщент потенщалопровщност не залежить вщ температури сухого термометра \ вологост (таку постшшсть коефь щента а'т у другому перюд1 суш1ння можна пояснити сумарним впливом температури \ вологост матер1алу, адже в перюд1 спадаючо! швидкост сушшня в м1ру зменшення вологост деревини температура поверхш !! безперервно тдвищуеться, тобто за одночасно! змши температури \ вологост матер1алу коефщент потенщ-алопровщност практично залишаеться величиною пос-тшною);
2) тдвищення температури мокрого термометра за постшно! температури агента суш1ння tc приводить до зменшення тангенса кута нахилу прямих В=ДЛ) як наслщок, тдвищуе коефщент потенщалопровщност матер1алу;
3) режими сушшня тд час конвективно-рад1ацшного способу тдведення теплоти, яю тдвищують температуру деревини в перюд1 постшно! швидкост сушшня (особливо для шпону), також приводять до зменшення тангенса нахилу прямих В=^К), тобто тдвищують коефь щент а'т ;
4) коефщент потенщалопров1дност1 у процем конвективного [ конвективно-рад1ацшного суш1ння не залежить вщ способу [ режиму сушшня [ для одше!, окремо взято! породи, однозначно визначаеться температурою повер-хн матер1алу в перюд1 постшно! швидкост суш1ння.
У роботi (Ozarkiv, 2006) тд час оброблення резуль-тапв власних дослiджень у середовищi вологого повгг-ря i перегрио! пари (агенпв сушiння) в межах змши температури матерiалу вiд 60 до 100 °С, тобто, коли пе-ренесення вологи здiйснюеться не лише у виглядi рвди-ни тд дiею капiлярного потенталу i молекулярно! ди-фузи, але й у виглядi пари за рахунок молярного пере-несення, отримано рiвняння для коефщента потенць алопровiдностi (см2/с) виду
= 23,5 -10-8
1 + ^
sin^
На рис. 1 наведено залежшсть величини В=/(Я) для рiзних порiд деревини у процес конвективного сушшня, з яко! видно, що ця залежшсть мае лшшний характер.
(5)
,273) У400) У 100 8т90" '' де: Тм - температура мокрого термометра, К; Vпр - об'ем серцевинних промешв: для сосни - Vпр - 6 %, вшьхи -5 %, берези - 11 %, клена - 15 %, бука - 35 %, дуба -25 %; рб - базова густина деревини, кг/м3; в - кут, утво-рений дотичною до рiчного к1льця i нормаллю, прове-деною до зовшшньо! пластi посередиш ширини И (для радiального потоку в = 90°С, а для тангентального - в = 0 °С).
На рис. 2 наведено номограму для визначення се-реднього коефщента вологопровiдностi деревини для тангентального потоку вологи, тобто коли вираз
Рис. 2. Номограма для визначення середнього коефщента по-тенцiалопровiдностi для тангентального потоку вологи
Висновок. За результатами математичного оброблення експериментальних даних наших дослвджень по-будовано номограму для визначення середнього коефь щента потенцiалопровiдностi для тангентального нап-ряму перенесення потоку вологи. Запропоноваш мето-
m
3.9
ди визначення потенщалу (коефiцieнта) вологопровщ-носп дають змогу спрогнозувати iнтенсивнiсть сушшня залежно вiд категори режиму сушшня та вщтворити в експериментальних дослщженнях виробничi умови процесу сушiння.
Перелш використаних джерел
Ozarkiv, I. M. (2006). Naukovo-tekhnichni osnovy konvektyvno-radi-atsiinoho sushinnia derevyny. Lviv: UkrDLTU. 35 p. [in Ukrainian].
Ozarkiv, I. M., Adamovskyi, M. H., Maksymiv, V. M. et al. (2014). Lisovyrobnychyi kompleks: tekhnolohichni aspekty. Lviv: ZUKTs. 263 p. [in Ukrainian]. Ozarkiv, I. M., Soroka, L. Ya., & Hrytsiuk, Yu. I. (1997). Osnovy aerodynamiky i teplomasoobminu: navch. posibnyk. Kyiv: Vyd-vo IZMN. 280 p. [in Ukrainian]. Shubin, G. S. (1973). Fizicheskie osnovy i raschet protcessov sushki drevesiny. Moscow: Lesnaia promyshlennost. 248 p. [in Russian].
И. М. Озаркив, И. В. Петришак, И. А. Соколовский
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ПОТЕНЦИАЛ ВЛАГОПРОВОДНОСТИ
Рассмотрено влияние коэффициента (потенциала) влагопереноса древесины в зависимости от категории режимов сушки пиломатериалов. Установлено, что коэффициент влагопереноса древесины исследован в работах О. В. Лыкова, Т. С. Шубина, П. Д. Лебедева, П. С. Серговского, В. А. Кныша и др. Следует отметить, что на сегодня, существует несколько методов экспериментального исследования коэффициента влагопереноса. Большинство предложенных методов основаны на экспериментальном измерении послойного влагосодержания в разные моменты времени сушки. Однако для процесса сушки наиболее подходит метод опытного (экспериментального) высушивания влажной древесины, потому что именно условия того или иного опыта наиболее полно отображают производственные условия процесса сушки. В связи с чем рассмотрены методы определения коэффициента влагопереноса непосредственно исходя из полученных результатов экспериментальных исследований. Анализируя теоретические исследования разных ученых в вопросах тепломассопереноса относительно методов определения коэффициента (потенциала) влагопроводности, авторами наведена зависимость изменения величины В = f(R) для разных температурно-влажностных параметров режимов сушки. На основе наших экспериментальных исследований построена номограмма определения среднего (интегрального) коэффициента потенциалопроводности для тангентального направления переноса влаги в процессе конвективной сушки древесных материалов с учетом режимов сушки.
Ключевые слова: коэффициент (потенциал) влагопроводности; бегущая (сменная) влажность древесины, режимы сушки древесины, температура влажного термометра, конвективно-радиационная сушка.
I. M. Ozarkiv, I. V. Petryshak, I. A. Sokolovskyy
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
THE INFLUENCE OF DRYING MODES ON MOISTURE TRANSFER POTENTIAL
The authors have studied the role of the moisture transfer coefficient in dependence on the category of timber drying modes. The moisture transfer coefficient is investigated in works by O. V. Lykov, T. S. Shubin, P. D. Lebedev, P. S. Sergovsky, V. A. Knysh etc. Nowadays there are several methods of experimental study of the moisture transfer coefficient. Most of the proposed methods are based on the experimental detection of layer moisture content at different times of drying. However, the method of experimental drying of wet wood suits best the drying process, as the conditions of this or that experiment can reproduce the production conditions of the drying process. Concerning the facts mentioned the methods of determining the moisture transfer coefficient directly on the basis of the results of experimental studies. When analyzing the theoretical investigations of various scientists in the field of heat and mass transfer concerning the methods for determining the moisture transfer coefficient, we describe the dependence of the variation of the value В = fR) on various temperature-humidity parameters of drying modes. The authors have constructed a nomogram for the determination of the average (integral) coefficient of potential conductivity for the tangential direction of moisture movement in the process of convective drying of timber taking into account the drying modes on the basis of the experimental research.
Keywords: moisture transfer coefficient; variable moisture content of wood; drying mode; the temperature of the wet-bulb thermometer; convective radiation drying.
