Вакуум-осциллирующая сушка пиломатериалов в среде перегретого пара

• Автор: Сафин, Руслан Рушанович
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 133 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И МЕХАНИКИ

УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ.

1.1 .Современное состояние техники сушки древесины

1.1.1. Анализ способов сушки

1.1.2. Анализ исследований конвективного нагрева древесины.

1.1.3. Анализ современных представлений о процессе

сушки материалов понижением давления.

1.2. Анализ исследований древесины как объекта сушки.

1.2.1. Структурносорбционные характеристики древесины.

1.2.2. Динамика влаги в древесине
1.2.3. Тепловые характеристики древесины.
Выводы.
Глава И. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА
ВАКУУМОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
2.1. Физическая картина процесса вакуумосциллирующей
сушки древесины
2.2. Формализация процесса.
2.3. Математическое описание переноса тепла и массы при вакуумосциллирующем способе сушки пиломатериалов.
2.3.1. Математическое описание прогрева пиломатериала при
наличии фазовых переходов теплоносителя
2.3.2. Математическое описание конвективного прогрева пиломатериала в среде перегретого пара
2.3.3. Математическое описание тепломассопереноса
при понижении давления.
2.4. Построение конечноразностных схем.
2.5. Алгоритм расчета процесса вакуумосциллирующей
сушки пиломатериалов.
Выводы.
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАКУУМОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ .
3.1. Описание экспериментальной установки для исследования процесса вакуумосциллирующей сушки древесины
3.2. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процесса вакуумосциллирующей сушки древесины
3.2.1. Анализ адекватности математической модели реальному процессу сушки древесины.
3.2.2. Анализ результатов моделирования стадии прогрева древесины .
3.2.3. Анализ результатов моделирования стадии вакуумирования.
Глава IV. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
ВАКУУМОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ .
4.1. Аппаратурное оформление вакуумосциллирующсго
процесса сушки пиломатериалов.
4.2. Инженерная методика расчета вакуумосциллирующей сушильной установки
4.2.1. Определение основных конструктивных параметров сушильной камеры.
4.2.2. Тепловой и аэродинамический расчет сушильной камеры
4.2.3. Расчет системы вакуумирования
4.3. Устройство промышленной установки ВОСК1
4.4. Результаты испытаний сушильной камеры ВОСК1.
4.5. Анализ экономической эффективности внедрения
промышленной установки ВОСК1.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


В первой главе рассмотрены существующие способы сушки древесины, дан анализ современного состояния теории тепломассопереноса на стадии прогрева пиломатериалов и представлена характеристика древесины как объекта сушки. Во второй главе приведено математическое описание процесса вакуум-осциллирующей сушки пиломатериалов в среде перегретого пара, блок-схема алгоритма моделирования 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. 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 опытно-промышленных установок не доведенные до широкого внедрения в промышленности. Каждый из этих способов имеет свои преимущества перед другими способами и свои недостатки. Анализ способов сушки. Одним из наиболее широко применяемых сушилок являются конвективные сушильные камеры, в которых наблюдается омывание материала потоком нагретого газа. Процесс протекает при атмосферном давлении. При этом температура в центре материала в процессе сушки ниже, чем на поверхности, а влажность выше, поэтому перемещение влаги к поверхности материала обусловлено градиентом влажности, градиент температуры оказывает тормозящее действие. По данным H. A. Першанова [] отрицательный температурный градиент снижает общий поток влаги, создаваемый градиентом влажности, до %. Данный принцип подвода тепловой энергии к материалу используется также в аэродинамических сушильных камерах, где нагрев воздуха осуществляют путем сильной турбулизации потока воздуха на лопатках ротора центробежного вентилятора специальной конструкции []. Кроме того, работают единичные экземпляры сушильных камер, использующих в качестве энергоносителя древесные отходы []. Менее распространенным методом является кондуктивная сушка, когда тепло высушиваемому материалу передается теплопроводностью от нагретой поверхности [5]. При контактном методе подвода тепла распределение влагосодержания неравномерно и несимметрично: в контактном слое у греющей поверхности влагосодержание на протяжении всего процесса минимально, в центральных слоях - максимально. У открытой поверхности влагосодержание ниже, чем в центральных слоях, но выше, чем в контактном слое. Температура в направлении от контактного слоя к открытой поверхности непрерывно убывает. Перемещение влаги к поверхности материала обусловлено градиентом температуры; градиент влагосодержания оказывает тормозящее действие [], в то время как именно влагопроводность является одной из основных движущих сил для продвижения влаги изнутри древесины. Обычно в качестве нагревательных элементов используются металлические плиты, нагреваемые паром, водой или электричеством. В случае использования простой и компактной конструкции нагревателя [] довольно трудно обеспечить равномерный нагрев древесины, а большая трудоемкость погрузочно-разгрузочных работ существенно снижает эффективность эксплуатации таких камер. Для обеспечения качественной сушки пиломатериалов без использования водяного пара в МГУЛ разработаны «импульсные» режимы []. Сущность этих режимов состоит в следующем. На первой стадии цикла сушка пиломатериалов проходит в воздухе повышенной температуры и низкой влажности. В камере осуществляется интенсивная циркуляция сушильного агента и воздухообмен с окружающей средой. Этот период характеризуется аккумулированием древесиной тепла и высокой интенсивностью процесса сушки за счет большого градиента влажности. В древесине в поверхностных зонах развиваются растягивающие напряжения. На второй стадии прекращается работа систем циркуляции, теплоснабжения и воздухообмена. Как показывает производственный опыт, сушка «импульсными» режимами при соответствующем соотношении продолжительности стадий процесса происходит практически без развития остаточных деформаций, а следовательно, и без остаточных напряжений, при малых перепадах влажности по толщине материала.