Интенсификация процесса сушки древесины трудносохнущих пород

• Автор: Платонов, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 280 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ .

1.1 Цель и задачи сушки древесины.

1.2 Нормы требований к качеству сушки

1.3 Оценка основных промышленных способов сушки древесины .

1.4 Цель, задачи, методы исследований и научных разработок.

Выводы.

2 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВЛАГИ В ДРЕВЕСИНЕ

2.1 Физические закономерности перемещения влаги в древесине

2.2 Структура древесины

2.2.1 Водопроводящая система древесины хвойных пород

2.2.2 Водопроводящая система древесины лиственных пород
2.2.3 Сравнительный анализ водопроводящей системы древесины различных пород.
Выводы.
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
3.1 Существующие представления о сушке древесины с использованием гигроскопических растворов
ф 3.2 Физические явления процесса сушки химически обработанной
древесины.
3.3 Исследование влияния химической обработки на процесс
влагообмена.
3.4 Исследование влияния химической обработки на процесс влагопроводности
3.5 Исследование влияния химической обработки на тепловые процессы.
3.6 Исследование температурных полей в химически обработанной древесине при нестационарном теплообмене.
Выводы.
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ТЕПЛОМАССООБМЕН КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ
4.1 Выбор гигроскопического раствора.
4.2 Влияние условий химической обработки на глубину пропитки древесины
4.3 Предварительные опыты
4.4 Влияние тепловой обработки на структуру проводящих анатомических элементов древесины.
4.5 Планирование эксперимента по определению влагопроводности химически обработанной древесины
4.6 Исследование влагопроводности химически обработанной древесины
4.7 Разработка.математической модели влагопроводности химически обработанной древесины
4.8 Исследование нолей влагосодержания в химически обработанной древесине при нестационарном теплообмене.
4.9 Исследование температурных полей в химически обработанной древесине при нестационарном теплообмене
4. Исследование напряженнодеформированного состояния древесины при сушке
4. Исследование гигроскопичности и разбухания химически обработанной древесины
4. Исследование механических показателей химически обработанной древесины
4. Исследование теплофизических показателей древесины, пропитанной хлоридом натрия.
4. Определение плотности древесины пропитанной хлоридом натрия .
4. Химическая обработка древесины, как способ интенсификации
атмосферной сушки.
Выводы.
5 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ЭНЕРГОЗАТРАТЫ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ХИМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННОЙ
ДРЕВЕСИНЫ.
5.1 Расчет температурных полей в химически обработанной
древесине при нестационарном теплообмене
5.2 Расчет продолжительности конвективной сушки.
5.3 Баланс энергозатрат и экономическая эффективность
5.4 Основы технологии химической обработки и конвективной
сушки древесины.
5.5 Химическая обработка, как способ повышения качества высушенной древесины
5.6 Результаты производственных испытаний и внедрения научных разработок
5.7 Рекомендации производству по использованию научных
разработок по предложенной технологии сушки
Выводы .
Основные выводы и рекомендации
Список использованных источников
Приложение А.
т Приложение Б.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Медленная сушка приводит к появлению грибковых пятен, плесени, гнили и короблению. Неправильная укладка пиломатериалов в штабель ведет к короблению, к неравномерной сушке. Факторы, связанные со свойствами древесины, приводят к сколам по годичным слоям, растрескавшимся и ослабевшим сучкам, расколам древесины, изменению цвета, выпаданию сучков и короблению. Эти дефекты неизбежны и не поддаются контролю в процессе сушки. Общая классификация факторов влияющих на качество высушенной древесины представлена на рисунок 1. Рисунок 1. В процессе последующей обработки могут также появиться производственные дефекты, которые напрямую связаны с процессами сушки, но обусловлены применением оборудования, к которым относятся поднятые волокна, продольные расколы, непрямые разрезы, следы ударов. Долговечность и качество изделий из натуральной древесины во многом зависит не только от качества изготовления, но и от однородности влажностных показателей используемой древесины в данном изделии. Однородность влажностных показателей древесины, как по длине пиломатериала, так и в объеме всей партии зависит от конструктивных возможностей используемой сушильной камеры. Рисунок 1. В связи с этим можно сформулировать ряд основополагающих требований к сушильной технике, которые должны соблюдаться как при строительстве, так и при реконструкции имеющихся камер рисунок 1. Втм2 С. Это требование обусловлено не только экономией тепловой энергии, но и необходимостью поддержания режимов сушки. Рисунок 1. Рисунок 1. Таким образом, качество древесины это комплексный показатель, зависящий от многих факторов, во многом определяемый породным составом высушиваемых пиломатериалов. Сушка древесины в поле токов высокой частоты ТВЧ и СВЧ. Влажная древесина практически может считаться несовершенным слоистым диэлектриком. Будучи очень сложным молекулярным комплексом, она взаимодействует с электромагнитным полем как среда из полярных дипольных и неполярных молекул , , ,, 7. Испарение влаги из древесины в поле токов высокой частоты прямое следствие ее нагревания. Испарение влаги из древесины происходит в такой же степени, как и при нагревании ее любым другим источником. Однако, при воздействии длинных волн на очень влажную древесину наблюдается электроосмос явление, заключающееся в выделении из древесины в жидкой фазе части свободной влаги. Сушка древесины токами высокой частоты самый сложный и в то же время самый совершенный способ. Поглощение электромагнитной энергии и, следовательно, нагрев происходят одновременно по всему сечению высушиваемой доски или заготовки. В случае внешнего охлаждения в середине сечения доски устанавливается повышенная температура, что приводит к термодиффузии влаги и ускорению процесса сушки. Основные его преимущества заключаются в сокращении продолжительности сушки в . К его недостаткам можно отнести низкий КПД установки по использованию тепла, ненадежность сушильных установок в работе, сложность управления, опасность для работников в эксплуатации и высокая стоимость сушки. Комбинированный способ сушки древесины, заключающийся в том, что теплопотери, а также испарение части влаги из материала возмещаются за счет дешевого вида тепловой энергии, например от паровых калориферов на продвижение же влаги в материале из середины сечения к поверхности расходуется энергия поля высокой частоты. Втч на 1 кг испаряемой влаги, что соответствует около 0 кВтч на 1 м3 условного материала, а для твердых лиственных пород около 0 кВтч на 1 м3, при этом если начальная влажность материала не превышает . При влажности выше указанной величины эффективность данного способа сушки понижается. При комбинированной сушке расход энергии снижается до 1 кВтч, но при этом сокращение продолжительности сушки по сравнению с конвективной составляет примерно три раза , . Таким образом, комбинирование высокочастотной сушки с тепловой приводит к замедлению первой. Перспективность промышленного использования сушки древесины токами высокой частоты во многом зависит от стоимости электроэнергии, породного состава и начальной влажности древесины.