Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Лабораторный практикум

Рис. 5.2. Схема экспериментальной установки 1 – автоклав; 2 – крышка ; 3 – уплотнение; 4 – вакуум-насос;

5, 9, 12, 13, 17, 18 – вентили; 6 – бак хранения раствора; 10 – баллон со сжатым газом; 11 – редуктор; 14 – рукоятка; 15

– манометр; 16 – вакуумметр; 19 – термометр контактный

Порядок проведения работы

Пропитку способом ВДВ проводят следующим образом:

1)Образцы древесины, подлежащие пропитке, поместить в автоклав, который затем загерметизировать;

2)Открыть вентили 5 и 17 (остальные вентили закрыты) и включить вакуумный насос.

3)После окончания выдержки в вакууме открыть вентиль 9 и, не выключая вакуумного насоса, заполнить автоклав пропи-

-62 -

точной жидкостью, объем которой определить по мерной ли- нейке в баке 6.

4)После заполнения автоклава закрыть вентили 5 и 17, от- крыть вентили 12 и 13 и поднять давление до уровня, заданного режимом обработки. Продолжительность выдержки устанавли- вают с момента открытия вентиля 12.

5)Для создания повторного вакуума закрыть вентили 12 и 13, открыть вентили 5 и 17 и включить вакуумный насос. После окончания выдержки в вакууме насос выключить и открыть вен- тиль 18. Когда давление в автоклаве станет равным атмосфер- ному (устанавливают по показанию вакуумметра), открыть вен- тиль 9 для слива пропиточной жидкости из автоклава, затем от- крыть крышку и выгрузить древесину.

Пропитка способом ДВ осуществляется в следующем по- рядке:

1)Автоклав загрузить древесиной и загерметизировать. За- тем открыть вентили 5 и 9, включить вакуум-насос и заполнить автоклав. После его заполнения вентили 5 и 9 закрыть, выклю- чить вакуумный насос, открыть вентили 12 и 13 и поднять дав- ление до заданного режимом пропитки.

2)Для создания повторного вакуума закрыть вентили 12 и 13, открыть вентили 5 и 17 и включить вакуумный насос. После окончания выдержки в вакууме насос выключить и открыть вен- тиль 18. Когда давление в автоклаве станет равным атмосфер- ному (устанавливают по показанию вакуумметра), открыть вен- тиль 9 для слива пропиточной жидкости из автоклава, затем от- крыть крышку и выгрузить древесину.

Пропитку способом ВДВ-ДВ проводят в следующей по-

следовательности:

1)Заполнить автоклав пропиточной жидкостью так же, как

ипри способе ДВ.

-63 -

2)В автоклаве над поверхностью жидкости создать ваку- ум, глубина которого определяется режимом пропитки.

3)После выдержки древесины в «мокром» вакууме вы- ключить вакуумный насос, закрыть вентили 5 и 17 и открыть вентили 12 и 13 на магистрали сжатого воздуха. Давление в ав- токлаве повысить до уровня, определенного режимом пропитки.

4)Окончив выдержку под давлением, закрыть вентили 12

и13, открыть вентили 5 и 17 и включить вакуумный насос. По-

сле окончания выдержки в вакууме насос выключить и открыть вентиль 18. Когда давление в автоклаве станет равным атмо- сферному, открыть вентиль 9 для сливая пропиточной жидкости из автоклава.

5)Вновь повысить давление и выдерживать древесину под давлением по правилам, изложенным в предыдущем пункте.

6)Процесс пропитки закончить выдержкой древесины в вакууме без жидкости в автоклаве – «сухом» вакууме.

Пропитку способом ВАДВ проводят в следующей после- довательности:

1)Раствор заданной концентрации нагреть до температу- ры, определяемой режимом.

2)Образцы заложить в автоклав и его загерметизировать.

3)Открыть вентили 5 и 17, включить вакуум-насос и про- вести начальное вакуумирование.

4)После вакуумирования открыть вентиль 9 и заполнить автоклав пропиточным раствором из бака. Заполнив автоклав, вакуум-насос отключить, перекрыть вентили 5 и 17 и открыть вентиль 18. Давление в автоклаве при этом повышается до атмо- сферного.

5)После окончания выдержки образцов в растворе от- крыть вентиль 9 и пропиточный раствор слить обратно в прием- ный бак.

6)Для повторного вакуумирования открыть вентили 5 и 17

-64 -

и включить вакуум-насос. Остальные вентили должны быть за- крыты.

7) Закончив повторное вакуумирование, выключить ваку- ум-насос и открыть вентиль 18. На этом пропитка заканчивает- ся, и образцы необходимо выгрузить из автоклава.

Обработка экспериментальных данных

Режим пропитки древесины (при выбранном способе) за- носится в табл. 5.8.

Для анализа полученных экспериментальных данных при заданных режимом пропитки температурах и давлениях рассчи- тывается по формулам (5.1) – (5.3), коэффициент проводимости К, удельная массоемкость mp , время пропитки τ и сопоставля-

ются с опытными данными. Написать заключение.

Контрольные вопросы

1.Какова основная причина создания перепада давления при способе «прогрев-холодная ванна»?

2.Каким образом можно увеличить перепад давления при пропитке древесины способом «прогрев-холодная ванна»?

3.Какова оптимальная влажность при пропитке древесины способом «прогрев-холодная ванна», автоклавными способами?

-65 -

5.С какой целью проводится начальное вакуумирование?

6.Каковы показатели качества пропитки древесины?

7.Что такое общее поглощение антисептика?

Вопросы и задачи для самоконтроля

Агенты гидротермической обработки древесины

1.При каком давлении пар будет насыщенным, если его температура t = 45 0С?

2.Каковы температура и плотность насыщенного пара при давлении Рн = 70000 н/м2?

3.Относительная упругость пара ϕ =70%. Какова должна

быть температура пара, если он находится под давлением в

3,5бара?

4. Водяной пар при давлении 7000 Н/м2 имеет температуру 60 0С. Установить характеристику пара и его остальные пара- метры ( Рн;ϕ;ρ ).

5.Определить относительную влажность воздуха при тем- пературе t=20 0С, если в каждом кубометре воздуха содержится 10 г водяного пара.

6.В герметичной сушильной камере содержится насыщен- ный влагой воздух при температуре 30 0С. Какова будет относи- тельная влажность воздуха в камере ϕ , если повысить темпера-

туру до 80 0С (при постоянном давлении)?

Примечание. Для решения пользоваться графиком

Рн = f (t) .

7.Известны температура t=75 0С и относительная влаж-

ность воздуха ϕ =64%. Определить, пользуясь формулами, его влагосодержание d и теплосодержание J.

8.В камере содержится 150 кг (по сухой его части) воздуха

-66 -

Гигроскопические свойства древесины

13. Древесина с начальной влажностью 40% выдерживает- ся длительное время в комнатных условиях ( tc =22 0С, ϕ =0,5).

Определить ее устойчивую влажность.

14. Древесина, прошедшая атмосферную сушку, имеет влажность 12%. Определить устойчивую влажность этой древе- сины в воздухе с параметрами tc =30 0С, ϕ =0,8.

15. Древесина, подвергавшаяся камерной сушке, имеет влажность 7%. Определить ее устойчивую влажность в воздухе

ϕ =55%. Определить ее устойчивую влажность.

17. До какой минимальной влажности может высохнуть

древесина в чистом перегретом паре при атмосферном давлении и t =120 0С?

18. Какова должна быть температура перегретого пара,

чтобы при атмосферном давлении заготовки могли высохнуть до влажности 6%?

19.Заготовки после атмосферной сушки, имеющие влаж- ность 15%, хранятся в помещении при t=20 0С. В каких пределах

следует поддерживать относительную влажность воздуха в этом помещении, чтобы влажность заготовок не изменялась?

20.Относительная влажность воздуха в сушильной камере

ϕ=50%. Какую следует поддерживать температуру в этой каме-

ре, чтобы сырая древесина при длительной обработке высохла до влажности 7%?

21.Какую следует поддерживать относительную влаж- ность воздуха в помещении с t=40 0С, чтобы сухие заготовки при длительной выдержке увлажнялись до 9%?

22.В пневматической сушилке поддерживается постоян-

-68 -

32.Решить предыдущую задачу при влажности W=15%.

33.Определить удельную теплоемкость древесины, имею- щей температуру –20 0С при влажности 70 и 5%.

34.Решить предыдущую задачу при температуре древеси-

ны t=90 0С.

35.Построить график зависимости удельной теплоемкости древесины от влажности при температуре 40 0С.

36.Построить график зависимости удельной теплоемкости древесины от температуры при влажности 80%.

37.Определить коэффициент теплопроводности березовой доски толщиной S=30 мм, если при стационарной передаче теп- ла через нее разность температур на противоположных пластях

составляет t =15 0С, а плотность теплового потока через доску

q= 100 Вт\м2.

38.Определить коэффициент теплопроводности сосновой древесины в тангенциальном направлении, имеющей условную плотность ρусл. =400 кг/м3 и влажность W=40% при температу-

ре: а) 10 0С; б) 35 0С; в) 95 0С.

39. Определить коэффициент температуропроводности древесины сосны ( ρусл. =400 кг/м3) в радиальном направлении, имеющей температуру t=50 0С при: а) W=20%; б) W=80%.

Нагревание древесины при начальной температуре выше нуля

40. Неограниченный (длинный) березовый чурак, имею- щий параметры: d=20 см, W=70%, t0 =10 0C, прогревается в во-

де при tc =90 0С. Определить время τ , необходимое для нагре-

вания древесины в зоне, отстоящей от поверхности на 5 см, до температуры t x =70 0С.

41.Неограниченный (длинный) буковый чурак, имеющий

-70 -