Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Лабораторный практикум

сушки; Ац - коэффициент, учитывающий характер и интенсив-

ность циркуляции воздуха в камере (табл. 3.2); Ак - коэффици-

ент, учитывающий категорию качества сушки; Ав - коэффици-

ент, учитывающий начальную Wн и конечную Wк влажность древесины (табл. 3.3); Ад - коэффициент, учитывающий длину

материала.

Таблица 3.1

Исходная продолжительность сушки τисх (ч) пиломатериалов

в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе

- 31 -

Продолжение табл. 3.1

- 32 -

Окончание табл. 3.1

Примечание. Продолжительность сушки необрезных пиломатериалов принимают по графе, характеризующей наибольшую ширину.

- 33 -

Таблица 3.2

Значения коэффициента Ац для камер с реверсивной циркуляцией

Примечание. При нереверсивной циркуляции табличный коэф- фициент умножают на 1,1.

Коэффициент Ap имеет следующие значения: при сушке

пиломатериалов мягкими режимами – 1,7, нормальными – 1, форсированными – 0,8. Коэффициент Ац находят в зависимо-

сти от произведения τисх Ap и скорости циркуляции сушильно-

го агента по материалу ωмат . В тех случаях, когда ωмат неиз-

вестная для приближенных расчетов, ее принимают равной, м/с: в камерах с естественной циркуляцией – 0,2; в камерах с цирку- ляцией слабой интенсивности (например, ЦНИИМОД-39) – 0,5; с циркуляцией средней интенсивности (эжекционные Гипрод- ревпрома) – 1; с циркуляцией повышенной интенсивности (ВК-

4, СПЛК) – 2; с мощной циркуляцией (СПВ-62М, УЛ-1, УЛ-2,

СПМ-2К, Урал-72) – 2,5.

- 34 -

Коэффициент Ак , учитывающий длительность влаготеплообра- ботки и кондиционирования древесины в камере, имеет для раз-

личных категорий качества следующие значения: I – 1,20; II – 1,15; III – 1,05; 0 – 1.

Продолжительность сушки в камерах непрерывного дей-

ствия определяют в зависимости от типа камеры. Для камер с позонной циркуляцией, в загруженном конце которых поддер- живают состояние сушильного агента по первой ступени, а в разгрузочном конце – по третьей ступени режимов сушки, про- должительность сушки можно определить по формуле (3.1). В противоточных камерах непрерывного действия продолжитель- ность сушки, включая начальный прогрев, рассчитывают по формуле

где tисх - исходная продолжительность сушки сосновых пило-

материалов заданной толщины и ширины от начальной влажно- сти 60% до конечной 12% в камерах с поперечной транспорти- ровкой штабелей при объеме циркулирующего сушильного агента, обеспечивающем минимальную себестоимость процесса при сохранении целостности материала; Ап,Ац,Ав,Ак - ко-

эффициенты, учитывающие соответственно породу древесины, интенсивность циркуляции, начальную и конечную влажности пиломатериалов и требуемое качество сушки.

- 36 -

Задание по работе

1. Определить продолжительность сушки сосновых образ- цов в неподвижном воздухе при температуре 900С и степени на- сыщенности ϕ = 0,6% (температура и степень насыщенности может быть задана преподавателем):

а) от начальной влажности 28% до конечной влажности 12%; размер образцов задается преподавателем;

б) от начальной влажности 75% до конечной влажности 12%; размер образцов задается преподавателем.

2.Определить продолжительность сушки березовых об-

разцов в движущемся воздухе со скоростью 2 м/с при темпера- туре 1500С от начальной влажности 75% до конечной влажности 12%; размер образцов задается преподавателем (Wр = 5,5 %).

3.Сравнить полученные результаты с результатами расче- тов, полученными в лабораторной работе № 2.

Примеры расчета

1. Определить продолжительность сушки сосновых обрез- ных досок с поперечным сечением 40х150 мм III категории ка- чества от начальной влажности 80% до конечной 10% в камере СПЛК-2 для форсированного режима сушки.

Находим по таблицам: τисх = 88 ч; Ap = 0,80; Aн =1,05; Ац = 0,74; Ав = 1,29; Ад = 1,0. Перемножая найденные вели-

чины, получаем τ = 88х0,8х1,05х0,74х1,29= 71 ч.

2. Дубовые необрезные доски толщиной 25 мм высушива- ют по I категории качества от начальной влажности 90% до ко- нечной 6% в камере УЛ-2. Режим сушки нормальный. Опреде- лить сроки сушки этого материала.

По таблицам находим: τисх = 140 ч; Ap = 1,0; Aк =1,2; Ац = 0,9; Ав = 1,68; Ад = 1,0. Перемножаем полученные вели-

чины и находим τ = 140х1,0х1,2х0,9х1,68 = 254 ч.

- 37 -

Лабораторная работа 4

Кинетика сушки древесины

Цель работы: построение кривой сушки; изучение харак- тера процесса сушки древесных материалов, видов связи влаги с древесиной; определение критических точек.

Приборы и материалы: шкаф сушильный, весы ВК-500, термометр жидкостный, исследуемые образцы (рис. 4.1), мик- рометр или штангенциркуль, транспортир, калькулятор.

Теоретическая часть

Под кинетикой сушки понимают изменение среднего вла-

госодержания u(τ) и средней температуры t тела с течением времени. Эти закономерности кинетики процесса сушки позво- ляют рассчитать количество испаренной влаги и расход тепла на

Рис. 4.1. Исследуемые образцы (1, 3, 4, 6 – влагонепроницае- мые поверхности; 2, 5 – влагопроницаемые поверхности)

сушку, а также получить некоторое представление о гигроско- пических свойствах древесины.

Изменение локального влагосодержания u и локальной

- 38 -

температуры t с течением времени τ зависит от механизма пере- носа влаги и тепла внутри влажного тела и массо- и теплообме- на поверхности образца с окружающей средой. Механизм влаго- и теплопереноса внутри древесины сложный и определяется ха- рактером связи влаги с телом, поэтому кинетика процесса сушки в значительной степени определяется физико-химическими свойствами самой древесины. Однако кинетика сушки опреде- ляется, в первую очередь закономерностями взаимодействия те- ла с окружающей средой.

Для того чтобы описать действительный процесс массо- и теплообмена тел с окружающей средой, необходимо знать ос- новные закономерности протекания процесса сушки влажных тел. Кроме того, для инженерных расчетов и разнообразных приложений необходимо знать приближенные соотношения между средним влагосодержанием и временем, а также форму- лы для расчета расхода тепла, то есть уравнения баланса.

Рассмотрим случай сушки влажной древесины нагретым воздухом с постоянными параметрами, когда температура воз- духа t c , его относительная влажность (степень насыщенности)

ϕ и скорость движения постоянны, а распределение влаго- содержания в образце считаем близко к равномерному.

Особенности процесса сушки выявляются по характеру изменения локальных влагосодержания и температуры с тече- нием времени. Эти экспериментальные закономерности долж- ны рассматриваться одновременно в их взаимосвязи. Если ре- жим сушки мягкий (небольшая температура и скорость движе- ния воздуха при достаточно большой его влажности), то про- цесс сушки протекает следующим образом. В начале процесса уменьшение влагосодержания происходит медленно (графиче- ская зависимость между влагосодержанием материала и време- нем сушки, называемая кривой сушки, имеет вид кривой, об- ращенной выпуклостью к оси влагосодержания). В этот не- большой промежуток времени температура материала увеличи-

- 39 -

вается. Эта стадия сушки называется начальной или стадией прогрева материала (рис. 4.2). Если начальная температура ма- териала выше температуры мокрого термометра, то в началь- ный момент происходит охлаждение материала.

После начальной стадии влагосодержание материала уменьшается с течением времени по линейному закону, а кри- вая сушки имеет вид прямой (участок 1-К). Следовательно, скорость сушки на этом участке постоянна. Температура по- верхности образца на этом участке не изменяется и равна тем- пературе адиабатического насыщения воздуха (температуре мокрого термометра). Температура в центре образца достигает температуры мокрого термометра несколько позже.

Период постоянной скорости характеризуется неизменной температурой материала. Он продолжается до некоторого вла- госодержания Wk , начиная с которого температура поверхно-

Рис. 4.2. Изменение влагосодержания и температуры

на поверхности и в центре образца в процессе сушки

- 40 -