Вакуумно-кондуктивная сушка пиломатериалов с периодическим подводом тепловой энергии

• Автор: Мустафин, Зуфар Рафисович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ

И МЕХАНИКИ УДАЛИ ИЯ ВЛАГИ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Современное состояние техники сушки древесины

1.2. Процессы тепломассопереноса в условиях вакуумных аппаратов

1.3. Анализ исследований древесины как объекта сушки

1.3.1. Структурносорбционные характеристики древесины

1.3.2. Движение влаги в древесине

1.3.3. Тепловые характеристики древесины

1.3.4. Внутренние напряжения в процессе сушки древесины

Выводы
Глава II. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ . ВАКУУМНОКОНДУКТИВНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ СПОСОБОМ ПОДВОДА ТЕПЛА
2.1. Физическая картина процесса
2.2. Формализация процесса
2.3. Математическое описание переноса тепла и массы
при вакуумнокондуктивном способе сушки пиломатериалов с периодическим подводом тепла
2.3.1. Тепломассоперснос в парогазовой фазе
2.3.2. Тепломассоперснос в условиях внутренней задачи
2.4. Управление технологическим процессом вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов
2.5. Алгоритм расчета процесса вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов с импульсным подводом тепла
Выводы
Глава ИТ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОКОНДУКТИВНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Описание экспериментальных установок для исследования процессов, протекающих при вакуумнокондуктивной сушке древесины
3.1.1. Установка вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов с периодическим подводом тепловой энергии
3.1.2. Установка для анализа влагосодержаиия древесных материалов
3.1.3. Исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
3.1.4. Методика экспериментальных исследований внутренних напряжений, возникающих в процессе сушки древесины
3.2. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процессов, протекающих при вакуумнокондуктивной сушке древесины с периодическим теплоподводом Выводы
Глава IV. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОКОНДУКТИВНОЙ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМ ТЕПЛОПОДВОДОМ
4.1. Аппаратурное оформление вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов
4.2. Результаты промышленных испытаний вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов с периодическим подводом тепла
4.3. Анализ экономической эффективности внедрения в деревообрабатывающее производство вакуумных сушильных камер
4.4. Разработка новых аппаратов вакуумной сушки пиломатериалов
4.5. Аппаратурное оформление процесса
вакуумнокондуктивной сушки перги
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Во второй главе приведено математическое описание процесса вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов, блоксхема алгоритма расчета исследуемого процесса. В третьей главе дано описание экспериментальной установки, при помощи которой проводилась проверка разработанной математической модели на адекватность. Приведены результаты математического моделирования процесса с помощью ЭВМ и экспериментальных исследований. Четвертая глава посвящена промышленной реализации результатов исследований процесса вакуумнокондуктивной сушки пиломатериалов представлено описание вакуумной сушильной камеры, приведены результаты е испытаний с использованием разработанной технологии сушки и дан анализ экономической эффективности работы установки. На всех этапах работы в качестве консультанта активное участие принимал дг. Сафин Р. Глава I. Современное состояние техники сушки древесины. В настоящее время в деревообрабатывающей промышленности используются разные способы сушки пиломатериалов с соответствующим аппаратурным оформлением. Кроме того, имеется большое количество опытнопромышленных установок не доведенные до широкого внедрения в промышленности. Каждый из этих способов имеет свои преимущества перед другими способами и свои недостатки. В странах с высокоразвитой деревообрабатывающей промышленностью получила широкое распространение вакуумная сушка Италия, Германия 2, которая привлекательна прежде всего тем, что в разреженной среде температура кипения воды ниже, чем при атмосферном давлении при этом реализуется легкий режим сушки, не повреждающий органику древесины. Кроме того, сушка в условиях вакуума является одним из способов получения положительного температурного градиента. Исследования явлений термодиффузии влаги в древесине, проведенные В. П. Мироновым показали, что 1 градиента влажности дает иногда в раз меньшую скорость сушки, чем 1 градиента температуры. Если направить поток влаги, возникающий под действием термовлагопроводности, в требуемом направлении, то можно повысить интенсивность процесса сушки без создания значительных перепадов влажности по толщине материала. Результаты экспериментальных данных ряда исследователей , свидетельствует, что сушка древесины за счет положительного градиента температуры получается не только более быстрой, но и более качественной. При использовании конвективного способа подвода тепловой энергии в вакууме возможны импульсные режимы или сушка материала при стационарном пониженном давлении среды. При этом в качестве среды может выступать горячий воздух, перегретый пар или гидрофобная жидкость. Принцип импульсных режимов заложен в основу технологии вакуумноконвективных сушильных камер 2. Процесс сушки складывается из последовательно чередующихся стадий нагрева древесины и ее вакуумирования. Па стадии нагрева материал обдувается горячим воздухом при атмосферном давлении. В этот период температура древесины повышается, что сопровождается испарением влаги с ее поверхности. Влажность несколько снижается. Движение влаги внутри материала проходит по, действием градиента влажности. Древесину нагревают до определенной температуры, после чего начинается стадия вакуумирования, которая характеризуется интенсивным испарением влаги с поверхности материала. Температура поверхности снижается. В полостях клеток происходит вскипание воды, образовавшийся водяной пар движется к поверхности под избыточным давлением. При этом часть пара удаляется из древесины, а часть, при контакте с охлажденными поверхностными зонами конденсируется. Водяной пар, покинувший древесину, образует вокруг нее среду практически чистого насыщенного или перегретого пара. В результате этого, влага удаляется при достаточно высокой влажности поверхности и, следовательно, малом ее перепаде но толщине материала, это позволяет избежать значительных сушильных напряжений и больших остаточных деформаций 3. В период выдержки досок в вакууме при удалении свободной влаги ес движение проходит под действием градиентов давления, влажности и температуры, а при влажности древесины ниже предела насыщения градиентов влажности и температуры.