Информационно-измерительная система для управления процессом сушки пиломатериалов

• Автор: Стрижиченко, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОБЗОР ПРИМЕНЯЕМЫХ СПОСОБОВ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ И МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ
1.1 Свойства древесины как объекта сушки
1.2 Влагоперенос в древесине
1.3 Обзор различных способов сушки древесины
1.4 Анализ существующих режимов конвективной сушки древесины
1.5 Дефекты сушки древесины
1.6 Показатели качества сушки древесины
1.7 Обзор методов контроля влажности древесины
1.7.1 Прямые методы контроля влажности древесины
1.7.2 Косвенные методы контроля влажности
1.8 Обзор методик расчета процессов влагопереноса при сушке древесины
1.9 Обзор существующих систем для управления процессом конвективной сушки древесины
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛО - И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ КОНВЕКТИВНОЙ
СУШКЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
2.1 Математическая модель для расчёта полей температуры и влажности
2.2 Численный метод решения задачи
2.3 Алгоритм работы по анализу кинетики и динамики процессов
сушки древесины
2.4 Результаты численного исследования
2.5 Верификация результатов численного исследования
.2.6 Разработка оптимальных режимов конвективной сушки пиломатериалов
при помощи численного анализа
2.6.1 Численный анализ прерывистых режимов конвективной сушки пиломатериалов

2.6.2 Численный анализ осциллирующих режимов конвективной
сушки пиломатериалов
2.6.3 Численный анализ импульсных режимов конвективной
сушки пиломатериалов
2.7 Оценка адекватности одномерной модели тепло- и влагопереноса
применительно к реальным процессам в штабеле пиломатериалов
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 3 РАЗРАБОТКА ИИС ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССОМ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
3.1 Измерение влажности древесины в процессе камерной сушки
3.2 Информационно-измерительная система для управления процессом сушки древесины
3.3 Измерение влажности древесины на потоке
3.3.1 Комбинированный оптико-диэлькометрический метод
контроля влажности
3.3.2 Комбинированный метод контроля влажности, основанный на измерении влажности на различных частотах внешнего электрического поля
3.3.3 Анализ погрешностей ИИС, реализующей комбинированные
методы контроля влажности
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Экспериментальные исследования
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Современный промышленный рынок диктует постоянную тенденцию к повышению качества выпускаемой продукции и снижению ее себестоимости, и поэтому развитие промышленности связано с совершенствованием технологических процессов и снижением энергетических затрат. Сушка древесины - один из основных технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. Являясь одним из самых энергоёмких процессов в промышленности, в деревообработке она является ещё и самым ответственным этапом, так как от её качества зависит долговечность изделия в целом. Повышение эффективности процесса сушки возможно за счет сокращения расхода энергии и снижения потерь на технологический брак
Древесина является сложным объектом, т.к. обладает неоднородной структурой и характеризуется различными свойствами в различных направлениях.
В настоящее время сушка' древесины на предприятиях проводится в конвекционных сушильных камерах по сушильной программе, согласно которой в пространстве камеры параметры сушильного агента изменяются по заданному алгоритму.
Системы управления процессом сушки в большинстве производимых сушильных установок опираются на приближенные эмпирически определенные графики сушильного процесса, учитывают лишь параметры сушильного агента без учета информации о температуре и влажности древесины в течение всего процесса сушки и не позволяют решить задачу оптимизации энергетических затрат. Нормативные и справочные документы регламентируют применение ступенчатых режимов сушки древесины, что позволяет лишь косвенно учесть влажностное состояние материала и изменение его тепло физических свойств.
Одним из перспективных направлений повышения энергоэффективности процессов сушки является разработка информационно-измерительных систем для управления процессами сушки древесины, имеющих обратные связи по

Момент 2 Момент З

Рисунок 1.3 - Развитие напряжений в процессе сушки Внутренние слои сохраняют первоначальный размер по ширине Ь0, а поверхностные приобретают усадку Уп и в свободном состоянии приобретают отвечающий фактической влажности номинальный размер Ьн. Неразрезанный же образец имеет действительную ширину Ьд, меньшую, чем 60, и большую, чем /)„-Таким образом, в момент 1 поверхностные слои испытывают растягивающие напряжения, а внутренние слои - сжимающие напряжения. На некотором промежуточном этапе процесса (момент 2, рисунок 1.3.в), а затем, к концу сушки, возрастают, изменив знак. Причина этого - развитие остаточных деформаций. В результате в конце этого процесса (момент 3) усадка на поверхности Уп окажется меньше, чем усадка в центральных слоях сортимента Уц (рисунок 1.3.г). Избежать возникновения внутренних напряжений в процессе