Древесиноведческие аспекты технологических режимов и оборудование для микроволновой сушки пиломатериалов

• Автор: Галкин, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Мытищи
• Количество страниц: 316 с. : 17 ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ КАК ПРИРОДНОГО

БИОКОМПОЗИТА.

1.1. Компонентный химический состав, плотность и пористость древесины.

1.2. Техническая анатомия древесины

1.3. Связи влажностных свойств древесины с е строением

1.4. Тепловые свойства древесины

1.4. Г. Теплоемкость.

1.4.2. Теплопроводность.

1.4.3. Температуропроводность.

1.4.4. Тепловое расширение древесины
ГЛАВА 2.
ДРЕВЕСИНА ИЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.
2.1. Электрофизические явления при воздействии электромагнитного поля.
2.2. Поляризация древесины
2.3. Диэлектрические свойст ва сухой древесины и древесинного вещества .
2.4. Влияние температуры на диэлектрические показатели сухой
древесины.
2.5. Диэлектрические показатели агента сушки и влаги древесины
2.6. Диэлектрические показатели влажной древесины.
ГЛАВА 3.
ТЕПЛО И МАССООБМЕН В ДРЕВЕСИНЕ.
3.1. Закономерности изменения температуры и влажности древесины
3.1.1. Энергия связей воды с древесиной.
3.1.2. Потенциалы переноса тепла и влаги.
3.1.3. Движение влаги в древесине при сушке
3.2. Процессы камерной сушки древесины
3.1. Малоинтенсивные процессы сушки древесины
3.2.2. Интенсивные высокотемпературные процессы сушки древесины.
3.3. Процессы комбинированной камерной сушки при использований
электромагнитного излучения СВЧ
3.4 Поля влажности при использовании электромагнитного излучения СВЧ.
ГЛАВА 4.
РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ СВЧ ВЛАЖНОЙ ДРЕВЕСИНОЙ.
4.1. Характеристики радиочастотного электромагнитного ноля
4.2. Диэлектрическое нагревание древесины.
4.3 Расчет диэлектрических показателей древесины на промышленных частотах 5 и МГц.
4.4. Распространение микроволнового элект ромагнитного излучения1 в древесине и штабеле пиломатериалов
ГЛАВА 5.
СУШКА ПИЛОМАТЕРИАЛОВ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ СВЧ.
5.1. Сушильные напряжения в древесине.
5.2. Стержневая модель напряжений при сушке древесины.
5.3. Напряжения при трех ступенчатых режимах сушки.
5.4. Многоступенчатые режимы сушки
5.5. Напряжения при высокотемпературных процессах и влияние энергии СВЧ.
5.6. Экспериментальные исследования физических свойствдрсвссины, ответственных за развитие внутренних напряжений
5.7. Инженерный метод расчета внутренних напряжений при сушке 3 . Исследования, выполненные на экспериментальной лабораторной
установке СВЧ.
5.9 Влияние воздействия энергии СВЧ на эксплуатационную прочность
древесины.
5 Сушка пиломатериалов на установках СВЧ
ГЛАВА
УСТАНОВКИ СВЧ ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ.
6Л. Конструктивные особенностиустановок СВЧ1.
6.2 ОВЧ установки периодического действия.
6. 3 Конструктивные решения для облучения материалов микроволновой
энергией.
6.4Экспериментальная лабораторная установка.
. Конвейерная лабораторно промышленная установка.
6. 6. Промышленная комбинированная сушилка СВЧ набазе камеры
ЦНИИМОД
. Промышленная высокопроизводительная комбинированная.
сушилкаСВЧ периодического действия.
6.8 Особенности контроля ирегулирования технологического процесса сушки на установках СВЧ периодического действия.
6.8.1 Измерение температуры внутренних зон пиломатериалов при воздействии микроволновой энергии
6.8.2 Измерение температуры и влажности сушильного агента на комбинированной сушилке СВЧ периодического действия
Общие выводы.
ЛИТЕРАТУРА


Данные ИК спектроскопии свидетельствуют, что в процессе десорбции влаги происходит изменение молекулярной структуры древесины . В аморфных областях микрофибрилл происходит увеличение степени ориентации молекулярных цепей целлюлозы. Имеются основания полагать, что сдвиг аморфной составляющей целлюлозы в сторону кристаллической происходит также под действием внешних нагрузок или внутренних напряжений. Основные полисахариды гемицеллюлозы рис. Молекулярные цепи гемицеллюлоз короче целлюлоз и каю правило, имеют более разветвленное строение. Главная цепь может состоять из одинаковых звеньев гомополимерной или из различных звеньев гетерополимерной. Макромолекулы лигнина состоят из фенилпропановых элементов, построенных иначе, чем молекулы гемицеллюлоз. Фенилпропановые части соединяются между собой посредством углероднокислородных эфирных и углеродуглерод 1ых связей. Существуют химические связи, между лигнином и гемицеллюлозами. Химический состав лигнина хвойных и лиственных пород неодинаков. Лигнин клеточной стенки отличается от лигнина межклеточной пластинки. В клеточной стенке лигнин и гемицеллюлозы заполняют межфиблярное пространство образуя лигнинно гемицеллюлозный матрикс для омертвелых клеток матрицу. Кроме целлюлозы, гемицеллюлозы. Эти вещества принято делить на органические и неорганические минеральные соединения. Группу органических
низкомолекулярных веществ называют экстрактивными веществами. Количество экстрактивных веществ влияет на проницаемость древесины жидкостями и газами. Некоторые вещества токсичны для бактерий, микроскопических грибов и насекомых вредителей древесины. Современное представление о строении древесины основано на данных, полученных всеми видами микроскопии и результатах исследования древесины химическими и физическими методами. Технической анатомии древесины посвящены сотни исследований, среди них следует отметить труды В. Е. Вихрова , , В. Е. Москалевой , 0, Л. М. Перелыгина 3, 4, 5, Яценко Хмелевского 0, С. И. Ванина , Б. Н. Уголева 1, Е. С. Чавчавадзе 2, Д. Фенгел, Г. Вегенер 4 и др. Проанализируем кинетику образования клеточных стенок , 1. Схема строения клеточной стенки приведена на рисунке 1. Рис. Живые клетки представляют собой протопласт, заключенный в оболочку. В результате вегетации в клетке камбия появляется срединная клеточная пластинка М, которая делит клетку на две части, называемые дочерними. Ее строение практически одинаково для. Срединная пластинка состоит, в основном, из лигнина. В зависимости от породы древесины его содержание колеблется от до . Лигнин срединной пластинки отличается от лигнина клеточною стенки гранулярной структурой и большим содержанием метоксильных групп Кроме лигнина, здесь содержатся пектиновые вещества, гемицеллюлозы, а также небольшое количество1 кремния и других минеральных соединений. Она очень податлива и отличается большой пористостью капилляры размером околоЮнмболее мелкие, по сравнению с другими частями клеточной стенки и составляют около ее площади. Толщина срединной пластинки колеблется в пределах 0,,5 мкм. Целлюлозные микрофибриллы ориентированы хаотически, образуя редкую сетку. Затем на клеточной пластинке откладываются первичные оболочки Р со стороны обеих дочерних клеток. Первичные оболочки сходны по химическому составу с срединной пластинкой, но отличаются по структуре. Они состоят из отдельных микрофибрилл целлюлозы,, между которыми размещаются аморфные вещества матрикса гемицеллюлозы, пектин, а, в основном, лигнин. Целлюлоза представляет собой углеводный полимер с длинной1 цепной молекулой. Впоследствии происходит упрочнение клеточных стенок вследствие их одревеснения, благодаря образованию лигнина. Лигнификация происходит на этапе образования вторичной оболочки. Вначале древеснеет первичная оболочка, затем межклеточный слой и, в дальнейшем, вторая и следующие оболочки. Микрофибриллы в первичной оболочке образуют беспорядочную сетку. Их ширина, по данным разных авторов, колеблется от до нм, а толщина от 5 до нм. Микрофибриллы целлюлозы первичной оболочки образуют скелет, погруженный в аморфный матрикс.