Разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования древесины

• Автор: Ахметова, Дина Анасовна
• Шифр специальности: 05.14.04, 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕРМООБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Анализ способов термообработки древесины

1.2. Современные представления о теоретических основах

процесса термической переработки древесины

1.3. Анализ химического строения древесины

как агента термической обработки

1.4. Анализ исследований нагревания древесины

1.5. Тепловые характеристики древесины.

Выводы
Глава II. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА
ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНОКОНДУКТИВНЫХ АППАРАТОВ
2.1. Физическая картина процесса
2.2. Формализация процесса
2.3. Математическое описание процесса
вакуумнокондуктивпого термомодифицирования древесины
2.3.1. Математическое описание процессов
прогрева и досушки обрабатываемых пиломатериалов
2.3.2. Математическое описание стадии термического
модифицирования и конденсации продуктов
2.3.3. Математическое описание стадии охлаждения
термомодифицированного пиломатериала
2.4. Алгоритм расчета процесса термомодифицирования древесины в условиях вакуумнокондуктивных аппаратов
Выводы.
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНОКОНДУКТИВНЫХ АППАРАТОВ
3.1. Экспериментальная установка для исследования процессов, протекающих при вакуумнокондуктивной сушке
и термомодифицировании древесины
3.2. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процессов, протекающих при вакуумнокондуктивной
сушке и термомодифицировании древесины
3.3. Исследование изменений химического состава
термомодифицированной древесины
3.4. Экспериментальные исследования механических свойств термомодифицированной древесины
Выводы
Глава IV. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНЫХ АППАРАТОВ
4.1. Пилотная установка вакуумнокондуктивной сушки
и термомодифицирования пиломатериалов
4.2. Результаты опытнопромышленного термомодифицирования пиломатериалов в нрессвакуумной камере
4.3. Техникоэкономической анализ эффективности внедрения вакуумнокондуктивных камер термомодифицирования древесины
4.4. Усовершенствование технологического процесса и оборудования классической конвективной технологии
термомодифицирования на базе проведенных исследований
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


В первой главе рассмотрены существующие способы термомодифицирования древесины, представлены свойства термообработанных пиломатериалов, дан анализ современного состояния теории теплопереноса в процессе нагревания капиллярно-пористых коллоидных тел. Во второй главе разработана физическая картина процесса термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов, проведена формализация исследуемого процесса, дано математическое описание и блок-схема алгоритма вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов. В третьей главе представлено описание экспериментальных установок и методик проведения исследований, а также изложены результаты математического и физического моделирования процессов вакуумно-кондуктивной сушки древесины с периодическим подводом тепла и термообработки древесины; приведены результаты экспериментальной проверки основных кинетических зависимостей, установлена адекватность разработанной модели реальному процессу. На всех этапах работы в качестве научного консультанта активное участие принимал д. Сафин Р. Глава I. В последнее время можно наблюдать возрастающий интерес к улучшению качества пиломатериалов при помощи термообработки. Между тем, до сих пор выпуск термообработанных сортов древесины ограничен относительно небольшим количеством установок, производственная мощность которых составляет 5- тыс. При этом российский рынок термодревесины (ТМД) находится в зачаточном состоянии. Развитие российского рынка ТМД сдерживается, во-первых, вследствие того, что термодревесина практически не позиционирована ни среди пиломатериалов, ни на рынке продукции глубокой переработки древесины. Во-вторых, распространение инновационного материала сковывается из-за высоких на неё цен. Следует отметить, что эти же причины, оказывающие сдерживающее влияние на развитие рынка ТМД, называются и европейскими специалистами. Говоря о тсрмодревесине, представляется целесообразным позиционировать данный продукт в двух нишах: первая из них - это термодревесина, изготовленная из быстрорастущих пород (береза, ель, осина, сосна); вторая - это термодревесина, произведенная из ценных пород древесины (бук, дуб, ясень, некоторые тропические виды). И если первая предполагает придание быстрорастущим породам высоких потребительских качеств, приближающих их к ценным породам, а, зачастую, и превосходя их, то вторая - это дорогостоящая продукция, где на первое по значимости место выходит эксклюзивность материала, обладающего новыми, уникальными характеристиками (к примеру, древесина недавно свежего дуба приобретает параметры мореного); данная категория рассчитана на потребителей с доходами значительно выше среднего. Класс 1. Обработка ведется в интервале температур 0-0 °С. Никаких значительных изменений физических свойств материала не происходит. Главное назначение этого режима - придание определенных декоративных свойств древесине: ее цвет темнеет, приобретает коричневатый, красноватый или желтоватый оттенок. Обработанную таким образом древесину рекомендуется использовать в тех же случаях, что и не подвергшуюся термообработке. Класс 2. Температура обработки 0 - 0 °С. В результате обработки в 3-4 раза повышается устойчивость к гниению, но одновременно снижаются гибкость и эластичность. Из такой древесины производят качественные пиломатериалы, садово-парковые конструкции, отделочные панели и полы, мебель для дома и сада, окна, двери и т. Класс 3. Обработка ведется при температуре выше 0 °С. Термодревесина с таким классом обработки рекомендуется в тех случаях, когда нужна очень высокая устойчивость к гниению. Например, для изготовления окон, наружных дверей, наружной отделки стен, уличных настилов, шрад, конструкций детских площадок и т. Помимо классификации по воздействующей температуре процессы термомодификации древесины можно разделить по агенту обработки. Обработка древесины в воздушной среде при температуре 0-0°С в течение часов. Эта самая первая технология термической обработки древесины была освоена в Финляндии в середине -х годов прошлого века, в настоящий момент в России работает завод на оборудовании фирмы ВагкеГ который использует подобную технологию. Финская технология ТйептюууоосКЕ).