2.3. Определение плотности древесины на сплаве

Цель работы. Изучить способы определения плотности древесины, поступающей в сплав.

Общие сведения. Плотность влажной древесины, поступающей в сплав, выражается отношением массы образца при любой влажности W к его объему при той же влажности [9]

. (2.24)

На сплаве увлажнение сухой древесины приводит к увеличению массы образца. При этом повышение содержания связанной воды вызывает одновременное увеличение объема образца. Увеличение содержания свободной воды отражается только на массе образца. Зависимости между плотностью влажной древесины и плотностью сухой древесины имеют вид:

при W < 30 %; (2.25)

при 30 %, (2.26)

где W – влажность древесины, %;

– коэффициент объемного разбухания.

Характер зависимости плотности древесины от ее влажности иллюстрирует рис. 2.7.

На практике для определения плотности древесины перед пуском ее в сплав берется от 15 пробных стволов по одному отрезку в коре из нижней части ствола на расстоянии 0,3…0,75 м от комля. Длина исследуемого отрезка составляет 0,4…0,5 м. Для определения плотности древесины исследуемого отрезка применяют три способа: геометрический, Архимеда, гидростатический, которые приведены ниже.

Описание лабораторной установки

Для выполнения лабораторной работы заготовляется 3 опытных отрезка круглых лесоматериалов длиной 0,4 м диаметром 0,2 м разных пород древесины (сосна, береза, ель). Измеряются диаметры отрезков, их длины мерной рулеткой или таксационной вилкой. Обмеренные образцы взвешиваются на лабораторных весах. Затем образцы древесины поочередно погружаются в мерный бак с водой. По водомерному стеклу определяется объем воды, вытесняемой отрезком древесины.

Порядок выполнения работы и обработки опытных данных

1. Первый способ определения плотности древесины (геометрический):

1.1. Измерить мерной линейкой с точностью 0,001 м диаметры отрезков заготовленной древесины в верхнем и нижнем срезе по двум взаимно перпендикулярным направлениям и и вычислить средние .

1.2. Дважды измерить мерной рулеткой с точностью 0,001 м длину каждого отрезка и и определить .

1.3. Определить геометрический объем исследуемого отрезка как объем усеченного конуса , приняв .

1.4. На лабораторных весах взвесить обмеренные образцы лесоматериалов с точностью 0,001 кг.

1.5. Результаты замеров занести в табл. 2.7 и определить плотность древесины исследуемых образцов .

Таблица 2.7

Опытные данные для определения плотности древесины геометрическим способом

№ опыта

Диаметры, м

Длина, м

V1, м3

G1, Н

m1, кг

1, кг/м3

Примечание

1

2

ср

1

2

3

2. Второй способ определения плотности древесины (Архимеда):

2.1. Образцы древесины поочередно с помощью затопителя погрузить в мерный бак с водой. При этом по водомерному стеклу пьезометра следует измерить уровень воды до погружения и после погружения образцов. Вычислить превышение уровня воды погружения древесины .

2.2. Определить превышение уровня воды погружения затопителя .

2.3. Вычислить объем воды, вытесненной отрезком древесины .

2.4. На лабораторных весах взвешиванием определить массу отрезков .

2.5. Результаты замеров и вычислений занести в табл. 2.8 и определить плотность древесины исследуемых образцов .

Таблица 2.8

Опытные данные определения плотности древесины способом Архимеда

№ опыта

Затопитель

Затопитель с древесиной

 h-hм

S, м2

V2, м3

G2, Н

т2, кг

2, кг/м3

, м

, м

 , м

, м

, м

 h, м

1

2

3

3. Третий способ определения плотности древесины (гидростатический):

Значение плотности исследуемых отрезков устанавливается по относительной осадке образца, свободно плавающего в воде в вертикальном положении. Для этого необходимо подобрать отрезки круглых лесоматериалов, у которых торцовые срезы перпендикулярны продольной оси.

3.1. Исследуемый отрезок длиною l поместить в мерный бак с водой и дважды измерить высоту его надводной части: сначала при погружении в воду вершиной , а затем – комлем . Высоту надводной части отрезка измерить мерной линейкой с точностью до 1 мм в двух противоположных точках торцового среза.

3.2. Аналогично измерить мерной рулеткой полную длину отрезка l₁ и l₂ и вычислить среднюю .

3.3. Результаты замеров и вычислений занести в табл. 2.9 и определить плотность древесины

, (2.27)

где – плотность воды, кг/м³.

Средняя высота надводной части отрезка древесины, погруженной в воду вершиной, а затем комлевой частью, равна:

; (2.28)

. (2.29)

Таблица 2.9