Обработка древесины в электромагнитных и тепловых полях при пониженном давлении

• Автор: Горешнев, Максим Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор физических свойств и способов сушки древесины

1.1 Физические свойства древесины и её применение

1.2 Электрофизические свойства древесины

1.3 Физические свойства древесины лиственных пород

1.3.1 Влагопроводность древесины

1.3.2 Коэффициент температуропроводности

1.3.3 Термовлагопроводность древесины

1.3.4 Коэффициент влагообмена

1.3.5 Движение влаги под действием давления
1.4 Способы сушки древесины
1.5 Структура и строение древесины
1.6 Выводы к 1 главе
2 Глава. Методика проведения исследований
2.1 Описание комбинированного способа
2.2 Методика проведения исследований сушки комбинированным способом
2.2.1 Комплекс для сушки древесины комбинированным способом
2.2.2 Система измерений
2.3 Методика определения теплофизических параметров объёмно- пропитанной древесины
2.3.1 Коэффициент температуропроводности
2.3.2 Коэффициент влагопроводности
2.3.3 Коэффициент термовлагопроводности
2.3.4 Коэффициент парообразования
2.3.5 Коэффициент конвективной диффузии
2.3.6 Коэффициент паровлагопроводности
2.4. Определение элеткрофизических параметров древесины
2.4.1 Элеткропроводность
2.4.2 Относительная диэлектрическая проницаемость
2.4.3 Определение тангенса диэлектрических потерь
2.4.4 Напряжение электрического пробоя
2.5 Выводы к 2 главе
Глава 3. Тепловлагоперенос при комбинированной сушке древесины
3.1 Сушка древесины естественной влажности комбинированным способом
3.2 Сушка объёмно-пропитанной древесины кондуктивным способом

3.3 Сушка объёмно-пропитанной древесины комбинированным способом
3.4 Теплофизические параметры объёмно-пропитанной древесины берёзы
3.4.1 Коэффициент температуропроводности
3.4.2 Коэффициент влагопроводности
3.4.3 Коэффициент термовлагопроводности
3.4.4 Коэффициент парообразования
3.4.5 Коэффициент конвективной диффузии
3.4.6 Коэффициент паровлагопроводности
3.5 Электрофизические параметры объёмно-пропитанной древесины берёзы
3.5.1 Удельное сопротивление
3.5.2 Относительная диэлектрическая проницаемость
3.5.3 Тангенс угла диэлектрических потерь
3.5.4 Напряжение электрического пробоя
3.6. Оптимальные режимы сушки
3.6.1 Требования к камере:
3.6.2 Требования к системе электродов и укладке штабеля
3.6.3 Требования к высокочастотному (ВЧ) генератору
3.6.4 Требования к системе регистрации и контроля
3.6.5 Технологический регламент сушки древесных заготовок комбинированным способом при пониженном давлении
3.7 Выводы к 3 главе
Глава 4. Моделирование тепломассопереноса при комбинированной сушке
4.1 Физические основы тепло- и массообмена
4.2 Обзор моделирования сушки древесины
4.3 Построение алгоритма расчёта тепловалгопереноса
4.4 Реализация модели в математическом пакете
4.5 Сравнение данных моделирования с экспериментом
4.6 Вывод к 4 главе
Заключение
Список литературы:

Введение
Как известно древесина является одним из самых дешёвых и экологичных строительных материалов. Помимо высоких механических свойств, древесина обладает и неплохими электроизоляционными свойствами.
Сушка древесины является необходимой операцией для изготовления изделий из древесины. Основные требования к сушке - это качество выходного продукта, снижение энергозатрат и увеличение скорости процесса. Обычно древесину сушат конвективным способом. Для повышения качества, то есть снижения внутренних механических напряжений, минимизации трещин и градиента влажности, увеличивают время сушки, что приводит к удорожашно продукта. Сушка очень энергоёмкий процесс, так как на испарение воды необходимо затратить большое количество энергии. Для уменьшения энергетических затрат, со второй половины прошлого столетия, начали применять сушку в вакууме. Это позволило снизить затраты в 1,5-2 раза по сравнению с конвективной сушкой. Интенсификация удаления влаги из древесины может происходить за счет использования методов, обеспечивающих её объемный нагрев электромагнитным полем в высокочастотном (ВЧ) и сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне. Недостатком использования только электромагнитного излучения для сушки древесины является высокая стоимость электроэнергии и сложность оборудования. Для снижения производственных затрат и получения равномерного распределения влажности возможно использование комбинированного способа сушки, который совмещает кондуктивный ввод энергии, позволяющий использовать тепловую энергию при сжигании древесных отходов, и ВЧ нагрев при пониженном давлении. Сущность данного метода заключается в том, что ВЧ поле используется для нагрева внутренней части заготовки, а тепловая энергия обеспечивает введение энергии через поверхность древесины.
Оптимизацией соотношения энергии, вводимой через поверхность и в объём можно выравнять влагосодержание и температуру в центральных и поверхностных слоях заготовит Это снизит механические напряжения и растрескивание древесины, а также позволит увеличить скорость влагопереноса при минимальном градиенте влажности в приповерхностных и внутренних слоях. Поэтому актуальной задачей является разработка оптимальных технологических режимов сушки древесины комбинированным способом.
Понимание механизмов влагопереноса при комбинированном способе введения энергии позволит оптимизировать сушку. Основные механизмы движения влаги в древесине обусловлены градиентами влажности, температуры и давления. Направления потоков влаги под действием этих градиентов может быть как сонаправленными, так и противодействующим друг другу. Поэтому необходимо с приемлемой точностью определить величины движущих сил, под

Максимальная выходная мощность Ршкс = 2000Вт Частота выходного напряжения ґвих.=50-100 кГц
Общий вид силовой части схемы ВЧ генератора представлен на рис. 2.4.
УТО-УТЗ - ЮВТ-транзисторы,УВ1-УТ)6 -выпрямляющие диоды, УО7-У1)10- защитные диоды, Т- трансформатор, Я- нагрузка, Ь- сглаживающий дроссель, С- сглаживающий
конденсатор.
На входе трёхфазное напряжение выпрямляется с помощью мостовой схемы Ларионова. Оставшиеся пульсации сглаживает ЬС - фильтр. Для получения высокочастотного напряжения используется высокочастотный преобразователь напряжения, выполненный в виде двухпериодной полномостовой схемы. Она включает в себя 4 ЮВТ транзистора, (УТ 0 - УТЗ) , которые коммутируются с помощью блока управления. Диоды (У1)7-УО10) защищают от выбросов напряжения. Преобразованное высокочастотное напряжение подаётся на повышающий трансформатор, а затем на нагрузку (штабель древесины).
Блок управления имеет обратную связь с нагрузкой и задаёт частоту срабатывания ЮВТ-транзисторов в зависимости от импеданса между штабелем (нагрузкой) и генератором. При уменьшении влажности древесины уменьшается ёмкость и увеличивается сопротивление штабеля, что приводит к увеличению частоты работы ЮВТ- транзисторов. С уменьшением влажности древесины увеличивается добротность контура, что вызывает увеличение выходного напряжения и КПД генератора. Такая особенность работы ВЧ генератора позволяет эффективно вводить энергию в древесину при влажности ниже точки насыщения (30 - 40%), что важно для испарения связанной влаги. Как известно, при влажности ниже 30% появляются основные механические напряжения, вследствие усушки пиломатериала, поэтому эффективная работа ВЧ генератора именно в этот период наиболее необходима.