Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Осциллирующая сушка-пропитка крупномерной древесины в жидкостях. Монография
.pdf
Кроме того, по кривым можно сделать вывод о низкой эффективности
сушки древесины при температурах ниже 80 °С. Причем при
температуре агента сушки 60 °С удаления влаги практически не
происходит. Однако при низких температурах возможна сушка в
осциллирующем режиме.
Uп=0,250
U2=0,337
U1=0,379
Uц=0,428
Uп=0,219
U2=0,234
U1=0,268
Uц=0,284
а)
Uп=0,180
U2=0,241
U1=0,363
б)
Uп=0,234
U2=0,255
U1=0,300
Uц=0,410
Uц=0,323
Рис. 4.21. Позонное распределение влажности по сечению древесины березы
в)
после сушки в гидрофобных жидкостях.
а) – при постоянной сушке при t=70 °C
б) –при осциллирующей сушке при t=70 °C
в) – при постоянной сушке при t=80 °C;
г) – при осциллирующей сушке при t=80 °C;
г)
;
;
71
τ, ч
250
τ, ч
250
200
Р=40 кПа
150
100
50
Р= 30 кПа
Р=20 кПа
0
348 353 858
а)
Т, ºК
363
200
150
100
50
Р=30 кПа
Р=20 кПа
Р=40 кПа
τ, ч
250
200
0
348
353
б)
Р=40 кПа
858 363
Т, ºК
150
100
50
0
348
Рис. 4.22. Графики зависимости времени сушки от
Р=30 кПа
Р=20 кПа
353 858 363
в)
температуры и давления
для различных пород древесины:
а) – сосна; б) – лиственница; в) – ель
Т, ºК
72
На рис. 4.22 приведены результаты моделирования,
характеризующие зависимость времени сушки-пропитки от
температуры процесса при различных давлениях (20, 30, 40 кПа.). Из
кривых видно, что чем выше вакуум, тем интенсивней проходит
процесс сушки-пропитки.
73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последние годы в связи с постоянным ростом тарифов на
энергоносители актуальным становится вопрос энергосбережения в
производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Поэтому
внедрение энергосберегающих технологий – важнейшая задача
повышения эффективности производства. При этом известно, что
одним из самых энергоемких процессов в деревообрабатывающей
промышленности является сушка древесины, затраты на которую
достигают 30 % от себестоимости сухих пиломатериалов.
Промышленная сушка древесины относится к отраслям
индустрии, технологические процессы которых практически не
вызывают загрязнения окружающей среды. Тем не менее роль
процессов сушки в вопросах охраны природы достаточно велика.
Некачественные сушка и защита древесины приводят к резкому
сокращению сроков службы деревянных конструкций и изделий,
значительным потерям материала при его транспортировании, а в
конечном итоге – к громадному перерасходу древесины, поскольку
для покрытия этого перерасхода необходима дополнительная вырубка
леса. Известно, что для получения 1 млн.м3 пиломатериалов
вырубается около 20 тыс.га. леса.
Современная качественная сушка в достаточных объемах
способствует сохранению лесных запасов и является одной из мер по
реализации требований закона об охране природы.
Как показал анализ литературных источников, наиболее
распространенным в области сушки крупномерной древесины
является конвективный метод. Однако большая продолжительность
процесса и как следствие высокие энергозатраты при сушке
крупномерной древесины затрудняют промышленное использование
данных технологий. В то же время известна технология сушки
древесины, при которой сушильным агентом является
пропитывающий состав, над поверхностью которого в процессе
сушки создается разрежение. Данный способ сушки древесины в
74
жидкостях до сих пор остается недостаточно востребованным
вследствие отсутствия должного технического обеспечения и
рациональных технологических режимов ведения процесса.
В данной работе предложена новая технология
осциллирующей сушки древесины в жидкостях, получена
математическая модель процесса, моделированием на ЭВМ
исследовано влияние режимных параметров процесса на кинетику
сушки. В качестве агентов сушки были предложены гидрофильные и
гидрофобные жидкости. Анализ результатов моделирования показал,
что величина влагосъема прямо пропорциональна диаметру бревен, а
также зависит от разности температур на стадиях нагрева и
вакуумирования. Осциллирующая сушка в гидрофильных жидкостях
целесообразна при сушке бревен умеренно и труднопропитываемых
пород древесины диаметром более 180 мм. Кроме того, было
выявлено, что при осциллирующем режиме ведения процесса сушки в
гидрофобной жидкости скорость процесса ниже, чем при постоянной
выдержке материала в гидрофобной жидкости. Однако анализ
высушенных образцов показал, что осциллирование позволяет
снизить перепад влажности по сечению материала. Поэтому сушку в
гидрофобной жидкости целесообразно проводить по классической
технологии, а при переходе на следующую ступень процесса –
осуществлять слив жидкости и выдержку материала под вакуумом.
Кроме того, установлено, что величина влагосъема за один
цикл «прогрев-вакуумирование» в случае сушки в гидрофильной
жидкости увеличивается с увеличением концентрации раствора соли,
что объясняется снижением парциального давления водяных паров на
стадии вакуумирования за счет кристаллов соли, образовавшихся на
поверхности материала. Кроме того, при высокой текущей влажности
древесины удаление влаги наблюдается не только в процессе
вакуумирования, но и на стадии нагрева материала в гидрофильной
жидкости.
75
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Т – температура, К;
Р – давление, Па;
m – масса, кг;
V – объем, м3;
ρ – плотность, кг/м3;
U – влагосодержание материала, кг/кг;
µ – молекулярная масса, кг/кмоль;
с – удельная теплоемкость, Дж/(кг·К);
– скрытая теплота парообразования, Дж/кг;
r
ε – критерий парообразования;
R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К);
А, В – коэффициенты в уравнении Антуана;
λ – коэффициент теплопроводности, Дж/(м·с·К);
ат – коэффициент температуропроводности, м2/с;
аm – коэффициент массопроводности, м2/с
δ – относительный термоградиентный коэффициент, 1/К;
α – коэффициент теплоотдачи, Дж/(м
2
·с·К);
β – коэффициент массотдачи, м/с;
2
К – коэффициент теплопередачи, Дж//(м
·с·К);
τ – текущее время, с
х – координата, м
76
R – радиус материала, м
F – площадь поверхности пиломатериалов, м
j – поток массы, кг/(м
2
·с);
2
∆U – изменение интегрального влагосодержания материала, кг/кг;
z – количество пиломатериалов в аппарате, шт.;
F – полная поверхность тепломассобмена материала, м2;
Q – объемная производительность, м3/с;
S
– поверхность теплообмена конденсатора, м2;
кон
N – мощность, Вт;
– число Авогадро (6,023-10
N
а
-23
);
rо – радиус диффундирующих молекул, м;
F
– суммарная архимедова сила, Н;
рез
g – ускорение свободного падения, м/с2;
ρж – плотность жидкости, кг/м3.
Индексы:
вн. – вакуум-насос;
кал. – калорифер;
атм. – атмосферное;
н.– начальный;
к. – конечный;
пр. – прогрев;
77
рав. – равновесное;
ж. – жидкость;
нас. – насыщенный;
д.в. – древесинное вещество;
г. – газ в свободном объеме камеры;
п. – пар в свободном объеме камеры;
см. – парогазовая смесь;
м. – материал
78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Алпаткина Р.П. Исследование влагопроводности
древесины главнейших отечественных пород: Автореф. дис.
канд. техн. наук. – М.:1971. – 28 с.
2. Ананьин П.И., Петри В.Н. Высокотемпературная
сушка древесины. – М.: Гослесбумиздат, 1963. – 127 с.
3. Баженов В.А., Карасев Е.Д., Мерсов Е.Д. Технология
и оборудование производства плит и пластиков. –
М.:Экология, 1992. – 146 с.
4. Брагина Л.В., Романенко И.Г., Ройтман В.М.
Теплофизические свойства древесины. // Нов. исслед. в обл.
изготовления деревянных конструкций. – М., 1988. – С.28-34.
. Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. – М.: Лесн.
5
пром-сть, 1988. – 248 с.
6. Виноградский В.Ф. Скоростная вакуумная сушка
древесины в поле ТВЧ.// Деревообр. пром-ть, 1960. – № 7. – С.
7-8.
7. Галяветдинов Н.Р., Юнусов Л.Р., Иманаев Р.М.
Экспериментальная установка вакуумной сушки-пропитки
древесины. // Третья Российская научно-техническая
конференция «Вакуумная техника и технолоия», Казань, 2007,
С. 140-142.
8. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты
химической технологии. В 2-х т. – М.: Химия, 1981. – 812 с.
9. Герг С., Син К. Адсорбция, удельная поверхность,
пористость. М., 1970.
10. Голеницев А.Н. Сушка и защитная обработка
древесины. М.:1984.
11. Гернет М.Г., Кулакова В.В., Попова М.В.
Интенсифицированные режимы сушки экспортных
пиломатериалов. // Деревообрабатывающая пром-ть. – 1933, №
1
. – С. 7-3.
79
12. Девочкина С.И., Бровкин Л.А. Температурное поле
неограниченной пластины с переменными теплофизическими
характеристиками.// ИФЖ. – 1970. – Т. 18. – №1. – С. 180-183.
13. Дерягин Б.В., Альтшуллер Н.А. О диффузионном
извлечении из пористых материалов в процессе капиллярной
пропитки. // Коллоидный журнал. – 1946. – Т. 8 – № 1-2. – С.
83-87.
14. Дьяконов К.Ф. Сохранение прочности древесины при
камерной сушке.// В кн.: Сушка древесины. Архангельск, 1953.
– С. 885-896.
15. Емченко Н.П. Термические коэффициенты
древесины: Дис. канд. техн. наук. – Л.:1955.
16. Иванов Ю.М. О природе деформаций древесины и
путях изучения внутренних напряжений приее сушке. // Сушка
древесины. Материалы Всесоюзного совещания. –М.;
Профиздат, 1953. – С. 78-92.
7. Иванов Ю.М., Баженов В.А. Исследования
1
физических свойств древесины. АН СССР, 1959.
18. Идельчик И.Е.Справочник по гидравлическим
сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1975.
19. Исаев С.М., Кожинов И.А., Кофанов В.И. и др.
Теория тепломассобмена. М.: Высшая школа, 1979, 495с.
20. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. – М.:
Энергия, 1977.
21. Исследование закономерностей процесса сушки
древесины при повышенных скоростях циркуляции
сушильного агента: Отчет НИС МЛТИ. – м.: 1970. – 196 с.
22. Исследование и внедрение высокотемпературных
режимов сушки пиломатериалов, МЛТИ. Отчет по научноисследовательской теме № 121, 1961.
23. Кассандрова О.П., Лебедев В.В. Обработка
результатов наблюдений. – М.: Наука, 1970. – 104 с.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]