CC BY
15
Нацюнальний лкотехшчний ушверситет Украши
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 674.047 Проф. П.В. Бтей1, д-р техн. наук;
тж. €.П. Кунинець2; астр. А.М. Комбаров1
ВПЛИВ РЕЖИМНИХ ПАРАМЕТР1В СУШ1ННЯ НА ПОКАЗНИКИ ЯКОСТ1 СУХИХ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В I ЗАГОТОВОК
За допомогою кшетичних napaMeTpiB розглянуто вплив режимних napaMeTpiB процесу сушiння на показники якост сухих пиломатерiалiв i заготовок. Отримано критерiальну залежнiсть, за якою можна визначити вплив режимних i кiнематичних параметрiв на процес сушшня.
Ключовг слова: параметри, режим, сушшня, пиломатерiали, заготовки, температура, рiвноважна вологiсть, деревина, показники якосп, кiнетика процесу.
Вступ. Режимш параметри процесу сушшня пиломатер1ал1в i заготовок вибирають залежно в1д породи деревини, поперечного перетину матер1алу, його призначення та техшчно! спроможносп сушильно! камери здшснити заданий режим. € р1зш способи вибору режимних параметр1в. Розглянемо процес сушшня пиломатер1ал1в (заготовок) у конвективних сушильних камерах перюднчно! ди, mi на цей час набули найширшого застосування у деревооб-робнш промисловосп. Режими сушшня в таких камерах використовують низь-котемпературш, з температурою сушильного середовища нижче за 100 °С.
Найбшьше застосування мали таю режими, де задана температура (tc) та вщносна волопсть (ф) середовища, в основному, вологого (атмосферного) повггря. Техшчно вщносну волопсть повпря (ф) визначали за таблицею, де вказана психрометрична р1зниця (At = tc - tM) i температура сухого термометра (tc). Таким чином, система автоматичного контролю (САК) передбачала застосування тдключення за р1зними схемами двох або трьох термометр1в залежно вщ схеми. Найбшьш масово в сушильнш техшщ використовують термометри опору (типу ТСМ або ТСП) або термопари (типу ТХК або ТППр). Бшьш точними е термометри опору типу ТСП та термопари типу ТППр, де використовують платину та ii сплав з род1ем, але вони е значно до-рожчими за мщш термометри опору або хромель-копелев1 термопари.
Очевидно, ця причина вщнрала важливу роль у замш способу контролю за режимними параметрами середовища в процеш сушшня - на контроль температури середовища (tc) та р1вноважно! вологосп деревини (Wp) (вщомо, що Wp= f(ta ф). Чутливим елементом тут е пгроскошчний матер1ал, так звана "ерзац-деревина". Ведення процесу сушшня за температурою середовища (tc) та р1вноважною волопстю (Wp) мае, кр1м того, низку технолопч-них переваг, що забезпечують високу яюсть висушеного матер1алу.
1 НЛТУ Украши, м. Льв1в;
2 "Ено-меблГ', м. Льв1в
80
Збiрник наyково-технiчних праць
Науковий вкник 11.1ТУ Укра'1'ни. - 2012. - Вип. 22.2
Однак безпосередньо визначити вплив режимних napaMeTpiB процесу сушшня на яюсть сухих пиломатерiалiв (заготовок) немае можливостi. KepiB-ними техшчними матepiалами (КТМ) з технологи камерного сушшня пило-матepiалiв визначено чотири показники якосп сушiння:
а) вщповщшсть середньо! вологостi висушених пиломатepiалiв (заготовок) в штабeлi заданiй юнцевш вологостi - WK, %;
б) величина вдаилень вологостi окремих пиломатepiалiв або заготовок вiд середньо! кшцево! вологостi - AWK, %;
в) перепад вологосп по товщинi пиломатepiалiв або заготовок - A Ws, %;
г) величина залишкових напружень у висушених пиломатepiалах -fa, %. Дефекти сушiння вiднeсeно до споживчих властивостей деревини, як
визначають, зазвичай, вiзуально - це змша кольору деревини, випадання суч-юв i виплавляння смоли, наявнiсть трщин та пожолоблення пиломатepiалiв (якi, зазвичай, не допускаються за регламентом сушшня).
Назван вище показники якостi сушшня формуються юнетичними параметрами процесу сушшня i швидкiстю сушiння (dW/dT), величиною коефь цiентiв сушiння (K), вологообм^ (в) та вологопpовiдностi (а). Кшетичш па-раметри визначають експериментальним шляхом з кривих сушiння або з кар-ток облiку процесу сушшня, за формулами:
а) коефщент сушшня - К
K =Т[Ln(W„ - Wp)-Ln(WK- Wp)], 1/с (1)
де: т - тpивалiсть сушшня, с; Wn, WK, Wp - вщповщно, початкова, кiнцeва та piвноважна вологiсть деревини, % абс.
б) швидюсть сушiння за виразом dW/dT, тобто змша вологосп за певний про]шжок часу;
в) коeфiцiент вологообмшну - в
dW
в = R / (Wnoe - Wp), м/с (2)
dz
де: R - половина товщини матepiалу, м; Wnoe, Wp - вiдповiдно, поверхнева та piвноважна вологiсть матepiалу, % абс.
г) коефщент вологопpовiдностi - а'
а = R—/dW, М2/С (3)
dr dx
де dW/dx - перепад (гpадiент) вологосп по товщинi матepiала, %/м.
До кiнeтичних паpамeтpiв процесу сушшня можна також вщнести ма-сообмшний кpитepiй тpiщиноутвоpeння Kipпiчова - (Kim)
Kim = R2—/ (aW max) (4)
dr
де Wmax - максимальна вологiсть матepiалу в даний момент сушiння, % абс.
Аналiз залежностей (1...4) дае змогу наближено визначити вплив ю-нетичних паpамeтpiв процесу сушiння на яюсть висушених пиломатepiалiв (заготовок). Так, юнцева вологiсть (Wk, %) матepiалу можна визначити з ви-
3. Технология та устаткування лiсовиробничого комплексу 81
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
разу (1), коли вщома тривалiсть сушiння - т, та режим сушiння за рiвноваж-ною вологiстю (Шр). Однак величина рiвноважноl вологостi змiнюeться про-тягом всього процесу сушшня, тому розрахунок за виразом (1) необхщно проводити для кожно! ступенi режиму окремо. Тривалють сушiння у цьому випадку визначають за сумою тривалосп окремих ступеней режимiв сушш-ня. Вщхилення вологостi окремих пиломатерiалiв (заготовок) вщ середньо! кшцево! вологостi (ЛШк, %) залежить вiд iнтенсивностi сушiння в рiзних зонах сушильно! камери, на що можуть впливати рiзнi умови вологообмiну ма-терiалу з середовищем i вологоперенесення в середиш матерiалу, рiвномiр-нiсть розподшу швидкостi циркуляцп повiтря та температурно-вологюного поля в сушильнiй камер^ рiзна початкова вологiсть матерiалу. Перепад воло-гостi по товщинi матерiалу (ЛШХ, %) також залежить вiд штенсивносп сушшня, дотримання технологiчного регламенту та якост проведення кондинщ-онувально! тепловологооброблення та необхщно! витримки пиломатерiалiв (заготовок) пiсля сушiння. Величина залишкових напружень висушених пи-ломатерiалiв (/а, %) залежить вiд дотримання технолопчного регламенту про-тягом всього процесу сушшня, проведених промiжкових та кондинцюнуваль-но! тепловологооброблення i витримки матерiалу пiсля сушiння.
Вплив режимних параметрiв процесу сушiння на показники якосп сухих пиломатерiалiв (заготовок) можна визначити за функцюнальною залеж-нютю, де включено також кiнетичнi параметри процесу сушшня, яка мае та-кий вигляд:
[Р ] = Г
п dW dW ,тт ТТ7 ч л п , в,—,—, (( - Шр ),т, Я,Л, гс dт dx
(5)
Вираз (5) доцшьно представити критерiальною залежнiстю мiж масо-обмiнним критерiем Нуссельта (Ыи) та масообмiнним критерiем Фур'е (Ро) i критерiем Рейнольса (Яе)
Ыи= Л(Ро)"(Ке)т (6)
або ^^^ = Л^ ^ЯТ ]" , О
де: V- кшематична в'язюсть повггря, и=А}с, ф), м2/с Л - швидкiсть циркуляцп процесу сушшня, м/с; Ь - товщина прокладок у штабел^ м.
Наприклад, для процесу сушiння букових пиломатерiалiв (заготовок) отримано розрахункову залежнiсть
Ыи = 5,61 • 106 (Ро')-0,77Ке-1,5з (8)
Значення масообмшного критерiю Нуссельта перебувае в межах Ыи = 4....16.
Висновок. Таким чином, за критерiальною залежнютю (7) можна визначити комплексний вплив параметрiв (режимних i кiнематичних) на процес сушшня i якiсть висушених пиломатерiалiв i заготовок.
Л1тература
1. Бшей П.В. Сушшня за захист деревини : тдручник / П.В. Бшей, В.М. Павлюст. -Льв1в : Вид-во "Кольорове небо", 2008. - 312 с.
82 Збiрник науково-технiчних праць
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2012. - Вип. 22.2
2. Бшей П.В. Керiвнi технiчнi матерiали з технологи камерного сушшня пиломатерiалiв : наук.-практ. вид. / П.В. Бшей, 1.А. Соколовський, В.М. Павлюст, €.П. Кунинець. - Вид. 2-ге, [перероб. та доп.]. - Ужгород : Вид-во "Карпати". 2010. - 210 с.
3. Кунинець €.П. Закож^рносп впливу параметрiв процесу сушiння на якють мебле-вих заготовок з деревини бука : дис. ... канд. техн. наук. - Львiв, 2011. - 153 с.
4. Бшей П.В. Фiзичнi закож^рност впливу параметрiв середовища на процес сушшня пиломатерiалiв / П.В. Бшей, Н.Д. Довга, €.П. Кунинець // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2010. - Вип. 20.6. - С. 105-109.
Билей П.В., Кунинец Е.П., Комбаров А.М. Влияние режимных параметров сушки на показатели качества сухих пиломатериалов и заготовок
При помощи кинетических параметров рассмотрено влияние режимных параметров процесса сушки на показатели качества сухих пиломатериалов и заготовок. Получена критериальная зависимость, по которой можно определить влияние режимных и кинетических параметров на процесс сушки.
Ключевые слова: параметры, режимы, сушка, пиломатериалы, заготовки, температура, равновесная влажность, древесина, показатели качества, кинетика процесса.
Biley P.V., Kenynets E.P., Kombarov A.M. The influence of operating drying conditions on the quality indexes of dry lumber and blanks
The influence of operating conditions of the drying process has been considered by means of kinetic parameters on the indexes of quality of lumber and blanks. Criterial dependence which can be used to determine the influence of operating and kinematic conditions on the drying process has been found.
Keywords: parameters, treatment, drying, lumber, blanks, temperature, equilibrium humidity, wood, indexes of quality, kinematics process.
УДК 674.048 Доц. Ю.М. Губер, канд. техн. наук; асист. Ж.Я. Гуменюк;
Mazicmp А.К. Хтоцький - НЛТУ Украши, м. Львiв
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗМ1НИ ВСИХАННЯ ПРОПАРЕНОÏ ДЕРЕВИНИ АКАЦП
Наведено методику та результати експериментальних дослщжень змши вси-хання пропарено!' деревини акаци. Отримано математичш та графiчш залежносп повного об'емного всихання деревини акаци вщ режимних параметрiв процесу теплового оброблення.
Вступ. Пропарювання е одним 1з найпоширешших в Украш метод1в терм1чного оброблення. Так, тсля пропарювання пиломатер1али акаци, бука та дуба, спочатку сир1, втрачають 15-20 % вологосп та мають середню волопсть близько 50-60 %. Кр1м того, пропарювання дае змогу вир1вняти первин-ну р1зницю вологостей пиломатер1ал1в, а це покращуе подальше сушшня. Пропарена деревина мае кращу здатнють до мехашчного оброблення. Стан поверхш тако1 деревини тсля мехашчного оброблення буде кращим, оскшь-ки волокна деревини мають меншу тенденщю до вщновлення. Окрем1 дослщ-ники зазначають, що терм1чно оброблена деревина мае вищу стабшьнють розм1р1в, що пов'язано 1з змшою всихання та вологопоглинання.
Мета дослщження. Метою цих експериментальних дослщжень е ви-явлення впливу параметр1в процесу пропарювання на величину всихання деревини акаци (Robinia pseudoacacia).
3. Технолопя та устаткування лiсовиробничого комплексу
83
