3.1 Устойчивая влажность и влагопроводность древесины

Устойчивая влажность W_у - влажность, которую приобретает древесина при длительной выдержке в воздухе определенного состояния. В зависимости от направления процесса (сорбция или десорбция) она подразделяется на устойчивую влажность сорбции W_ус, устойчивую десорбции W_уд. Устойчивая влажность измельченной древесины называется равновесной W_р.

Разность между устойчивой влажностью десорбции и сорбции называется гистерезис сорбции

W = W_уд – W_ус . (3.1)

Для пиломатериалов промышленных размеров принимают W = 2 %.

Определение устойчивой влажности древесины производят следующим образом. Вначале по заданным значениям параметров воздуха с помощью диаграммы, приведенной на рисунке 9, определяют равновесную влажность древесины. Затем по формулам (3.2) или (3.3) определяют устойчивую влажность, которую она будет приобретать древесина в процессах десорбции или сорбции ею влаги.

W_у.д. = W_р + 0,5W, (3.2)

W_у.с. = W_р – 0,5W. (3.3)

Коэффициент влагопроводности древесины а′, см²/с, характеризует интенсивность переноса влаги в древесине. Он зависит: от плотности древесины, ее температуры, структурного направления волокон и расположения в стволе (ядровая часть или заболонь). Величина коэффициента влагопроводности определяется с помощью диаграммы, приведенной на рисунке 10. Величину базисной плотности конкретной породы определяют по диаграмме на рисунке 2.

Соотношение влагопроводности в радиальном и тангенциальном направлениях определяется следующим соотношением:

а′_r / а′_t = 1 + 2 S, (3.4)

где S – доля сердцевинных лучей (п. 1.2).

3.2 Расчет процесса увлажнения древесины

Расчет процесса увлажнения древесины заключается в решении уравнения

К′ = f(F_o′^´), (3.5)

где К′ - безразмерная влажность древесины средняя по объему

при сорбции влаги К′ = (W_У – W_х)/( W_У – W_н), (3.6)

при десорбции К′ = (W_x – W_y)/( W_н – W_у), (3.7)

где W_У, W_н, W_х – влажность древесины, %, соответственно, устойчивая, начальная и в определенный момент времени;

F_o′ - массообменный критерий Фурье;

τ - продолжительность процесса, с;

R - определяющий размер древесного сортимента, см.

Для формулы (3.5) массообменный критерий Фурье вычисляют по формуле

F_o′ = аτ/ R². (3.8)

Рисунок 9 - Диаграмма равновесной влажности древесины

Последовательность расчета

1 Для древесины заданной породы и температуры по диаграмме (рисунок 10) определить коэффициент влагопроводности а′_t .Если указано в условиях задачи, по формуле (3.4) его следует пересчитать в радиальном направлении - а′_r.

2 По диаграмме (рисунок 9) определить равновесную влажность древесины W_р , по формулам (3.2) , (3.3) определить устойчивую влажность древесины W_у.д. или W_у.с. .

3По формуле (3.8) рассчитать массообменный критерий Фурье F_o′.

4 С использованием диаграммы, приведенной на рисунке 11, по численному значению критерия F_o′ и соотношению толщины и ширины сортимента, определить численное значение безразмерной влажности К′.

5 Из формул безразмерной влажности (3.6), (3.7) определить величину влажности древесины в заданный момент времени. Например, при сорбции влаги: W_х = W_у – К′ (W_у – W_н).

Рисунок 10 - Диаграмма коэффициента влагопроводности

древесины в танген­циальном направлении

Рисунок 11 - Диаграмма изменения безразмерной влажности

древесины в процессе сорбции пара

Ключевые слова

Базисная плотность, влагопроводность древесины, влагосодержание, гистерезис сорбции, граничные условия, десорбция, деформация, диффузия, дифференциальная теплота, древесина, древесинное вещество, изотерма сорбции, капиллярная конденсация, коэффициент теплоотдачи, микрокапилляры, разбухание, теплоемкость, теплопроводность, теплосодержание, температуропроводность, точка росы предел охлаждения.

Библиографический список

1 Чудинов, Б.С. Теория тепловой обработки древесины / Б.С. Чудинов. – М.: Наука, 1968. – 255 с.

2 Расев, А.И.Тепловая обработка и сушка древесины: учебник. [Текст] /А.И. Расев. – М.:ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. – 360с.

3 Ермолина, Т. В. Гидротермическая обработка и консервирование древесины.: Сб. задач для студентов специальности 260200 всех форм обучения./ Т.В. Ермолина, А.А. Орлов. – Красноярск: СибГТУ, 2005.– 68 с.

4 СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

Учебно-методическое издание

Владимир Николаевич Ермолин

Физика древесина

Методические указания к проведению практических

занятий

Отв. редактор доц. Т.В. Ермолина

Редактор РИЦ Т.А.Полуэктова

Подписано в печать. Формат 60х84 1/16

Усл.печ.л. . Тираж 150 экз. Изд. № 4/8.

Заказ №

Редакционно-издательский центр СибГТУ