4879

21

Рис. 10. Расчетная схема расположения отверстий по толщине бруска

6.1. Определение коэффициента температуропроводности

a , м2/с,

C w

где – коэффициент теплопроводности поперек волокон с соответствующими поправками, (рис. 4);

= ном Кх К = 0,35 1 0,87 = 0,3 Вт/м С,

рис. 5;

w – фактическая плотность сосны при влажности 50 %; б = 400 кг/м3 по диаграмме, рис. 6;

w = 600 кг/м3.

6.2. Определяем критерий Фурье для пластины толщиной S1 = 50 мм и времени на-

гревания 10, 20, 30, 40, 50 мин

6.3. Определение критерия Фурье для пластины толщиной S2 = 100 мм и времени на-

гревания 10, 20, 30, 40, 50 мин

F02 = 0,086, F03 = 0,129, F04 = 0,172, F05 = 0,215.

6.4. Находим по номограмме рис. 7 значения безразмерных температур пластин S1 и S2 их точек 1, 2, 3. Расчет сводим в табл. 5.

6.5. По данным табл. 5 построить графики измерения температуры нагрева бруса аналогично графикам на рис. 8 и 9.

Решение задачи по определению температуры заданной точки через определѐнные промежутки времени проводится по формулам:

7. Нагревание древесины паром

Методика расчета нагревания древесины паром аналогична методике нагревания древесины водой.

23

8. 5. Определение температуры древесины графоаналитическим методом при нагревании воздухом

Используя исходные данные (порода, базисная плотность, размеры образца, температура пара, начальная температура и влажность древесины, безразмерные координаты заданных точек), рассчитать температуру в заданных точках. При относительной влажности среды выше θ > 0,9 расчет продолжительности нагревания древесины выполнить в форме табл. 4., приведенной в п.

6.

Процесс нагревания древесины воздухом при относительной его влажности менее υ < 0,85, характеризуется значением коэффициента теплообмена α < ∞. При этом в пограничном слое в виде элемента термического сопротивления возникает заметная разность температур, поэтому значение критерия Bi (Био) будет характеризоваться значением Bi < ∞. Критерий Bi определяет соотношение между теплообменом на поверхности тела и его теплопроводностью. В этом случае задача по определению температуры по заданному времени tx = f ( ; x) преобразуется в задачу

где α – коэффициента теплообмена, Вт/(м2 ·К).

Величина α зависит от характера нагреваемой поверхности и гидродинамики омывания еѐ средой. При естественной конвекции воздуха у вертикальной стенки коэффициент α для древесины можно принимать

где t – средняя разность температур между средой и телом, °С.

Для практического решения задачи значения коэффициента температуропроводности a, теплопроводности λ и критерия Фурье Fo определим по фор-

мулам (9, 11, 12, 13).

Определение безразмерной температуры воспользуемся номограммой

24

Рис. 11. Графическая зависимость F0 (θ, Bi) для середины неограниченной пластины, нагреваемой или охлаждаемой в газообразной среде (по данным Д. В. Будрина)

25

Д.В. Бурдина (рис. 11). На оси абсцисс нанесена шкала критерия (Fo), на оси ординат – безразмерная температура, а в поле диаграммы – критерий (Bi). Пунктиром показана линия для цилиндра, а точками – для шара при Bi =∞.

Результаты вычислений занести в табл. 6.

Таблица 6

По данным табл. 6 построить графики измерения температуры бруска аналогично графикам рис. 8 и 9.

Выводы

Выводы сделать на основе сравнения температурных кривых, полученных на основании расчета нагревания древесины водой, паром и воздухом. Указать в какой среде происходит более интенсивный прогрев древесины.

26

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

АТМОСФЕРНАЯ СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

1. Цель работы

Определение продолжительности атмосферной сушки древесины.

2. Общие положения

Атмосферная сушка является наиболее дешевым и наиболее доступным способом обезвоживания древесины, поскольку не требует таких капитальных затрат как камерная, но для нее нужны большие площади и большой запас материала. Атмосферная сушка характеризуется тем, что для испарения влаги из материала используется теплота относительно сухого атмосферного воздуха.

Одна из особенностей атмосферной сушки – беспрерывное изменение состояния омывающего материал воздуха в зависимости от времени года, погоды и времени суток. Температура высушиваемого материала, соотношение между температурой воздуха и материала, а также скорость сушки все время изменяются. Таким образом, атмосферная сушка носит сезонный характер, зависит от многих факторов и трудно поддается расчету.

3.Содержание работы

3.1.Определить продолжительность атмосферной сушки древесины для различных климатических регионов.

3.2.Определить величину равновесной влажности древесины для данного

региона.

3.3Определить величину устойчивой влажности древесины для данного

региона.

3.4.Сравнить продолжительность сушки расчетную и регламентируемую стандартом.

3.5.Выводы по результатам работы.

27

4. Исходные данные

Исходные данные для выполнения расчетов:

-порода;

-размеры пиломатериалов (толщина × ширина × длина);

-начальная и конечная влажность W, %;

-климатическая зона;

-координаты расчетных точек;

-температура окружающей среды нагревающей среды, °С;

-коэффициент влагопроводности древесины, см2/с.

Исходные данные для выполнения расчетов принимают по заданию преподавателя.

5.Определение продолжительности атмосферной сушки древесины

5.1.Определение равновесной влажности древесины.

Равновесную влажность древесины Wр определяют по диаграмме рис. 12. по известным значениям температуры и относительной влажности окружающего воздуха.

5.2. Определение устойчивой влажности древесины Устойчивая влажность древесины при сорбции или десорбции для кон-

кретных образцов и сортиментов при атмосферной сушке устанавливается по величине равновесной влажности Wр с учетом показателя гистерезиса W по формуле

Для аналитического расчета продолжительности процесса сушки древе-

сины можно пользоваться уравнением:

где Z – продолжительность сушки в сутках;

R – гидравлический радиус сечения, см;

a' – коэффициент влагопроводности, см2/с (рис. 13);

29

Для нахождения гидравлического радиуса сечения целесообразно поль-

зоваться формулой:

где S – толщина сортимента, см; b – ширина сортимента, см.

Примечание: Для рядовых штабелей сроки сушки увеличиваются на 10 %, а для лиственничных пиломатериалов на 60 %. Продолжительность сушки пиломатериалов лиственных пород больше, чем мягких, приблизительно в 1,5 раза.

Выводы

Выводы сделать на основе сравнения расчетной продолжительности сушки и регламентированой стандартом. На основании значений равновесной и устойчивой влажности обосновать минимально возможную конечную влажность высушенных пиломатериалов.

30

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

ПРОПИТЫВАЕМОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

1. Цель работы

Установить влияние влажности и величины избыточного давления на пропитываемость древесины.

2. Общие положения

Проникновение в древесину и перемещение в ней жидкостей представляет большие трудности, поскольку связано с учетом комплекса факторов, влияющих на продвижение жидкостей, а также способностью самой древесины воспринимать и проводить пропиточные жидкости, т.е. с проницаемостью. Проницаемость зависит от породы дерева, положения образца в стволе, направления волокон, анатомического строения, физико-химических свойств, состояния проводящих элементов, температуру и условия тепловой обработки древесины и некоторых других факторов.

Способность проводить и поглощать пропиточные жидкости имеет важное значение при разработке режимов пропитки и сушки древесины, еѐ покраске, химической переработке, правильном выборе материала для изготовления различных видов продукции.

3.Содержание работы

3.1.Определить расчетную продолжительность пропитки древесины при различной начальной влажности древесины.

3.2.Определить расчетную продолжительность пропитки древесины при различном избыточном давлении.

3.3.Определить расчетную продолжительность пропитки круглых лесоматериалов.

3.4.Выводы по результатам работы.