Энергосберегающая технология термического модифицирования пиломатериалов в среде топочных газов

• Автор: Кайнов, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ДРЕВЕСИНЫ
1.1. Анализ способов и аппаратурного оформления термического модифицирования древесины.

1.2. Химизм процесса термического модифицирования древесины

1.3. Тепловые характеристики древесины.

1.4. Современное состояние техники и технологии процесса

горения древесины

Выводы.

Глава II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГ О МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В СРЕДЕ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ

2.1. Физическая картина процесса.
2.2. Формализация процесса.
2.3. Математическое описание процесса термического модифицирования древесины в среде топочных газов.
2.3.1. Тепломассоперенос в условиях внутренней задачи
2.3.2. Внешняя задача тепломассопереноса в процессе термической обработки древесины в среде топочных газов
2.3.3. Математическое описание стадии охлаждения
термомодифицированной древесины водяным паром
2.4. Алгоритм расчета процесса термомодифицирования
древесины в среде топочных газов.
Выводы.
Глава III. ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В СРЕДЕ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ.
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Экспериментальные исследования теплофизических свойств термомодифицированной древесины
3.2.1. Определение плотности термомодифицированной древесины
3.2.2. Определение теплоемкости термомодифицированной древесины
3.2.3. Определение теплопроводности
термомодифицированной древесины
3.2.4. Определение температуропроводности
термомодифицированной древесины
3.3. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процесса термомодифицирования древесины в среде топочных газов.
3.3.1. Анализ результатов физического и математического моделирования процесса получения топочного газа
3.3.2. Моделирование процесса термомодифицирования
древесины в среде топочных газов
Выводы
Глава IV. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В СРЕДЕ
ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ
4.1. Пилотная установка по термическому модифицированию древесины в среде топочных газов
4.2. Результаты испытаний пилотной установки по термическому модифицированию древесины.
4.3. Результаты испытаний древесины, подвергнутой
термомодифицированию в среде топочных газов
4.4. Исследование термомодифицированной древесины на биостойкость.
4.5. Промышленная установка по термическому модифицированию древесины в среде топочных газов.
4.6. Техникоэкономический анализ эффективности технологии термомодифицирования древесины в среде топочных газов
4.7. Усовершенствование технологий и оборудования на базе
исследований по предварительной сушке древесины
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


В третьей главе даны описания экспериментальных установок, при помощи которых проводились проверка разработанной математической модели на адекватность и нахождение недостающих физических параметров термодревесины. Приведены результаты математического моделирования процесса с помощью ЭВМ и экспериментальных исследований. Четвертая глава посвящена промышленной реализации результатов исследований процесса термического модифицирования пиломатериалов в среде топочных газов представлена разработанная пилотная установка, результаты ее испытаний и дан анализ эффективности результатов разработки. В приложении к работе приведены результаты статистической обработки полученных данных и результаты расчетов режимных параметров исследуемых процессов термообработки в зависимости от степени термомодифицирования, представлены актывнедрения. На всех этапах работы в качестве научного консультанта принимал участие кандидат технических наук, доцент Разумов ЕЛО. Глава 1. В России, располагающей почти четвертью мировых запасов древесины, лесная отрасль занимает неоправданно скромное место в экономике страны. Огромный лесосырьевой потенциал используется неэффективно. Закрепить свое положение на рынке, а также постоянно расширять его долю деревообрабатывающему предприятию позволит высокое качество продукции, ее низкая себестоимость, эффективная маркетинговая и финансовая деятельность и другие факторы. Необходимо развитие таких производств, которые бы не требовали больших вложений, просто и быстро создавались, быстро окупались, создавали бы конкурентоспособный товар и имели бы устойчивый рынок сбыта. Перспективным направлением инновационного развития деревообработки в сложной рыночной ситуации может быть производство нового товара термомодифицированной древесины. Термически модифицированная древесина существенно превосходит необработанную древесину по множеству показателей. Она имеет более повышенную биологическую стойкость и улучшенные декоративные свойства. Таким образом, термическая обработка древесины является одной из актуальных направлений развития деревообрабатывающей промышленности. Как известно, все процессы по термической модификации древесины происходят при температурах от 0 С до 0 С в бескислородной среде в специальных камерах 7, . Основные отличия технологий по всему миру это среда, в которой происходит процесс термического модифицирования древесины водяной пар, масло, инертная среда и т. Первые исследования по термической обработке древесины были проведены в е годы XX века в Германии, затем в е в США. В результате было установлено, что при воздействии на древесину температуры С, в ее биологическом составе происходят необратимые изменения, влияющие на ее свойства. До середины х годов самой передовой технологией высокотемпературной обработки древесины была финская термообработка. Однако, нагревание древесины по этой технологии приводило к ее почернению поскольку обработка производилась в среде с кислородом. Позднее, для препятствия горению и понижения концентрации кислорода в Финляндском Государственном Исследовательском Центре УТТ стали использовать водяной пар, который нагнетался в камеру Финская технология ТЬегтоюос рис. Гипамчюс Оу, еас Оу, ТсктаИеаг Оу, Уа1Шес Оу 2. Особенность данной технологии ТегтоУоос1 состоит в том, что термическое модифицирование древесины ведется в среде водяного пара при температурах 5 2 С, продолжительность часов. Рис. Схема а и общий вид б финской установки по термомодифицированию древесины. Недостатком данного способа обработки древесины является то, что эта технология не предусматривает работу с твердолиственными породами, такими как дуб, бук, ясень. По аналогичной финской технологии ТЬегтохуоос работает голландская фирма РЬАТОУоос1, где технологический процесс отличается значительной продолжительностью часов рис. Рис. Общий вид голландской установки по термомодифицированию древесины а термогидролизная камера б конвективная сушильная камера. Название технологии происходит от сокращения vii i v i i Предлагаем Долговечную Прогрессивную Древесину на Выбор. Ее особенностью является проведение термомодификации путем цикличного термогидролиза древесины при температурах С и давлении до 1,6 МПа, т. ВлагаТеплоДавление 2, 7.