ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3деңгейлі СМК құжаты
ПОӘК
ОӘКҚ 042-18.21.1.14/03.2013
ПОӘК
18.09.2009 ж. басылым
«Топырақтану геология
орынына
негіздерімен» пәніне арналған
№ 2 басылым
оқу-әдістемелік материалдар.
01.09.2012ж.
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
5В080100 «Агрономия»
мамандығына арналған
«Сүректерді гидротермиялық өңдеу» ПӘНІНЕ АРНАЛҒАН
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
СЕМЕЙ –2013
МАЗМҰНЫ
1. Глоссари
2. Дәрістер
3. Тәжірибелік және зертханалық сабақтар
4. Ұсынылатын өзіндік сабақтарының тізімі.
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Гидротермическая обработка и консервирование древесины»
(правильнее «Тепловая обработка, сушка и защита древесины») - многогранный и сложный, один из наиболее важных специальных курсов в
учебных планах по специальности 250403 «Технология деревообработки»,
специальности 250300 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств».
Процессы тепловой обработки, сушки и защиты древесины пресле-дуют
определённые цели и решения целого ряда технологических задач.
Целью тепловой обработки древесины является улучшение её технологических свойств (упругости, эластичности, пластичности) без измене-ния
влажности, прочности и химической структуры.
Целью сушки древесины является улучшение её технологических и
эксплуатационных свойств без нарушения химической структуры, без изменения прочности и цвета.
Целью защиты древесины является сохранение и улучшение её эксплуатационных свойств, то есть, прежде всего, повышение её огнебиостойкости.
Предметом настоящего курса является изучение основ теории, тех-нологии, а
также оборудования, применяемого для проведения указанных процессов.
Тепловая обработка, сушка и защита древесины имеют важнейшее
экономическое значение для лесопильно-деревообрабатывающих и фанерных предприятий, так как обеспечивают высокое качество выпускаемой
продукции, позволяют сберечь огромное количество древесины, тесней-шим
образом связаны с охраной окружающей среды, безопасностью людей и
экономией общественно полезного труда. Для проведения этих процес-сов
требуется специальное и дорогое оборудование, высокая квалификация
обслуживающего персонала.
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Производственные процессы тепловой обработки, сушки и защиты
древесины по своему физическому характеру, технологии, применяемому
оборудованию и его эксплуатации являются процессам сложными, поэто-му
их рассмотрению предшествует изучение общих вопросов, связанных со
свойствами агентом обработки и древесины, с физическими основами
процессов взаимодействия древесины и агентов обработки.
Программа изучаемой дисциплины включает 19 разделов:
4
1. Агенты обработки и теплоносители;
2. Древесина – объект её тепловой обработки, сушки и защиты;
3. Физические закономерности и расчёт процессов нагревания и от-таивания
древесины;
4. Технология и оборудование тепловой обработки древесины;
5. Физические закономерности процессов сушки древесины;
6. Классификация и принципиальные схемы сушилок;
7. Тепловое и циркуляционное оборудование сушилок;
8. Сушильные камеры для пиломатериалов;
9. Технология камерной сушки пиломатериалов;
10. Продолжительность камерной сушки пиломатериалов. Производительность и учёт работы сушильных камер;
11. Атмосферная сушка пиломатериалов;
12. Специальные способы сушки пиломатериалов;
13. Сушка шпона;
14. Сушка измельчённой древесины;
15. Защита древесины;
16. Приборы, системы контроля и регулирования процессов тепло-вой
обработки, сушки и защиты древесины;
17. Проектирование, строительство, испытания, технико-экономические
показатели установок для тепловой обработки, сушки и защиты древесины.
Основными пособиями для самостоятельной работы студентов слу-жат
учебники П. С. Серговского, А. И. Расева «Гидротермическая обра-ботка и
консервирование древесины» (М., 1987), А. И. Расева «Тепловая обработка и
сушка древесины» (М., 2009), А. И. Расева, А. А. Косарина, Л. П. Красухина
«Технология и оборудование защитной обработки древеси-ны» (М., 2010).
Ссылки на отдельные главы этих учебников и других до-полнительных
источников даны по каждому разделу при проработке изу-чаемого
материала.
В разделе «Указания к отдельным главам курса» даны краткие пояс-нения и
выделены основные моменты, на которые следует обратить особое внимание
при теоретической проработке глав.
В конце пояснений приведены вопросы для самоконтроля теоретиче-ских
знаний.
Следует помнить, что теоретические знания надо уметь применять на
практике для решения различных задач, поэтому в пособии приведены
примеры с решениями некоторых из них и с ответами к остальным. По некоторым разделам курса разработаны варианты домашних заданий. Сту-дент
обязан самостоятельно выполнить эти задания и сдать письменный отчёт
преподавателю.
5
2. УКАЗАНИЯ К ОТДЕЛЬНЫМ ГЛАВАМ КУРСА
2.1. Агенты обработки и теплоносители
Жидкая или газообразная среда, воздействующая на древесину при
её обработке, называется обрабатывающим агентом или агентом обработки.
Агентами обработки древесины служат вода, водяной пар, влажный воздух
или смесь его с топочными газами и в некоторых случаях водные растворы
или органические жидкости. Свойства воды и водяного пара изучались ранее в курсах физики и теплотехники, поэтому в настоящем курсе наибольшее внимание уделяется изучению свойств влажного воздуха и топочных
газов.
Теплоноситель – движущаяся жидкая или газообразная среда, используемая в процессах теплообмена (вода, водяной пар, газы, органиче-
ские и кремнийорганические соединения). Теплоносителем является также
электрическая энергия. Теплоносители могут одновременно выполнять
функцию агентов обработки или агентов сушки.
При проработке этой главы необходимо чётко усвоить термины и
определения основных параметров водяного пара, влажного воздуха и топочных газов, изучить уравнения связи между основными параметрами
указанных агентов и уметь применять их для практических расчётов.
Усвоив принципы построения Id, tp, Idα-диаграмм, надо научиться
пользоваться этими диаграммами, т. е. по двум известным параметрам
находить все остальные, знать, как строятся процессы нагревания, охлаждения, испарения, смешения, уметь определять параметры этих агентов
после изменения их состояния.
Литература: [1, гл. 1]; [14].
Вопросы для самопроверки
1. Какая разница между влажным, сухим насыщенным и перегретым паром?
2. Какие задачи можно решать с помощью Id, tp, Idα-диаграмм?
3. Какими свойствами обладает влажный воздух?
Примеры. 1. Задана температура воздуха t 76 °С и степень его
насыщенности 0,65. Пользуясь формулами и табл. 2.1, определить парциальное давление водяного пара, влагосодержание и теплосодержание
воздуха, а затем проверить результаты решения по Id-диаграмме. Давление
атмосферного воздуха принято равным 100 000 Па.
Решение. Значение °С лежит между значениями температуры
70 °С и 80 °С. Находим искомое значение pн (табл. 2.1.1) интерполированием.
t 76
6
При t 70 °С pн 31136,1 Па
При t 80 °С pн 47336,7 Па
____________________________
На 10 °С pн 16200,6 Па
При t 76 °С: 40856 46
10
16200,6
pн 31136,1(76 - 70) , Па.
Парциальное давление водяного пара pп , Па, влагосодержание воздуха d , г/кг, теплосодержание воздуха I , кДж/кг, находим из уравнений
(1.5; 1.7; 1.9) с. 9…10 [1]:
pп pн ,
pп 0,6540856,46 26556,7 Па;
ап
622 п
pp
p
d

,
224 9
100000 - 26556,7
26556,7
d 622 , г/кг;
I 1,0t 0,001d(1,93t 2490) ,
I 1,076 0,001224,9(1,9376 2490) 669 кДж/кг.
Графическое решение: pп 27100 Па; d 228 г/кг; I
673 кДж/кг.
Т а б л и ц а 2.1.1
Зависимость давления насыщения водяного пара
от температуры насыщения (кипения)
Температура насыщения (кипения)
tн tк , °С
Давление насыщения водяного пара
кг/м2 (мм вод. ст.) Па (Н/м2)
0 62 608,0
10 125,2 1227,8
20 238 2334,0
30 433 4246,3
40 752 7374,6
50 1258 12336,8
60 2028 19887,9
70 3175 31136,1
80 4827 47336,7
90 7148 70097,3
100 10383 101325,0
110 14608 143255,5
120 20424 198506,2
130 27438 269074,9
7
2. Задано теплосодержание I 900 кДж/кг и влагосодержание
d 300 г/кг. Определить по формулам температуру, парциальное давление
водяного пара и степень насыщенности воздуха с последующей проверкой
результатов решения по Id-диаграмме.
Решение. Температуру воздуха t , °С, парциальное давление водяного пара pп , Па, степень насыщенности воздуха находим из уравнений
,d
I,d
t
1 0 00193
2 49


;
d
pd
p


622
а
п;
н
п
p
p
.
96 9
1 0 00193 300
900 2 49 300
,
,
,
t 


°С;
32538
622 300
100000 300
п 


p Па;
pн f (t) ; н (96,9 С)
p f
При t 100 °С pн 101325 Па
При t 90 °С pн 70097,3 Па
____________________________
На 10 °С pн 31227,7 Па
При t 96,9 °С: 91644 4
10
31227,7
pн 70097,3 (96,9 - 90) , Па;
0 36
91644 4
32538
,
,
.
Ответ: t 96,9 °С; pп 32538 Па; 0,35.
3. Заданы показания психрометра: tс 83 °С, tм 61 °С. С помощью
Id-диаграммы найти степень насыщенности, теплосодержание, влагосодержание, плотность и приведённый удельный объём пр воздуха. Показания психрометра ( tс , tм ) перенести на Id-диаграмму по схеме рис. 1.5,
с. 16 [1] и определить искомые параметры.
Ответ: 0,37 ; I 500 кДж/кг; d 156 г/кг; 0,898 кг/м3;
пр 1,29 м3/кг.
8
4. Задана температура воздуха t 86 °С и температура точки росы
tр 70 °С. Определить по Id-диаграмме теплосодержание, влагосодержание, степень насыщенности воздуха и парциальное давление пара.
Ответ: I 859 кДж/кг; d 290 г/кг; 0,52; pп 32200 Па.
5. Смешивается воздух с температурой t1 80 °С и относительной
влажностью воздуха 1 0,15 с воздухом, имеющим t2 60 °С и 2 0,80.
Коэффициент пропорции смеси
2
1
M
M
n ; ( 3
1
3
n ). Определить параметры смеси: dсм , Iсм , tсм , см сначала аналитическим расчётом, а затем
путём графического построения на Id-диаграмме. Сравнить результаты
аналитического расчёта и графического решения.
Решение. Определяем парциальное давление пара для обоих компонентов смеси, пользуясь табл. 2.1.1.
При t1 80 °С pн1 47336,7 Па; при t2 60 °С pн2 19887,9 Па.
Из формул
н1
п1
1p
p
и
н2
п2
2p
p

находим
pп1 1pн1; pп2 2 pн2 .
3
pп1 0,1547336,7 7,110 Па;
4
pп2 0,819887,9 1,5910 Па.
Влагосодержание воздуха до смешивания
а п1
п1
1 622
pp
p
d

;
а п2
п2
2 622
pp
p
d

.
47 5
10 71 10
71 10
622
53
3
1,
,
,
d 


г/кг сух. возд.;
117 6
10 159 10
159 10
622
54
4
2,
,
,
d 


г/кг сух. возд.
Определяем влагосодержание смеси по формуле (1.14), с. 17 [1]
9
n
dnd
d



1
21
см ,
65
13
117 6 3 47 5
см 



,,
d г/кг сух. возд.
Определяем теплосодержание воздуха до смешивания I1 и I 2
I1 1,080 0,00147,5(1,9380 2490) 205,6 кДж/кг,
I2 1,060 0,001117,6(1,9360 2490) 366,4 кДж/кг.
По формуле (1.13), с. 17 [1] определяем теплосодержание смеси
245 8
13
366 4 3 205 6
см ,
,,
I 


кДж/кг сух. возд.
Температуру смеси tсм , °С, определяем из уравнения теплосодержания смеси Iсм , кДж/кг
Iсм 1,0tсм 0,001dсм (1,93tсм 2490) ,
см
см см
см 1 0 00193
2 49
,d
I,d
t


,
73
1 0 00193 65
245 8 2 49 65
см 



,
,,
t °С.
Парциальное давление пара в смеси воздуха определяем по формуле
см
а см
п.см 622 d
pd
p

,
3
5
п.см 9
5 10
622 65
10 65



p , Па.
Давление насыщения смеси находим по температуре смеси 73 °С,
табл. 2.1.1.
При 80 °С pн 47336,7 Па
При 70 °С pн 31136,1 Па
_________________________
На 10 °С 16200,6 Па
3
н.см 36 10
10
16200,6
p 31136,1(7370) Па.
10
Степень насыщенности смеси определяем по формуле
н.см
п.см
см p
p
,
,.
,
0 263
36 10
9 5 10
3
3
см 



При графическом решении задачи смешения воздуха двух состояний
на Id-диаграмме соединяют прямой линией точки, характеризующие состояние воздуха 1 ( t1 и 1 ) и состояние 2 ( t2 и 2 ). Прямую, соединяющую эти точки, делят на n 1 равных частей.
В нашем примере 314 . На Id-диаграмме намечаем точки пересечения t1 80 °С, 1 0,15 и t2 60 °С, 2 0,80. Соединяем точки прямой,
делим прямую на 4 части. Точка смеси находится на расстоянии одной части от точки 1, так как воздуха в состоянии 1 до смешивания было в 3 раза
больше, чем в состоянии 2. Результаты решения представлены по форме
табл. 2.1.2.
Т а б л и ц а 2.1.2
Результаты аналитического и графического решений
Параметр
смеси
Единица
измерения
Аналитический
расчёт
Графическое
решение
dсм г/кг 65,0 67,0
Iсм кДж/кг 245,8 247,0
tсм °С 73,0 74,0
см 0,263 0,26
Контрольное задание № 1
Контрольное задание выполняется на белой писчей бумаге размером
210×297 мм с титульным листом. К решению задачи прилагаются выкопировка с Id-диаграммы графического решения и сравнительная таблица ре-
зультатов аналитического и графического решений.
Исходные данные для решения задач даны в 20 вариантах. Необходимый вариант студент выбирает по последней цифре номера зачётной
книжки. При этом вариант выбирается из первого десятка, если предпоследняя цифра номера зачётной книжки нечётная, а из второго десятка, если чётная.
Например, зачётная книжка имеет номер 71457 номер варианта 7,
если же номер зачётной книжки 70127 или 69507 номер варианта 17.
11
Задание. Воздух, состояние которого характеризуется температурой
t1 и степенью насыщенности 1 , смешивается с воздухом, имеющим параметры t2 и 2 (табл. 2.1.3). Пропорция смеси определяется отношением
масс компонентов: n M1 M2 ( n 1,0 ). Определить аналитическим расчётом основные параметры смеси (d , I , t , ).
Эту же задачу решить путём графического построения на Idдиаграмме и сравнить результаты графического решения с аналитическим
расчётом (см. форму таблицы 2.1.2). Графическое решение показать на
ксерокопии с Id-диаграммы и приложить к заданию.
Т а б л и ц а 2.1.3
Исходные данные к заданию
Номер
варианта
Состояние компонентов смеси Пропорция
t1 , °С 1 t2 , °С 2 смеси
1 50 0,80 80 0,45 5
2 100 0,25 48 0,40 6
3 43 0,85 94 0,55 8
4 115 0,18 84 0,70 5
5 36 0,40 80 0,30 3
6 90 0,20 86 0,75 2
7 68 0,80 80 0,55 4
8 100 0,05 68 0,80 3
9 35 0,65 98 0,30 2
10 68 0,90 100 0,15 4
11 50 0,38 92 0,36 4
12 88 0,65 10 0,50 2
13 55 0,65 104 0,15 2
14 70 0,85 56 0,58 6
15 51 0,20 70 0,65 5
16 90 0,30 76 0,88 4
17 60 0,45 28 0,70 1
18 75 0,50 36 0,80 2
19 85 0,60 98 0,35 3
20 84 0,25 100 0,25 4
2.2. Древесина объект тепловой обработки, сушки и защиты
Основные вопросы, связанные со строением древесины и её физикомеханическими свойствами, изучались в курсе древесиноведения. Но для
правильного понимания процессов тепловой обработки, сушки и защиты
должны быть уточнены понятия о микроскопическом строении древесины,
о состоянии влаги в древесине. Необходимо чётко усвоить понятия о гиг12
роскопичности, равновесной и устойчивой влажности, закономерностях
усушки и разбухания древесины, базисной и действительной плотности,
тепловых и электрических свойствах.
Литература: [1, гл. 2]; [3].
Вопросы для самопроверки
1. Что означают термины устойчивая и равновесная влажность?
2. Какие факторы оказывают влияние на усушку и разбухание древесины?
3. От чего зависят теплоёмкость и теплопроводность древесины?
4. Чем объяснить низкую точность работы кондуктометрических электровлагомеров при влажности древесины более 40 %?
5. Как влияют температура и влажность древесины на её предел прочности?
6. Что такое абсолютная и относительная влажность древесины?
7. Что такое влагосодержание древесины?
Примеры. 1. Определить по диаграмме равновесной влажности древесины (рис. 2.2.1) влажность её предела гигроскопичности Wп.г , %, при
температуре агента сушки: а) 20 °С; б) 60 °С; в) 90 °С.
При относительной влажности агента сушки 1,0 и соответствующих температурах получаем ответ:
а) Wп.г 30 %; б) Wп.г 26 %; в) Wп.г 21 %.
2. По диаграмме (рис. 2.2.1) определить устойчивую влажность древесины, не подвергавшейся камерной сушке, после длительного хранения
в помещении с температурой воздуха 10 °С и относительной влажностью
0,7 при начальной влажности древесины: а) 22 %; б) 10 %.
По формулам Wу.д Wр 1,25; Wу.с Wр 1,25
получен ответ: а) Wу.д 15,25 %; б) Wу.с 12,75 %.
3. Древесина, высушенная в сушильной камере до влажности 8 %,
после длительного хранения должна иметь влажность не более 10 %. Какую относительную влажность необходимо поддерживать в помещении
при температуре воздуха плюс 5 °С?
Решение по диаграмме (рис. 2.2.1) и формулам Wу.д Wр ;
Wу.с Wр 2,5 даёт ответ: 0,64.
4. Определить по диаграмме (рис. 2.2.2): а) плотность древесины
ольхи (б 430 кг/м3) при влажности 80 %; б) максимальную плотность и
максимальную влажность, которые может иметь эта древесина.
Ответ: а) W 770 кг/м3; б) max 1140 кг/м3; Wmax 172 %.
5. Определить по диаграмме (рис. 2.2.3) удельную теплоёмкость древесины с влажностью 65 %: а) при t 15 °С, б) при t 55 °С.
Ответ: а) 2,1 кДж/(кг ∙ град), б) 3,0 кДж/(кг ∙ град).
13
Рис. 2.2.1. Диаграмма равновесной влажности древесины (П. С. Серговский)
Рис. 2.2.2. Диаграмма плотности древесины
14
Рис. 2.2.3. Диаграмма удельной теплоёмкости древесины
15
Рис. 2.2.4. Диаграмма номинального (б 520 кг/м3) коэффициента
теплопроводности древесины поперёк волокон при атмосферном давлении
Т а б л и ц а 2.2.1
Средние значения плотности древесины в абсолютно сухом состоянии
0 , кг/м3, и базисной плотности б , кг/м3
(по данным Б. Н. Уголева, с. 76 [3])
Порода 0 б
Акация белая 770 650
Берёза 620 520
Бук 650 560
Вяз 620 535
Граб 760 640
Груша 670 585
Дуб 655 570
Ель 420 365
Ива 425 380
Кедр (сосна кедровая) 405 360
Клён 655 570
Липа 470 410
Лиственница 635 540
Ольха 495 430
Орех 560 490
Осина 465 400
Пихта сибирская 350 310
Сосна обыкновенная 480 415
Тополь 425 375
Ясень обыкновенный 650 560
16
2.3. Физические закономерности и расчёт процессов
нагревания и оттаивания древесины
В данном разделе студент должен изучить закономерности наиболее
распространённого способа нагревания конвективного (нагревание древесины в воде или насыщенном паре). В результате изучения должен знать
особенности расчёта процессов данного нагревания древесины с начальной
температурой выше 0 °С (нагревание без изменения агрегатного состояния
влаги) и ниже 0 °С (с изменением агрегатного состояния влаги).
Должен уметь решать задачи по определению температуры в заданной точке сортимента при известном времени нагревания, по определению
продолжительности нагревания при заданной температуре в определённой
точке сортимента, по определению продолжительности оттаивания с последующим нагреванием сортиментов до определённой температуры, по
определению удельного расхода теплоты на оттаивание и нагревание древесины. Все эти задачи имеют важное практическое значение и являются
составной частью второй самостоятельной контрольной работы.
Литература: [1, гл. 4]; [2]; [3]; [4]; [5]; [8].
Вопросы для самопроверки
1. Какие способы нагревания древесины вы знаете?
2. Чем характеризуется стационарный и нестационарный теплообмен?
3. Какие факторы и как оказывают влияние на продолжительность нагревания
древесины?
4. В чём сущность диэлектрического нагревания древесины?
5. Каковы достоинства и недостатки диэлектрического нагревания древесины?
Примеры. 1. Определить коэффициент температуропроводности
древесины сосны в радиальном направлении при влажности 70 % и температуре 45 °С.
Решение. Находим среднюю базисную плотность древесины сосны
б 415 кг/м3 (табл. 2.2.1) и её действительную плотность W 700 кг/м3
(рис. 2.2.2). Коэффициент теплопроводности сосны с поправками на
направление теплового потока и базисную плотность определяется по
формуле
н KKx ,
где н номинальный коэффициент теплопроводности, Вт/(м ∙ °С), рис.
2.2.4; Kкоэффициент, учитывающий базисную плотность древесины
[ Kf (б ) ], табл. 2.3.1; Kx коэффициент, учитывающий направление
теплового потока относительно структуры волокон, табл. 2.3.2.
0,400,891,0 0,355 Вт/(м ∙ °С).
17
Удельная теплоёмкость древесины с 3,0 кДж/(кг ∙ °С), рис. 2.2.3.
Коэффициент температуропроводности a , м2/с, находим по формуле
cW
a


.
7
3
169 10
3 0 10 700
0 355 

,
,
,
a м2/с.
2. Берёзовая пластина толщиной 5 см, имеющая начальную температуру 0 °С и влажность 60 %, нагревается в среде насыщенного водяного
пара с температурой 82 °С. Найти продолжительность нагревания пластины, при которой температура в центре достигнет 30 °С
(25
2
5
2
x R 1 S , см).
Решение. Определим безразмерную температуру
с0
с
tt
tt


;
0 634
82 0
82 30
,


.
Зная и безразмерную координату заданной точки 1
R
x
, находим
по номограмме (рис. 2.3.1) критерий Фурье Fo 0,27 . Для определения
продолжительности нагревания определим коэффициент температуропроводности:
а) для расчётной температуры 41
2
82 0
р 

t °С при радиальном
направлении теплового потока находим
0,371,01,0 0,37 Вт/(м ∙ °С);
б) удельная теплоёмкость c 2,86 кДж/(кг ∙ °С);
в) действительная плотность W 830 кг/м3 при б 520 кг/м3;
г) коэффициент температуропроводности
18
7
3
155 10
2 86 10 830
0 37 

,
,
,
a м2/с.
Из формулы критерия Фурье находим , с
2
Fo
R
a
;
a
R2 Fo
;
10 1089
155
0 27 0 025 7
2



,
,,
с или 0,303 ч.
3. Осиновые чураки диаметром 20 см, имеющие влажность 90 % и
начальную температуру 6 °С, нагреваются в воде при температуре 75 °С.
Определить продолжительность нагревания чурака, при которой температура центра достигнет 10 °С. При решении задачи использовать номограмму на рис. 2.3.2.
Ответ: 3681 с или 1,023 ч.
4. Для материала, начальная температура которого и температура пара даны в примере 2, определить температуру в точке на расстоянии 1,5 см
от поверхности и в центре пластины через 0,5, 1,0 и 1,5 ч нагревания.
Решение. 1. Зная величину коэффициента температуропроводности,
определяем расчётом величину критерия Фурье (для x R 1):
а) для 1 0,5 ч
2
Fo
R
ai
; 0 444
10 0 025
154 1800
Fo
172,
,
,



;
б) для 2 1,0 ч
0 887
10 0 025
154 3600
Fo
272,
,
,



;
в) для 3 1,5 ч
1331
10 0 025
154 5400
Fo
372,
,
,



.
19
2. По номограмме (рис. 2.3.1) определяем значения 1 0,43 ;
2 0,16; 3 0,05.
3. Из уравнения безразмерной температуры находим
t tс (tс t0 ) ; t1 47,7 °С; t2 69 °С; t3 78 °С.
Аналогично производим расчёт для безразмерной координаты
06
25
15
,
,
,
x R . Оба решения удобнее представить в табличной форме:
, с Fo
x R 0,6 x R 1
t , °С t , °С
1800 0,467 0,350 53,3 0,43 46,7
3600 0,933 0,105 73,4 0,16 69,0
5400 1,400 0,030 79,5 0,05 78,0
4. Берёзовые брусья сечением 16×24 см с влажностью 60 % и
начальной температурой 12 °С пропаривают при температуре 100 °С в течение трёх часов. Определить температуру в центре бруса в конце пропарки.
Решение. Вычисляем коэффициент температуропроводности. Для
средней расчётной температуры
56
2
100 12
р 

t °С
коэффициент теплопроводности равен 0,39110,39 Вт/(м ∙ °С);
удельная теплоёмкость c 2,94 кДж/(кг ∙ °С); действительная плотность
(б 520 кг/м3) W 830 кг/м3.
Коэффициент температуропроводности
7
3
159 10
2,94 10 830
0,39 

a , м2/с.
Вычисляем значения критерия Фурье:
а) для пластины толщиной 16 см
0 268
10 0 08
1,59 10800
Fo
172,
,



;
б) для пластины толщиной 24 см
0119
10 012
1,59 10800
Fo
272,
,



.
20
Находим значения безразмерных температур этих пластин для
x R 1: 1 0,65, 2 0,93 (рис. 2.3.1).
Безразмерная температура в центре бруса 12 0,650,93 0,605.
Искомая температура t 100 0,605(10012) 46,8 °С.
5. Для условий предыдущего примера определить среднюю интегральную температуру по сечению бруса.
Решение. Используя полученные ранее значения Fo1 и Fo2 ,
находим
по графику (рис. 2.3.3, а) 1 0,42 и 2 0,63.
Средняя безразмерная температура 0,420,63 0,265 . Средняя
интегральная температура бруса составит
t tс (tс t0 ) ; t 100 0,265(100 12) 76,68 °С.
6. Замороженные буковые чураки диаметром 26 см, длиной 1,8 м,
влажностью 70 % и начальной температурой t0 10 °С пропаривают при
tс 60 °С. Найти продолжительность оттаивания и нагревания для доведения температуры tx 20 °С на поверхности карандаша диаметром
dx 6,0 см.
Решение. 1. Продолжительность оттаивания на глубину (x)
определяется по формуле
с
от
222
ln
16 8 t
q
d
DddD
x 






,
где D наружный диаметр сортимента; d диаметр неоттаявшей зоны
сортимента; x глубина оттаивания (
2
Dd
x

).
Выражение в скобках носит название критерия глубины оттаивания
Ф, м2, тогда
с
Ф от
t
q
x 
.
Для определения Ф рекомендуется номограмма, построенная проф.
П. С. Серговским (рис. 2.3.4).
Продолжительность полного оттаивания
с
от
п.о Ф
t
q

,
21
где критерий глубины полного оттаивания
16
Ф
2D
, м2; d 0 ; qот 
удельный расход теплоты на оттаивание, Дж/м3; коэффициент теплопроводности оттаявшей зоны, Вт/(м ∙ °С); tс - температура агента обработки (вода, пар), °С.
При D 26 см 0,26 м 0 0042
16
0,26
Ф
2
, м2.


100
( ) с.ж
от ( ) 0 б
WW
q Wc t .
При б 560 кг/м3 и W 70 % W 940 кг/м3. Удельная теплоёмкость c() при 5
2
10 0
р 

t °С составляет c() 2,27 кДж/(кг ∙ °С).
Содержание незамёрзшей связанной влаги Wс.ж 23 % при t0 10 °С (см.
табл. 2.3.3 по данным проф. Б. С. Чудинова). Скрытая теплота плавления
льда 80 ккал/кг или 335 кДж/кг.
335 109510
100
70 23
от 940 2 27 10 560 

q , кДж/м3.
Коэффициент теплопроводности для средней расчётной температуры
оттаявшей зоны
30
2
60 0
р 

t °С
0,361,01,14 0,4104 Вт/(м ∙ °С).
Продолжительность полного оттаивания п.о , с
18679
0 4104 60
109510 10
0 0042
3
п.о 



,
, с или 5,2 ч.
2. Дополнительное время нагревания доп , с, для получения заданной
температуры t x на поверхности карандаша диаметром dx 6 см находим
по формуле проф. Г. С. Шубина [8]
22











D
d
tt
t
a
,Dx
x
lg 1
0 096
с
с
2
доп .
Вычисляем коэффициент температуропроводности для tр 30 °С.
Коэффициент теплопроводности 0,361,01,14 0,4104 Вт/(м ∙ °С),
удельная теплоёмкость c 2,8 кДж/(кг ∙ °С), действительная плотность
W 940 кг/м3.
Коэффициент температуропроводности
7
3
155 10
2,8 10 940
0,4104 

a , м2/с,
2602
0 26
0 06
1
60 20
60
lg
155
0 096 0 26 102 7
доп 











,
,
,
,,
с или 0,72 ч.
Общее время тепловой обработки 1 п.о доп 5,2 0,72 5,92 ч.
Т а б л и ц а 2.3.1
Значения коэффициента ( б ) Kf 
б , кг/м3 350 400 450 520 550 600 650
K0,81 0,87 0,93 1,0 1,11 1,26 1,45
Примечание: Коэффициент Kнаходится путём интерполяции в зависимости от б
по табл. 2.2.1.
Т а б л и ц а 2.3.2
Значения коэффициента Kx в зависимости
от направления теплового потока
Группа пород
Коэффициент Kx при направлении теплового потока
радиальном тангенциальном вдоль волокон
Хвойные (кроме
лиственницы)
1,0 1,0 2,2
Лиственные с неразвитыми сердцевинными лучами
(берёза, осина, липа
и др.)
1,0 0,95 2,0
Лиственные с развитыми сердцевинными лучами (дуб,
клён, бук и др.),
лиственница (хвой-
ная порода)
1,0 0,87 1,6
23
Т а б л и ц а 2.3.3
Содержание назамёрзшей связанной влаги Wс.ж, %, при различных
температурах древесины 0 0 t °С, по данным проф. Б. С. Чудинова [4]
t0 , °С 50 40 30 25 20 15 10 5
Wс.ж , % 12 14 15 17 18 20 23 27
Рис. 2.3.1. Номограмма акад. А. В. Лыкова для определения относительной
избыточной
температуры неограниченной пластины
при t0 0 °С; tпов tс ; 
24
Рис. 2.3.2. Номограмма акад. А. В. Лыкова для определения относительной
избыточной
температуры неограниченного цилиндра
при t0 0 °С; tпов tс ; 
25
Рис. 2.3.3. Графики средней безразмерной температуры неограниченной пластины
(а) и неограниченного цилиндра (б) при нагревании в воде или насыщенном водяном
паре
Рис. 2.3.4. Номограмма критерия глубины оттаивания круглых сортиментов
26
2.4. Технология и оборудование тепловой обработки древесины
В этом разделе студент должен изучить цели, назначение и режимы
оттаивания брёвен перед распиловкой, проваривания и пропаривания
дре-весины. Изучить основное оборудование, применяемое для
пропаривания и проваривания древесины. Усвоить методику
технологического и тепло-вого расчёта различных устройств тепловой
обработки.
Литература: [1, гл. 5]; [2, гл. 4]; [9, гл. 4]; [20, гл. 13].
Вопросы для самопроверки
1. Назовите достоинства и недостатки мягких и жёстких режимов проваривания
древесины.
2. Почему нельзя проваривать древесину перед гнутьём?
3. В чём сущность пропаривания древесины и какие устройства применяются для
пропаривания?
4. Назовите цели технологического и теплового расчётов устройств для тепло-вой
обработки древесины.
5. Из каких составляющих складываются затраты теплоты на нагрев в разных
устройствах?
Контрольное задание № 2
Задание. Произвести _______расчёт бассейна для проваривания
древесины перед лущением шпона. Заданы: тип и размеры бассейна,
агент обработки, характеристика обрабатываемого материала,
температура агента обработки и температура, которая должна быть на
поверхности карандаша заданного диаметра (табл. 2.4.1).
Продолжительность смены принята равной 8 ч. Тре-буется определить
сменную производительность бассейна, его тепловую мощность, расход
теплоносителя (вода, пар) в единицу времени (кг/с, кг/ч), термический
КПД бассейна.
Указания. Прежде чем приступить к выполнению задания № 2,
необходимо изучить все устройства для тепловой обработки древесины в
соответствии с [1, 2, 3] и данными табл. 2.4.1.
В задании № 2 для расчётов даны бассейны только двух типов:
– варочный бассейн с мотовилом (рис. 2.4.1);
– механизированный бассейн Гипродревпром (рис. 2.4.2).
Варочный бассейн с мотовилом представляет собой бетонную яму с
толщиной стен и дна 400…500 мм. Предназначен для проварки чураков
преимущественно жёсткими режимами (температура вода до 80 °С). Для
загрузки и выгрузки чураков над бассейном на продольных стенках в
под-шипниках установлен вал с двумя жёсткими крестовинами. Это
устройство называется мотовилом. Загружаемые слева чураки своим
весом провора-чивают мотовило, выдавливая чураки из бассейна
справа. Для скольжения чураков в бассейне укладывается несколько
рельсов, изогнутых по дуге.
27
Т а б л и ц а 2.4.1
Исходные данные к заданию
№ п/п
Устройство для
тепловой обработки древесины
Размеры
устройства, м
Число секций
Вид агента обработки
Характеристика обрабатываемого
материала
Температура агента
обработки, °С
Глубина оттаивания, см
Диаметр карандаша, см
Температура на поверхно-сти карандаша, °С
радиус мотовила
длина одной секции
глубина
Вид сортимента
Порода
Средний диаметр, см
Длина сортимента, м
Влажность, %
Начальная
температура, °С
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
Варочный бассейн
с мотовилом
2,5
–
–
–
Вода
Чураки
Берёза
28
1,9
80
–15
50
Полная
8
15
2
Механизированный бассейн
Гипродревпром
–
5,6
2,8
4
Вода
Кряжи
Берёза
32
5,0
80
+15
40
–
8
30
3
Механизированный бассейн
Гипродревпром
–
5,7
2,8
6
Вода
Кряжи
Осина
30
5,2
70
–16
45
Полная
8
30
4
Варочный бассейн
с мотовилом
2,3
–
–
–
Вода
Чураки
Сосна
30
1,6
60
+14
55
–
8
15
5
Механизированный бассейн
Гипродревпром
–
5,9
2,9
5
Вода
Кряжи
Ольха
28
5,2
80
–8
45
Полная
8
35
6
Варочный бассейн
с мотовилом
2,4
–
–
–
Вода
Чураки
Липа
30
1,8
70
+10
70
–
8
15
7
Механизированный бассейн
Гипродревпром
–
5,9
2,8
7
Вода
Кряжи
Лиственница
32
5,5
75
–18
45
Полная
8
25
28
Продолжение табл. 2.4.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
8
Варочный бассейн
с мотовилом
2,2
–
–
–
Вода
Чураки
Сосна
24
1,3
100
+7
55
–
8
15
9
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
6,0
2,8
6
Вода
Кряжи
Берёза
36
5,4
50
–10
40
Полная
8
15
10
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
5,5
2,8
4
Вода
Кряжи
Кедр
30
5,0
80
–20
45
Полная
8
35
11
Варочный бассейн
с мотовилом
2,0
–
–
–
Вода
Чураки
Осина
26
1,6
80
–15
70
Полная
8
18
12
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
6,1
2,9
3
Вода
Кряжи
Липа
38
5,6
50
+8
35
–
8
30
13
Варочный бассейн
с мотовилом
2,1
–
–
–
Вода
Чураки
Ольха
32
2,2
40
–14
65
Полная
9
17
14
Варочный бассейн
с мотовилом
1,9
–
–
–
Вода
Чураки
Лиственница
40
1,9
75
–21
55
Полная
10
20
15
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
5,5
2,8
7
Вода
Кряжи
Ольха
30
5,2
70
–21
45
Полная
8
25
16
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
6
2,8
7
Вода
Кряжи
Осина
26
5,4
90
+10
40
–
8
35
17
Варочный бассейн
с мотовилом
2,2
–
–
–
Вода
Чураки
Кедр
28
2,1
80
–20
70
Полная
8
15
18
Варочный бассейн
с мотовилом
2,6
–
–
–
Вода
Чураки
Сосна
30
2,0
100
+12
80
–
8
19
19
Механизированный
бассейн
Гипродревпром
–
6,7
2,9
9
Вода
Кряжи
Лиственница
38
6,2
80
–7
45
Полная
8
30
20
Варочный бассейн
с мотовилом
2,3
–
–
–
Вода
Чураки
Ольха
32
1,6
70
+15
50
–
8
20
29
Рис. 2.4.1. Схема варочного бассейна с мотовилом:
1 – паропровод; 2 – водопровод; 3 – направляющие – 4 шт.; 4 – мотовило из двух крестовин; 5 – вал на двух опорах с подшипниками скольжения; 6 – бетонные стены и
пол бассейна; 7 – сливная труба
30
Рис. 2.4.2. Механизированный бассейн Гипродревпром:
1 сбрасыватель; 2 загрузочный цепной конвейер; 3 накопитель кряжей; 4
съём-ные крышки; 5 грейферный захват; 6 парные тумбы; 7 бассейн; 8
консольно-козловой кран; 9 передвижной перегрузчик; 10 разгрузочный
конвейер; 11 под-крановые рельсы; 12 рельсы перегрузчика
Ось вала мотовила, во избежание заклинивания разбухших чураков,
должна быть смещена на 100 мм в сторону загрузки. Длина бассейна на
300 400 мм больше нормальной длины чураков. Длина чурака обычно
бывает 1300, 1600, 2050 и 2510 мм. В плане бассейн представляет трапецию: расширен к выгрузочному концу на 300 мм, чтобы не было
заклини-вания чураков.
31
Ширина бассейнов составляет 4,0…5,2 м, соответственно радиус мотовила R 1,9...2,5 м. Мотовила изготовляются сварными из уголковой
или
швеллерной стали.
Каждый варочный бассейн имеет три трубы: через одну подаётся
вода в бассейн; через другую пар для подогрева воды; пар в воде
конденсируется и полностью отдаёт своё тепло; слив охлаждённой воды
производится через трубу с фильтром.
Эти бассейны уже не используются на фанерных предприятиях, но в
учебном процессе позволяют усвоить методику определения всех видов
тепловых потерь (конвективных на нагревание воздуха, на испарение
воды
с поверхности бассейна, через ограждения). Термический КПД этих бассейнов низкий (терм 0,5) из-за больших тепловых потерь.
Механизированный бассейн Гипродревпром предназначен для про-
варки кряжей по мягким режимам (температура воды 30…45 °С) на
крупных фанерных предприятиях. Бассейны размещаются на открытых площадках. Для предприятий с объёмом переработки фанерных кряжей
150000 м3/год требуется бассейн из пяти секций (четыре секции по теоретическому расчёту производительности плюс одна секция резервная). На
схеме рис. 2.4.2 показан бассейн с тремя секциями. Эти бассейны имеют
достаточно высокий термический КПД (по нашим расчётам терм 0,8 ),
так как они имеют только один вид тепловых потерь потери тепла
через
ограждения (стены, пол, крышки).
1. Р а с ч ё т п р о и з в о д и т е л ь н о
с т и
б
ц
см
Пб E


,
где см продолжительность смены, ч; ц время цикла тепловой обработки, ч; Еб вместимость бассейна, то есть количество древесины в
плотных кубических метрах, м3.
А. Время цикла тепловой обработки ц складывается из продолжительности обработки 1 и продолжительности загрузки и разгрузки 2 ,
т. е.
ц 1 2.
При начальной температуре древесины t0 0 °C и полном оттаивании цилиндрических сортиментов время обработки определяем по
формуле
1 п.о доп ,
32
где п.о время полного оттаивания, ч; доп дополнительное время на
доведение температуры на поверхности карандаша до требуемой, ч (см.
примеры в разделе 2.3 методических указаний).
При начальной температуре древесины t0 0 °С (незамороженные
сортименты) продолжительность нагревания в воде для достижения
необходимой температуры на поверхности карандаша определяется с
помощью
уравнения нестационарного теплообмена в общем виде




,Fo
R
x
f,
где безразмерная температура; x R безразмерная координата; x 
линейная координата (расстояние от поверхности до заданной точки); R

определяющий размер сортимента (для цилиндрических сортиментов
радиус); Fo критерий Фурье.
с0
с
tt
t tx


,
где tс температура агента обработки (по заданию), °С; t x требуемая
температура на поверхности карандаша (по заданию), °С; t0 начальная
температура древесины (по заданию), °С.
Для цилиндрических сортиментов линейную координату определяем
по формуле
2
D dx
x

,
где D диаметр сортимента, см; dx диаметр карандаша, см.
Тогда, зная x R и , по номограмме рис. 2.3.2 для неограниченного
цилиндра находится критерий Фурье (
2
Fo 1
R
a
), откуда продолжительность нагревания 1 , ч, будет
33
a
R
3600
Fo 2
1 ,
где a коэффициент температуропроводности, м2/с (примеры расчёта
продолжительности нагревания см. в разделе 2.3 методических
указаний).
Продолжительность загрузки и разгрузки не учитывается в устройствах проходного типа (например, варочный бассейн с мотовилом и т.
п.),
а для бассейна периодического действия Гипродревпром может быть
принята ориентировочно равной времени смены. Таким образом, 2 0 для
устройства непрерывного действия, 2 8 ч для устройств
периодического
действия.
Б. Вместимость бассейна (м3)
Eб Г_______,
где Г габаритный объём сортиментов в бассейне, м3; коэффициент
заполнения габаритного объёма материалом (0,5...0,55).
Для бассейна с мотовилом
ч
2
м
2
Гl
R
,
где Rм радиус мотовила, м; lч длина чурака, м.
Для бассейна Гипродревпром Г LрBрhр .
В свою очередь, Lр ln, м; Bр Bб bт , м.
В этих формулах: Lр расчётная (рабочая) длина бассейна, м, равная
длине обрабатываемых сортиментов l , умноженной на число секций n ;
Bр расчётная (рабочая) ширина бассейна, м (равная её полной ширине
Bб 28 м за вычетом суммарной ширины разделительных тумб
bт 70,7 20,35 5,6 м); hр расчётная глубина бассейна, равная
глубине бассейна hб , м, за вычетом высоты основания парных разделительных тумб (0,2 м), т. е. hр hб 0,2 , м.
34
2. Т е п л о в о й р а с ч ё т б а с с е й н
а
А. Полезный расход теплоты характеризуется общим уравнением
(74) [1], кДж/м3
qпр qот Wct ,
где qот удельный расход теплоты на оттаивание, кДж/м3; W плотность древесины при заданной влажности, кг/м3;
2
tс tx
t

средняя температура сортимента в конце обработки, °С; c удельная теплоёмкость
древесины при этой температуре, кДж/(кг ∙ °С); t x температура на поверхности карандаша, °С.
Эта формула справедлива при полном оттаивании сортиментов с последующим нагреванием (т. е. при t 0 °С).
При начальной температуре t0 0 °С полезный расход теплоты
определяется по формуле (5.9) [1] в кДж/м3
qпр Wc(t t0 ) .
Б. Тепловые потери. Расчёт тепловых потерь надо увязать с конкретным типом устройств для тепловой обработки. Все основные виды
тепловых потерь (Qконв ,Qисп ,Qогр ) имеют только устройства с
открытой
водной поверхностью, в частности бассейны с мотовилом. У бассейна
Гипродревпром имеют место только потери через ограждения (Qогр ), в том
числе через съёмные крышки.
Следовательно, для первого типа устройств имеем
Qпот Qконв Qисп Qогр , кВт, а для второго типа Qпот Qогр , кВт.
Потери теплоты через ограждения Qогр , кВт, определяем по следующей общей формуле
3
Qогр Fk(tс t0 ) 10 ,
в которой каждый член суммы характеризует теплопотери через
ограждения определённого вида (боковые стены, дно, крышки), различающиеся
коэффициентом теплопередачи k и наружной температурой ограждений
t0 .
35
Коэффициент теплопередачи можно ориентировочно принять одинаковым для всех ограждений и равным k 1,2...1,5 Вт/(м2 ∙ °С). Более
точно
в зависимости от конструкции ограждений этот коэффициент можно
определить из уравнения (38) [2].
Указания к расчёту площадей ограждений, назначению наружных
температур ограждений и тепловых потерь
Б а с с е й н с м о т о в и л о м:
Fогр Fб.с Fдна 2hб (B Lср ) BLср ;
hб Rм 0,5; B 2Rм 0,2 ,
где Fб.с площадь боковых стен бассейна, м2; Fдна площадь дна бассейна, м2; hб глубина бассейна, м; B ширина бассейна, м; Lср средняя
длина бассейна (средняя линия трапеции, так как бассейн в плане представляет собой трапецию), м, определяется по формуле
2
( 0 3)
ср
LL,
L

,
где L длина бассейна со стороны загрузки чураков, м; (L 0,3) длина
бассейна со стороны выгрузки чураков, м.
Qогр Qб.с Qдна , кВт;
3
б.с б.с ( с б.с ) 10Q F k t t , кВт;
3
дна дна 0 5 ( с дна ) 10Q F , k t t , кВт.
Температуру воздуха в здании (зимой) принимаем t0 5...10 °С, если
t0 0 °С, то t0 принимаем по заданию (положительная температура). Эти
данные необходимы при определении Qконв и Qогр , температура стен
2
0 дна
б.с
tt
t

, где tдна 0...4 °С (температура наружной поверхности дна).
36
Теплопотери вследствие конвективной теплоотдачи с открытой водной поверхности Qконв , кВт, определяем по уравнению НьютонаРихмана
3
конв ( с 0 ) 10Q Ft t ,
где F открытая водная поверхность бассейна, м2; F Fдна BLср ; 
коэффициент теплообмена, Вт/(м2 ∙ °С), ориентировочно принимается
равным 25 Вт/(м2 ∙ °С); t0 температура окружающего воздуха, °С.
Затраты тепла на испарение воды с поверхности бассейна характеризуется выражением Qисп Fr0i , кВт, где F площадь теплоотдающей
поверхности, м2 (принимается равной площади дна бассейна); r0 скрытая
теплота парообразования, кДж/(кг ∙ °С), r0 2490 кДж/(кг ∙ °С); i количество воды, испаряющейся с 1 м2 открытой водной поверхности
бассейна
в секунду, i f (tс ) принимается по рекомендации [2, С. 74].
Т а б л и ц а 2.4.2
Интенсивность испарения воды в зависимости от её температуры
Температура воды, °С 5…10 25…30 40…50 70…80
Интенсивность испарения i , кг/(м2 ∙ с) 0,6 ∙ 104 2,5 ∙ 104 5,0 ∙ 104 20,0 ∙ 104
Qпот Qконв Qисп Qогр , кВт.
Б а с с е й н Г и п р о д р е в п р о м:
Fогр Fб.с Fдна Fкр ,
Fб.с 2hб (Bб Lб ) ,
Fдна Fкр BбLб ,
где Fб.с площадь боковых стен бассейна, м2; Fдна , Fкр соответственно
площади дна и крышек бассейна, м2; Bб ширина бассейна, м,
принимается Bб 28 м; Lб (Lс n) длина бассейна, м, принимается равной
произведению длины одной секции на число секций; Lс длина одной секции,
м (по заданию, табл. 2.4.1).
При назначении температур окружающей среды следует помнить,
что эти устройства располагаются на открытом воздухе, следовательно,
37
для крышек tкр принимается равной начальной температуре древесины
по
заданию. Для дна бассейна tдна (0...4) °С, а для боковых стен
2
кр дна
б.с
tt
t

.
Qпот Qогр Qкр Qб.с Qдна ;
3
кр кр ( с кр ) 10Q F k t t , кВт;
3
б.с б.с ( с б.с ) 10Q F k t t , кВт;
3
дна 0 5 дна ( с дна ) 10Q , F k t t , кВт.
Удельный расход теплоты на потери, отнесённый к 1 м3 обрабатываемой древесины, qпот , кДж/м3, находим по формуле (80) [2]:
1) в а р о ч н ы й б а с с е й н с м о т о в
и л о м
3600
П см
б
огр конв исп
пот 


QQQ
q;
2) б а с с е й н Г и п р о д р е в п р о м
3600
П см
б
огр
пот 
Q
q.
Суммарный удельный расход теплоты на обработку, q , кДж/м3,
определяем по формуле (81) [2]
q (qпр qпот ) 1,15.
Коэффициент 1,15 в этом выражении учитывает дополнительные неучтённые потери теплоты.
Полный расход теплоты в единицу времени, т. е. суммарную тепловую мощность бассейна, Qполн , кВт, определяем по формуле (82) [2]
Qполн qПб см 3600 .
Расход теплоносителя (пара) в единицу времени, впускаемого в бассейн для нагревания воды, P , кг/с, определяем по формуле
38
пк
полн
ii
Q
P

,
где iп теплосодержание (энтальпия) пара, кДж/кг; iк
теплосодержание
неиспользованного конденсата, кДж/кг.
В расчётах разность (iп iк ) может ориентировочно приниматься
для варочных бассейнов 2400 кДж/кг.
Если теплоносителем является вода, её расход, M , кг/с, определяется по формуле
( ) 4,19( в с )
полн
ввс
полн
tt
Q
ctt
Q
M



,
где tв температура горячей воды, подаваемой в бассейн: tв 85...90 °С;
tс температура воды в бассейне (агент обработки).
Заканчивается расчёт определением термического коэффициента полезного действия бассейна для тепловой обработки древесины терм
терм qпр q.
2.5. Физические закономерности процессов сушки древесины
В этом разделе курса студент должен изучить способы сушки древесины, их производственное назначение. Целью изучения основных закономерностей перемещения влаги и механизмов процессов должно быть
усвоение основных факторов, влияющих на процесс сушки. К ним относятся: температура и степень насыщенности агента сушки, температура
и
равномерность её распределения в высушиваемом материале, скорость
движения агента сушки у поверхности материала, влажность материала
и
др.
При изучении вопросов о внутренних напряжениях и деформациях
нужно усвоить, что к основным факторам, ограничивающим интенсивность сушки вообще и на определённых этапах в частности, относятся:
возможность растрескивания и коробления сортиментов древесины от
чрезмерных напряжений, химическая деструкция от воздействия
высоких
температур (особенно на влажную древесину), порода древесины и др.
Эти знания дают возможность правильно управлять процессом сушки, совершенствовать режимы сушки и создавать высокоэффективную
технологию и сушильную технику.
39
Нужно усвоить аналитические методы определения продолжительности сушки пиломатериалов (заготовок) при различных режимах,
низкотемпературном и высокотемпературном процессах.
Литература: [1, гл. 6]; [2, гл. 5]; [6]; [8]; [10]; [11].
Вопросы для самопроверки
1. Какие факторы и как влияют на продолжительность сушки древесины?
2. В чём причина образования внутренних напряжений в древесине при конвективной сушке?
3. Можно ли высушить пиломатериалы без напряжений?
4. Почему нежелательны большие остаточные напряжения в сортиментах?
5. Каковы принципы построения рациональных режимов сушки?
2.6. Классификация и принципиальные схемы сушильных устройств
Все сушильные устройства классифицируются по ряду основных
признаков, которые необходимо запомнить. Особенности
термодинамического процесса в различных сушилках достаточно полно
характеризуются
принципиальной схемой, показывающей направление газового потока
относительно материала и теплового оборудования, и графиком изменения
состояния среды на Id и Id-диаграммах. Эти графики для основных типов сушилок надо знать. Одно из главных требований, предъявляемых к
сушилкам минимальный расход тепла на сушку, включающий в себя
затраты на испарение влаги, на прогрев материала и на теплопотери через
ограждения. Основные расчётные уравнения необходимо знать и уметь
ими пользоваться для практических расчётов.
Литература: [1, гл. 7]; [2, гл. 3].
Вопросы для самопроверки
1. Каковы недостатки сушилок с однократной циркуляцией сушильного агента?
2. Что даёт подогрев приточного воздуха в сушилках с многократной циркуляцией? (Покажите на примерах графически).
3. Как наиболее эффективно подогревать приточный воздух?
4. Из каких составляющих складывается расход теплоты на сушку древесины?
5. Верно ли, что наиболее экономичными сушилками являются сушилки, действующие на перегретом паре?
6. Какие из затрат тепла на сушку являются полезными?
2.7. Детали теплового и циркуляционного оборудования сушилок
Всё оборудование сушилок по своему назначению делится па четыре
основные группы: 1) ограждения; 2) транспортные устройства; 3)
тепловое
оборудование; 4) циркуляционное оборудование.
40
Ограждения и транспортные устройства для каждого типа сушилок
имеют особенности. Однако, несмотря на разнообразие конструкций сушилок, элементы теплового и циркуляционного оборудования в них
одно-типны.
Главными элементами теплового оборудования являются калорифе-ры
различного типа. Нужно усвоить назначение калориферов и всей системы теплоснабжения сушильных устройств. Запомнить, какие типы
ка-лориферов применяются в сушильных устройствах, каковы схемы
соеди-нения труб в сборных калориферах, какие требования
предъявляются к их монтажу. Следует изучить назначение и
конструкцию конденсатоотводчи-ков, схему их монтажа, знать правила
монтажа всех элементов теплового оборудования, овладеть методами
расчёта и выбора теплового оборудова-ния.
В сушильных устройствах, где агентом сушки служит смесь топоч-ных
газов с воздухом, теплообменников нет. Топочные газы являются одновременно агентом сушки и теплоносителем. Студент должен изучить
конструкции топок для сжигания древесного топлива, мазута или
природ-ного газа, уяснить, почему сжигание производится с большим
коэффици-ентом избытка воздуха.
Все современные сушильные устройства имеют принудительную
циркуляцию агента сушки (воздуха, топочного газа, перегретого пара).
Ос-новной частью циркуляционного оборудования являются
вентиляторы различного типа. Необходимо подробно изучить
конструкции вентилято-ров, их классификацию, параметры и
характеристики, приобрести навыки подбора вентиляторов по
индивидуальным, групповым и безразмерным характеристикам.
Надо изучить и понять устройство, работу и методику расчёта
эжекторных установок, в которых используется эффект эжекции. Такие
установки широко применяются для циркуляции агента сушки в
различ-ных сушилках.
Литература: [1, гл. 7]; [2, гл. 7]; [9, гл. 2, 3]; [14]; [15, гл. 9].
Вопросы для самопроверки
1. Какие требования предъявляются к тепловому оборудованию?
2. От чего зависит требуемая площадь нагрева калориферов?
3. К чему приводит неисправная работа конденсатоотводчиков?
4. От чего зависит требуемый диаметр паропроводов и конденсатопроводов?
5. Что такое характеристика вентиляторов?
6. Какие факторы влияют на мощность привода вентилятора?
7. В чём заключается принцип эжекции?
41
2.8. Сушильные камеры для пиломатериалов
Конвективные сушильные камеры являются наиболее распространёнными как в нашей стране, так и за рубежом.
При проработке этой темы необходимо изучить требования, предъявляемые к современным лесосушильным камерам, изучить
классифика-цию и типы сушильных камер по группам: воздушные и
паровоздушные камеры периодического действия, воздушные камеры
непрерывного дей-ствия, газовоздушные камеры периодического и
непрерывного действия. Знать и уметь обосновать выбор типов и
конструкций сушильных камер при проектировании новых и
реконструкции действующих предприятий. Необходимо изучить и
наиболее перспективную зарубежную технику.
Литература: [1, гл. 8]; [2, гл. 8]; [14]; [15].
Вопросы для самопроверки
1. По каким основным признакам классифицируются сушильные камеры?
2. Назовите требования, предъявляемые к современным камерам.
3. Какие из отечественных и зарубежных камер отвечают современным требованиям?
4. Что необходимо учитывать при выборе камер для конкретных условий предприятия?
5. В чём принципиальные отличия камер периодического и непрерывного действия?
6. Какие механизмы используются для формирования, разборки и перемещения
сушильных штабелей?
7. Какие требования предъявляются к планировкам сушильных цехов?
2.9. Технология камерной сушки пиломатериалов
Цикл камерной сушки пиломатериалов включает следующие основ-ные
операции: формирование сушильных штабелей или пакетов; определение начальной влажности партии подвергаемых сушке
пиломатериалов; выбор режима сушки; подготовка камеры к пуску;
загрузка штабелей и пуск камеры; начальный прогрев материала;
проведение процесса соб-ственно сушки по выбранному режиму;
проведение промежуточной и ко-нечной влаготеплообработок;
охлаждение и выдержка пиломатериалов; оценка качества высушенных
пиломатериалов.
При изучении этого раздела особое внимание надо обратить на ре-жимы
сушки пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного
действия, принципы их построения, режимы, цели и продолжительность
начального прогрева и каждого вида влаготеплообработок. Следует изучить методы контроля за состоянием материала в процессе сушки, возможные дефекты сушки и методы их предупреждения.
42
Студент должен уметь: выбирать категорию режима, исходя из
назначения материала; выбирать номер и индекс режима; назначать
режи-мы и продолжительность начального прогрева, промежуточной и
конечной влаготеплообработок.
Литература: [1, гл. 9, 10]; [2, гл. 9]; [14, гл. 7]; [15, гл. 11, 12].
Вопросы для самопроверки
1. Какова структура современных режимов камерной сушки пиломатериалов?
2. От чего зависит выбор режима сушки пиломатериалов?
3. Каковы цели начального прогрева и влаготеплообработок древесины?
4. Назовите способы контроля влажности древесины в процессе сушки.
5. Какие дефекты могут возникать в процессе сушки и какие методы использу-ются
для предупреждения образования дефектов?
6. Сколько категорий качества сушки Вы знаете и как производится выбор требуемой категории качества?
7. Какова роль кондиционирующей обработки древесины?
2.10. Продолжительность камерной сушки пиломатериалов.
Планирование и учёт работы сушильных камер и цехов
Определение продолжительности процесса сушки весьма важная для
практики задача. На основе изложенных ранее [2, гл. 5] уравнений для
расчёта продолжительности сушки единичных образцов в МГУЛ
разрабо-таны расчётные уравнения, учитывающие условия сушки
материала в штабеле, и номограммы, сокращающие трудоёмкость
производственных расчётов. Графоаналитический метод дан для низкои высокотемператур-ных процессов сушки в камерах периодического
действия. Новая методика разработана для расчёта продолжительности
сушки в противоточных ка-мерах непрерывного действия.
Кроме графоаналитического, необходимо усвоить и табличный ме-тод
определения продолжительности сушки, разработанный профессором П.
С. Серговским и включённый в РТМ [11]. При проработке этой главы
следует изучить методику определения производительности сушильных
камер и учёта их работы.
Литература: [2, гл. 10]; [11]; [12].
Вопросы для самопроверки
1. Как влияет интенсивность циркуляции агента сушки по материалу на продолжительность сушки?
2. Какое влияние оказывают режимы сушки и влажность материала на продолжительность сушки?
3. На сколько различается продолжительность сушки одинаковых сортиментов,
вычисленная графоаналитическим и табличным методами?
4. От чего зависит производительность сушильных камер?
5. Что такое условный материал?
43
Контрольное задание № 3
Задание. Требуется выбрать режим и определить продолжительность сушки пиломатериалов или заготовок графоаналитическим и табличным методами в камерах периодического действия при заданных
категориях режимов и качества. Сравнить результаты расчётов и сделать
выводы. Расхождение в расчётах может быть до 15…20 % (допустимая
погрешность для таких задач).
Указания. Прежде чем приступить к выполнению задания, необходимо изучить схему и работу камеры, графоаналитический и табличный
методы определения продолжительности сушки пиломатериалов.
Ширину
штабеля во всех камерах принять равной 1,8 м, ширину необрезных
пиломатериалов – 200 мм (в реальных условиях ширина S2 зависит от
диаметра
пиловочных брёвен). Варианты заданий даны в табл. 2.10.1. Указания по
выбору своего варианта приведены в контрольном задании № 1.
1. Графоаналитический метод расчёта продолжительности сушки
пиломатериалов при низкотемпературном процессе в камерах
периодического действия
Упрощённая формула для определения продолжительности собственно сушки пиломатериалов с.суш, ч, имеет вид [11, с. 106]
к
н
6 р.ц
м
2
1
с.суш lg
10 W
W
CAA
a
C KS



, (2.10.1)
где Cпоправка, учитывающая толщину и ширину пиломатериалов
(заготовок); K множитель, учитывающий соотношение единиц измерения
и толщину S1 ; S1 толщина пиломатериалов (заготовок), см;
aмкоэффициент влагопроводности древесины, см2/с, при средней температуре
смоченного термометра tм , °С, по всем ступеням режима; С
коэффициент замедления сушки пиломатериалов в штабеле по сравнению с
сушкой
единичных сортиментов; Aр.ц коэффициент реверсивности циркуляции
агента сушки в камере (при реверсивной циркуляции Aр.ц 1,0, при нереверсивной Aр.ц 1,1); Aкоэффициент, учитывающий начальную степень насыщенности агента сушки н (на первой ступени режима);
Wн , Wк начальная и конечная влажность пиломатериалов
(заготовок), %.
44
Т а б л и ц а 2.10.1
Исходные данные к заданию
Вариант
Тип камеры
Скорость
воздуха в
штабеле
шт , м/с
Порода
древеси-
ны
Вид пилопродукции
Размеры по толщине, ширине,
длине, мм
Влажность, % Категория
качества
сушки
Категория
режимов
сушки
S1 S2 l Wн Wк
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 СПВ-62 2,5 Сосна
Пиломатериалы
обрезные
25 150 3000 80 7 I М
2 СПВ-62 2,0 Сосна
Пиломатериалы
обрезные
40 150 5500 70 7 I Н
3 СПВ-62 2,0 Ель Заготовки 40 80 1200 68 7 I М
4 УЛ-1 1,8 Берёза
Пиломатериалы
необрезные
32 >180 4000 82 8 II Н
5 УЛ-1 2,0 Бук
Пиломатериалы
необрезные
50 >180 3000 70 7 I Н
6 УЛ-1 2,2 Берёза Заготовки 50 80 1500 80 7 I Н
7 УЛ-2 2,0 Пихта
Пиломатериалы
обрезные
32 100 3000 64 8 II Ф
8 УЛ-2 2,2 Кедр
Пиломатериалы
обрезные
40 150 5000 60 8 II Н
9 УЛ-2М 2,4 Осина Заготовки 22 100 1500 76 12 III Ф
10 СПЛК-1 1,5 Ольха
Пиломатериалы
необрезные
32 >180 3000 80 10 II Н
11 СПЛК-2 2,0 Ель
Пиломатериалы
необрезные
50 >180 5500 70 7 I Н
12 ЛатНИИЛХП 2,5 Сосна
Пиломатериалы
обрезные
50 200 6500 70 12 III Ф
13 ЛатГипропром 2,0 Ель
Пиломатериалы
обрезные
50 150 5500 70 12 III Ф
14 СПЛК-2 1,5 Липа Заготовки 60 60 1000 70 8 II Н
45
П р о д о л ж е н и е т а б л. 2.10.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
15
Эжекционная ВНИИДМаш-Гипродревпром
1,5
Бук
Заготовки
40
80
1500
70
7
I
Н
16
СПМ-1К
2,0
Листвен-ница
Заготовки
40
80
1500
64
7
I
Н
17
СПМ-1К
2,0
Листвен-ница
Пиломатериалы необрезные
50
>180
6500
60
8
III
Ф
18
ЛТА-Гипродрев (ВК-4)
2,5
Сосна
Пиломатериалы обрезные
50
150
6000
70
20
0
М
19
ЛТА-Гипродрев (ВК-4)
2,0
Бук
Заготовки
50
100
2000
74
8
II
Н
20
ЛТА-Гипродрев (ВК-4)
1,5
Дуб
Пиломатериалы необрезные
50
>180
4000
70
7
I
Н_______
46
Обозначим комплекс множителей в уравнении (2.10.1) через Б1
6
м
2
1
1
10
Б


a
KS
. (2.10.2)
Получим формулу
к
н
с.суш Б1 р.ц lg
W
W
CCA A. (2.10.3)
Для облегчения расчётов по формуле (2.10.3) основные входящие в
неё величины представлены в виде графиков.
Последовательностьрасчёта
1. По известному отношению S1 S2 определяется значение Cпо
рис. 2.10.1, а (при Wн 50 % и Wк 8...20 %) и рис. 2.10.1, б (при Wк 8
%
и Wк 20 %, при Wн 50 %).
нр
кр
WW
WW


, (2.10.4)
где Wр f (t ,) – равновесная влажность на последней ступени режима
сушки, рис. 2.2.1. Режимы сушки даны в табл. 2.10.2, 2.10.3, 2.10.4, 2.10.5.
2. По заданной породе, средней температуре смоченного термометра
tм , °С, и толщине материала S1 , см, определяется комплекс Б1 (рис.
2.10.2).
3. Находится произведение CБ1 .
4. По величине CБ1 , скорости воздуха в штабеле шт , м/с, и ширине
штабеля b , м, определяется коэффициент замедления сушки (рис. 2.10.3).
5. Коэффициент Aнаходится по степени насыщенности воздуха н
на первой ступени режима и начальной влажности пиломатериалов Wн ,
%
(рис. 2.10.4).
6. Определяется
к
lg н
W
W
.
7. Продолжительность собственно сушки с.суш , ч, будет представ-
лять собой произведение всех найденных величин.
47
а)
б)
Рис. 2.10.1. График для определения C
48
Режимы низкотемпературного процесса сушки в воздушных
и паровоздушных камерах периодического действия
Эти режимы предусматривают ступенчатое изменение параметров
воздуха в зависимости от влажности древесины в камере. Влажность,
при
которой переходят со ступени на ступень, называют п е р е х о
д н о й.
Процесс заканчивают при достижении древесиной заданной конечной
влажности. Построение режимов этой группы различно для древесины
хвойных и лиственных пород.
Режимы сушки пиломатериалов хвойных пород приведены
в табл.
2.10.2 (сосна, ель, пихта, кедр) и табл. 2.10.3 (лиственница). Таблицы содержат режимы разных категорий и различной (в пределах каждой
категории) жёсткости. Каждый конкретный режим сокращённо обозначается
его
порядковым номером, характеризующим толщину материала, и
прописной
буквой (М, Н или Ф), определяющей его категорию. Например, нормальный режим сушки пиломатериалов толщиной 40 мм обозначается 4-Н
(для
лиственницы Л4-Н). Для лиственничных пиломатериалов мягкие
режимы
не предусматриваются из-за очень большой продолжительности сушки.
Т а б л и ц а 2.10.2
Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов
из древесины сосны, ели, пихты, кедра (по ГОСТ 19773-84)
Номер 1 2 3 4 5 6 7 8
Средняя
влажность
древесины, %
Параметры
режима
Толщина пиломатериалов, мм
до 22
свыше 22
до 25
свыше 25
до 32
свыше 32
до 40
свыше 40
до 50
свыше 50
до 60
свыше 60
до 75
свыше 75
до 100
М я г к и е р е ж и м ы (М)
> 35
t , °С 57 57 57 55 55 55 52 52
t , °С 6 5 4 4 4 4 3 2
0,73 0,77 0,81 0,81 0,81 0,81 0,84 0,90
35 20
t , °С 61 61 61 58 58 58 55 55
t , °С 10 9 8 7 7 7 6 5
0,59 0,62 0,66 0,69 0,69 0,69 0,72 0,76
< 20
t , °С 77 77 77 75 75 75 70 70
t , °С 26 25 24 24 24 24 21 20
0,27 0,29 0,31 0,30 0,30 0,30 0,33 0,35
Н о р м а л ь н ы е р е ж и м ы (Н)
> 35
t , °С 83 79 79 75 73 71 64 55
t , °С 9 7 6 5 5 4 3 2
0,68 0,73 0,77 0,80 0,80 0,83 0,86 0,90
49
П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 2.10.2
35 25
t , °С 88 84 84 80 77 75 68 58
t , °С 14 12 11 10 9 8 7 5
0,55 0,59 0,62 0,64 0,66 0,70 0,71 0,77
< 25
t , °С 110 105 105 100 96 94 85 75
t , °С 36 33 32 30 28 27 24 22
0,24 0,26 0,27 0,29 0,31 0,32 0,33 0,34
Ф о р с и р о в а н н ы е р е ж и м ы (Ф)
> 35
t , °С 94 92 92 90 87 83 73 
t , °С 11 10 8 7 6 5 4 
0,65 0,67 0,73 0,75 0,78 0,80 0,84 
35 25
t , °С 99 97 97 95 92 88 78 
t , °С 16 15 13 12 11 10 9 
0,54 0,55 0,60 0,62 0,64 0,66 0,66 
< 25
t , °С 125 123 123 120 115 110 98 
t , °С 42 41 39 37 36 32 29 
0,21 0,22 0,24 0,25 0,25 0,29 0,30 
Т а б л и ц а 2.10.3
Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов
из древесины лиственницы
Средняя влажность древесины, %
Параметры
режима
Номер и индекс
Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6 Л7
Толщина пиломатериалов, мм
до 22
св. 22
до 25
св. 25
до 32
св. 32
до 40
св. 40
до 50
св. 50
до 60
св. 60
до 75
Н о р м а л ь н ы е р е ж и м ы (Н)
> 35
t , °С 70 70 70 65 60 60 60
t , °С 9 8 6 5 4 3 2
0,64 0,68 0,76 0,78 0,81 0,86 0,90
35 25
t , °С 75 75 75 70 65 65 65
t , °С 15 15 15 10 9 7 5
0,49 0,49 0,49 0,61 0,63 0,71 0,78
< 25
t , °С 80 80 80 75 70 70 70
t , °С 26 25 25 20 19 18 15
0,28 0,29 0,30 0,38 0,37 0,39 0,47
Ф о р с и р о в а н н ы е р е ж и м ы (Ф)
> 35
t , °С 90 90 82 75 75 72 70
t , °С 9 7 4 4 3 2 2
0,69 0,75 0,84 0,84 0,87 0,92 0,91
35 25
t , °С 98 96 87 80 80 78 76
t , °С 12 11 8 8 6 5 4
0,63 0,65 0,72 0,70 0,77 0,80 0,84
< 25
t , °С 112 110 108 100 100 95 90
t , °С 32 30 29 28 26 20 18
0,30 0,32 0,32 0,32 0,35 0,44 0,47
50
Режимы сушки пиломатериалов лиственных пород
приведены в табл.
2.10.4 и 2.10.5. В первой из них даны рекомендации по выбору этих режимов в зависимости от породы древесины, толщины пиломатериалов и
категории жёсткости (М, Н, Ф), а во второй набор из 39 режимов различной
жёсткости. Каждый режим имеет номер, а также буквенный индекс.
Т а б л и ц а 2.10.4
Рекомендуемые режимы низкотемпературного процесса сушки
пиломатериалов лиственных пород
Порода
Категория режима
Толщина пиломатериалов, мм
до 22
св. 22
до 32
св. 32
до 40
св. 40
до 50
св. 50
до 60
св. 60
до 70
св. 70
до 75
св. 75
до
100
Берёза,
ольха
М 6-Д 6-Г 6-В 6-В 7-В 8-В 
Н 3-Д 4-Г 4-В 5-В 6-Б 7-Б 8-Б 9-Б
Ф 2-Д 3-Г 3-В 4-В 
Осина, липа,
тополь*
Н 3-Г 3-Б 4-Б 5-В 6-В 7-В 8-В 9-В
Ф 2-Г 2-Б 3-Б 4-В 
Бук, клён
Н 3-В 4-В 5-В 5-Б 6-Б 7-А 8-Б 
Ф 2-Г 3-В 4-В 
Дуб, ильм
Н 5-Г 6-В 6-Б 7-Б 8-Б 9-В 10-Б 
Ф 3-Г 4-В 5-В 
Орех, граб,
ясень
Н 5-В 5-Б 6-Г 6-Б 7-В 8-В 9-В 
Н 6-В 6-А 7-Б 8-В 8-Б 9-В 10-В 
*Выбор режимов сушки древесины указанной группы пород является ориентировочным и может уточняться на основании производственного опыта
Общая продолжительность сушки пиломатериалов суш , ч, должна
дополнительно включать время прогрева камеры пр.к , ч, время
начального
прогрева материала пр.м , ч, продолжительность конечной
влаготеплообработки ВТО , ч, или кондиционирующей обработки КО , ч, продолжительность охлаждения материала в камере охл , ч. Ответы на
поставленные
вопросы требуют разработки более подробных рекомендаций.
суш пр.к пр.м с.суш ВТО(КО) охл . (2.10.5)
С некоторым приближением для решения поставленной задачи можно принять:
1) пр.к 4...12 ч (в зависимости от типа камеры и времени года);
51
Т а б л и ц а 2.10.5
Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов
лиственных пород
Индекс режима
Средняя влажность древесины, %
Номер режима и параметры сушильного агента (t, °С; Δt, °С; φ)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
t
Δt
φ
А
> 30
82
3
0,88
75
3
0,87
69
3
0,87
63
2
0,91
57
2
0,90
52
2
0,90









30-20
87
6
0,78
80
6
0,77
73
6
0,76
67
5
0,78
61
5
0,78
55
4
0,81









< 20
108
27
0,35
100
26
0,35
91
24
0,36
83
22
0,36
77
21
0,36
70
20
0,35









Б
> 30
82
4
0,84
75
4
0,84
69
4
0,83
63
3
0,86
57
3
0,85
52
3
0,84
47
2
0,90
42
2
0,89
38
2
0,88
30-20
87
8
0,72
80
8
0,70
73
7
0,72
67
6
0,75
61
6
0,74
55
5
0,76
50
5
0,75
45
4
0,79
41
4
0,77
< 20
108
29
0,32
100
28
0,32
91
25
0,34
83
23
0,34
77
22
0,34
70
21
0,33
62
18
0,36
57
17
0,36
52
16
0,36
В
> 30
82
6
0,77
75
5
0,80
69
5
0,79
63
4
0,82
57
4
0,81
52
4
0,80
47
3
0,84
42
3
0,83
38
3
0,82
30-20
87
10
0,66
80
9
0,66
73
8
0,69
67
7
0,71
61
7
0,70
55
7
0,68
50
6
0,70
45
5
0,74
41
5
0,72
< 20
108
31
0,30
100
29
0,31
91
26
0,33
83
24
0,32
77
23
0,32
70
22
0,31
62
19
0,33
57
18
0,34
52
17
0,33
Г
> 30
82
8
0,71
75
7
0,73
69
6
0,76
63
5
0,78
57
5
0,77
52
5
0,75
47
4
0,79
42
4
0,77
38
4
0,76
30-20
87
12
0,60
80
11
0,61
73
10
0,63
67
9
0,64
61
9
0,62
55
8
0,64
50
7
0,66
45
6
0,69
41
6
0,67
< 20
108
33
0,27
100
31
0,28
91
28
0,30
83
26
0,29
77
25
0,29
70
23
0,29
62
21
0,29
57
20
0,29
52
18
0,30
Д
> 30
82
10
0,65
75
9
0,66
69
8
0,68
63
7
0,70
57
6
0,73
52
6
0,71









30-20
87
14
0,55
80
13
0,55
73
12
0,56
67
11
0,58
61
10
0,59
55
9
0,60









< 20
108
35
0,24
100
33
0,25
91
30
0,26
83
27
0,28
77
26
0,27
70
24
0,27









52
Рис. 2.10.2. График для определения комплекса Б1
53
Рис. 2.10.3. График для определения коэффициента замедления сушки в штабеле C
54
Рис. 2.10.4. График для определения коэффициента A
55
2) пр.м : для мягких хвойных пород в зависимости от времени года
1,0…2,0 ч на 1 см толщины пиломатериалов; для мягких лиственных
пород
(берёза, осина, ольха, липа и др.) (1,0...2,0) 1,25 1,25...2,5 ч на 1 см толщины пиломатериалов; для твёрдых лиственных пород (дуб, бук, клён и
др., в т. ч. хвойную породу лиственницы) (1,0...2,0) 1,5 1,5...3,0 ч на 1 см
толщины пиломатериалов;
3) ВТО продолжительность конечной влаготеплообработки (по
табл. 2.10.6);
Т а б л и ц а 2.10.6
Конечная ВТО пиломатериалов или заготовок
Толщина
пиломатериалов,
мм
Продолжительность влаготеплообработок, ч
осина, сосна,
ель, пихта,
кедр, липа,
тополь
берёза,
ольха
лиственница бук, клён
дуб, ильм,
орех, граб,
ясень
До 22 1,5 2 3 3,5 4
Св. 22 до 32 2 3 4 5 6
Св. 32 до 40 3 6 8 10 12*
Св. 40 до 50 6 12 14* 16* 20*
Св. 50 до 60 9 18* 21* 24* 30*
Св. 60 до 75 14* 30* 35* 40* 50*
Св. 75 24* 60* 65* 70* 80*
Примечание. Звёздочками отмечены породы и толщины пиломатериалов, для
которых
рекомендованы промежуточные ВТО. Когда проводятся и промежуточная, и
конечная
обработки, на первую используется до 1 3, а на вторую остальная часть указанного
в
таблице времени.
Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые до
эксплуатационной влажности по I и II категориям качества. Независимо
от
категории качества ВТО проводят при сушке пиломатериалов твёрдых
лиственных пород и лиственницы. Такой вид влаготеплообработки
проводится в камерах периодического действия с паровым теплоснабжением и
увлажнительными трубами для снижения или полной ликвидации остаточных внутренних напряжений.
В современных камерах периодического действия с водяным теплоснабжением и форсунками распыления воды вместо ВТО проводится
кондиционирующая обработка (КО) для выравнивания конечной
влажности
пиломатериалов. Однако этот вид обработки не позволяет полностью
ликвидировать остаточные внутренние напряжения в пиломатериалах даже
после выравнивания влажности по их сечению. В табл. 2.10.7, по данным
А. И. Расева [1], указана продолжительность КО.
56
Т а б л и ц а 2.10.7
Продолжительность кондиционирования
Толщина
пиломатериалов,
мм
Продолжительность КО, ч
Сосна, ель,
пихта, кедр,
осина
Берёза, ольха Лиственница
Дуб, ясень,
бук, клён
16…32 8 12 16 20
40…60 12 20* 30* 40*
Примечание. Звёздочкой отмечены пиломатериалы, для которых рекомендуется
промежуточная обработка (40 % общего времени промежуточная и 60 % конечная).
4) Продолжительность охлаждения пиломатериалов (заготовок) в
камере после ВТО или КО можно рекомендовать охл 1,2пр.к .
Формулы (2.10.1, 2.10.3) справедливы, если температура смоченного
термометра tм , °С, на всех ступенях режима остаётся практически стабильной (с отклонениями не более 1…2 °С). В тех случаях, когда используются режимы сушки с неодинаковой tм на различных ступенях,
продолжительность собственно сушки определяется отдельно по каждой
ступени,
а полученные результаты суммируются.
Для первой ступени режима (при равномерном распределении влажности по толщине материала)











к1 р1
н1 р1
6 1 р.ц
1
2
1
1 1 lg 0,81
10
65
WW
WW
CA
a
S
C . (2.10.6)
На второй и третьей ступенях (параболическое распределение
влажности по толщине материала)











к2 р2
н2 р2
6 2 р.ц
2
2
1
2 2 lg
10
65
WW
WW
CA
a
S
C , (2.10.7)











к3 р3
н3 р3
6 3 р.ц
3
2
1
3 3 lg
10
65
WW
WW
CA
a
S
C , (2.10.8)
где C1 , C2 , C3 поправки на многомерность (рис. 2.10.1);
Ci f (S1 S2,i ) , где
ii
ii
iWW
WW
нр
кр


; S1 толщина пиломатериалов (заготовок), см; a1, a2, a3коэффициенты влагопроводности, см2/с,
определя57
емые по температуре агента сушки tс , °С, на каждой ступени режима
сушки (левая часть рис. 2.10.2); C1, C2 , C3 коэффициенты замедления
сушки
на каждой ступени режима. Определяются по графику рис. 2.10.3,
заменяя
множитель CБ1 величиной 1,31
10
65
6
2
1 


i
i
a
S
С ; Aр.ц коэффициент реверсивности циркуляции агента сушки (имеет те же два значения: 1,0 и 1,1);
Wн1, Wн2 , Wн3 начальные, а Wк1 , Wк2 , Wк3 конечные влажности
пиломатериалов на каждой ступени режима сушки, %, (Wк1 Wн2 первая
_______переходная влажность по режиму сушки; Wк2 Wн3 вторая переходная
влажность); Wр1, Wр2 , Wр3 равновесная влажность древесины на
каждой
ступени режима, %, (определяется по рис. 2.2.1).
Общая продолжительность собственно сушки с.суш , ч, по каждой
ступени режима составляет
с.суш 1 2 3 .
Общая продолжительность сушки суш , ч, определяется по формуле
(2.10.5).
2. Табличный метод расчёта продолжительности сушки
пиломатериалов при низкотемпературном процессе в камерах
периодического действия
Продолжительность сушки суш , ч, включая начальный прогрев и
влаготеплообработку материала, определяется произведением
суш исх Aр Aц Aв Aк Aд , (2.10.9)
где исх исходная продолжительность собственно сушки
пиломатериалов
заданной породы, толщины S1 и ширины S2 нормальными режимами в
камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней
интенсивности (расчётная скорость шт 1,0 м/с, ширина штабеля 1,5…2,0 м) от
начальной влажности 60 % до конечной влажности 12 % (табл. 2.10.8);
Aр
коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки:
58
Т а б л и ц а 2.10.8
Исходная продолжительность сушки исх , ч, пиломатериалов в
камерах периодического действия при низкотемпературном процессе
Толщина
пиломатериалов S1, мм
Ширина пиломатериалов S2, мм
Толщина
пиломатериалов S1, мм
Ширина пиломатериалов S2, мм
40 50
60 70
80 100
110 130
140 180
более 180
40 50
60 70
80 100
110 130
140 180
более 180
Сосна, ель, пихта, кедр Лиственница
До 16 23 25 26 27 27 27 До 16 58 63 64 67 68 68
19 29 31 32 33 33 33 19 68 72 74 77 77 77
22 34 37 39 39 39 39 22 75 80 83 86 87 87
25 45 50 53 54 55 55 25 83 88 91 92 93 94
32 59 63 68 72 73 73 32 94 99 104 108 110 113
40 71 79 84 86 88 88 40 113 129 144 157 166 175
50 93 99 100 104 105 50 182 224 256 279 304
60 103 114 122 125 130 60 235 304 361 400 443
70 147 161 178 194 70 431 521 585 635
75 156 177 197 218 75 466 574 650 737
100 340 354 379 432
Осина, липа, тополь Берёза, ольха
До 16 29 31 33 34 34 34 До 16 36 37 37 38 39 39
19 36 38 39 40 40 40 19 44 45 47 47 48 48
22 43 45 47 53 54 54 22 50 51 53 54 55 55
25 59 62 64 66 67 68 25 67 73 78 81 83 84
32 73 80 84 88 89 91 32 81 85 88 91 92 94
40 81 87 93 96 99 102 40 93 96 100 101 105 107
50 98 109 116 119 123 50 115 130 141 149 158
60 112 128 140 152 164 60 155 187 213 231 249
75 253 282 311 344 75 377 420 463 514
Бук, клён, берест, ясень, ильм Дуб, орех, гра
б
До 16 58 59 61 63 63 63 До 16 84 85 85 87 87 88
19 65 68 71 73 73 74 19 88 91 94 96 96 97
22 73 77 80 81 82 83 22 97 101 104 105 106 107
25 91 94 96 99 101 102 25 117 125 132 136 138 140
32 102 109 115 118 120 122 32 146 173 193 206 214 221
40 114 126 140 152 159 167 40 183 234 269 293 307 321
50 170 199 225 239 255 50 365 431 488 520 551
60 250 296 339 367 396 60 562 679 777 841 905
75 591 657 728 805 75 1086 1209 1340 1483
Примечание. Продолжительность сушки необрезных пиломатериалов принимают по
графе S2 > 180 мм.
59
для мягких режимов Aр 1,7; нормальных 1,0; форсированных 0,8;
Aц коэффициент, учитывающий характер и интенсивность
циркуляции
воздуха в камере; Aц f (исх Aр , шт ) , табл. 2.10.9; Aв коэффициент,
учитывающий начальную (Wн ) и конечную (Wк ) влажность древесины,
табл. 2.10.10; Aк коэффициент, учитывающий категорию качества
сушки
и среднюю длительность влаготеплообработок: I категория качества
1,2;
II 1,15; III 1,05; 0 1,0; Aд коэффициент, учитывающий влияние
длины заготовок на продолжительность процесса; для пиломатериалов
Aд 1,0; для заготовок берётся в зависимости от отношения их длины l к
толщине S1 , табл. 2.10.11.
Знания о расчётах продолжительности сушки пиломатериалов или
заготовок необходимы для планирования работы лесосушильных камер,
для расчёта их производительности при сушке фактического или
условного материала, для теплового расчёта и определения техникоэкономических показателей (курсовое и дипломное проектирование
лесосушильных камер и цехов).
Пример для выполнения контрольного (домашнего) задания № 3
1. Записать условия задания, из табл. 2.10.1 выписать исходные данные к этому заданию в соответствии со своим вариантом.
И с х о д н ы е д а н н ы е к з а д а н и ю
(в а р и а н т № …)
Тип камеры: УЛ-1
Скорость воздуха в штабеле: шт 2,0 м/с
Порода древесины: сосна
Вид пилопродукции: пиломатериалы обрезные
Размеры пиломатериалов:
толщина S1 50 мм;
ширина S2 150 мм;
длина l 6200 мм.
Влажность пиломатериалов:
начальная Wн 70 %;
конечная Wн 10 %.
Категория качества сушки: II
Категория режима сушки: М (мягкий).
60
Т а б л и ц а 2.10.9
Значения коэффициента Aц для камер с реверсивной циркуляцией
Произведение
исх Aр , ч
Скорость циркуляции шт , м/с
0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
20 3,14 1,18 1,00 0,78 0,63 0,54 0,49 0,46
40 2,40 1,65 1,00 0,81 0,67 0,59 0,54 0,52
60 2,03 1,58 1,00 0,84 0,71 0,64 0,60 0,58
80 1,76 1,42 1,00 0,85 0,76 0,72 0,68 0,67
100 1,56 1,32 1,00 0,88 0,81 0,79 0,78 0,77
140 1,31 1,15 1,00 0,92 0,91 0,90 0,89 0,88
180 1,15 1,10 1,00 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92
220 и более 1,08 1,05 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95
Примечание. При нереверсивной циркуляции табличный коэффициент Aц
умножается на 1,1.
Т а б л и ц а 2.10.10
Значения коэффициента Aв
Начальная
влажность
Wн , %
Конечная влажность Wк , %
22 20 18 16 14 12 11 10 9 8 7 6
120 1,07 1,12 1,18 1,25 1,33 1,43 1,49 1,55 1,61 1,68 1,76 1,86
110 1,00 1,06 1,12 1,20 1,28 1,37 1,43 1,49 1,55 1,62 1,71 1,81
100 0,94 1,00 1,06 1,14 1,22 1,31 1,37 1,43 1,50 1,57 1,65 1,75
90 0,87 0,93 1,00 1,07 1,16 1,25 1,30 1,36 1,43 1,51 1,58 1,68
80 0,80 0,86 0,93 1,00 1,09 1,18 1,23 1,29 1,35 1,43 1,51 1,61
70 0,72 0,78 0,84 0,92 1,00 1,10 1,15 1,21 1,27 1,35 1,43 1,52
65 0,67 0,74 0,80 0,87 0,96 1,05 1,10 1,16 1,23 1,30 1,38 1,48
60 0,62 0,68 0,75 0,82 0,91 1,00 1,05 1,11 1,18 1,25 1,33 1,43
55 0,57 0,63 0,69 0,77 0,85 0,94 1,00 1,06 1,12 1,20 1,28 1,38
50 0,51 0,57 0,63 0,71 0,79 0,89 0,94 1,00 1,06 1,14 1,22 1,32
45 0,44 0,50 0,67 0,64 0,73 0,82 0,87 0,93 1,00 1,07 1,15 1,25
40 0,37 0,43 0,49 0,57 0,65 0,75 0,80 0,86 0,93 1,00 1,08 1,18
35 0,29 0,35 0,43 0,49 0,57 0,66 0,72 0,78 0,84 0,92 1,00 1,10
30 0,19 0,25 0,32 0,39 0,48 0,57 0,62 0,68 0,75 0,82 0,90 1,00
28 0,15 0,21 0,27 0,35 0,43 0,53 0,58 0,64 0,71 0,78 0,86 0,96
26 0,10 0,16 0,23 0,31 0,38 0,48 0,54 0,59 0,66 0,73 0,82 0,91
24 0,06 0,11 0,18 0,27 0,33 0,43 0,49 0,54 0,61 0,68 0,77 0,86
22 0,06 0,13 0,22 0,28 0,38 0,43 0,49 0,56 0,63 0,71 0,81
20 0,07 0,14 0,22 0,32 0,37 0,43 0,50 0,57 0,65 0,75
18 0,07 0,16 0,25 0,30 0,37 0,43 0,50 0,59 0,68
16 0,08 0,18 0,23 0,30 0,36 0,43 0,52 0,61
14 0,10 0,15 0,21 0,28 0,35 0,40 0,50
61
Т а б л и ц а 2.10.11
Значения коэффициента Aд
Отношение
l S1

40
35 30 25 20 15 10 7 5
Aд 1,0 0,97 0,95 0,93 0,91 0,88 0,80 0,70 0,60
2. Из табл. 2.10.2 выбираем режим 5-М (по ГОСТ 19773-84)
Средняя влажность
пиломатериалов, %
Параметры режима
Примечание
t , °С t , °С 
> 35 55 4 0,80 tм 554 51 °С
35…20 58 7 0,69 tм 587 51 °С
< 20 75 24 0,30 tм 7524 51 °С
Среднее арифметическое значение температуры tм 51 °С
3. По формуле (2.10.1) графоаналитическим методом определяем
продолжительность собственно сушки пиломатериалов с.суш, ч
(последовательность расчёта приведена в задании № 3).
Cf (S1 S2, Wн, Wк ) ; при 0,333
150
50
2
1 
S
S
, Wн 70 % и Wк 10 %
по рис. 2.10.1, а находим С0,8.
Комплекс Б1 f (tм, порода, S1) , находим по рис. 2.10.2; Б1 225.
Коэффициент замедления сушки штабеле С f (CБ1, шт , bшт )
находим по рис. 2.10.3; С 1,07.
Коэффициент Aр.ц 1,0 . Коэффициент Af (Wн, н ) находим по
рис. 2.10.4; A1,03.
Определяем 0,845
10
70
lg lg
к
н 
W
W
.
Продолжительность собственно сушки пиломатериалов с.суш, ч, по
формуле (2.10.3) составит
с.суш 0,82251,071,01,030,845 167,629 167,6 ч.
62
Общая продолжительность сушки суш, ч, по формуле (2.10.5) составит: пр.к 4,0 ч; пр.м 1,55 7,5 ч; с.суш 167,6 ч; ВТО 6,0 ч (по
табл. 2.10.6); охл 1,24 4,8 ч
суш 4,0 7,5167,66,04,8 189,9 ч.
4. По формуле (2.10.9) определяем продолжительность сушки пиломатериалов табличным методом при следующих значениях коэффициен-
тов: исх 104 ч (по табл. 2.10.8); Aр 1,7 ; Aц 0,735 (по табл. 2.10.9);
Aв 1,21 (по табл. 2.10.10); Aк 1,15; Aд 1,0.
Общая продолжительность сушки пиломатериалов составит
суш 1041,70,7351,211,151,0 180,8 ч.
Расхождение продолжительности сушки пиломатериалов между
графоаналитическим и табличным методами составило 9,1 ч. По нашему
мнению в табличном методе не учтены продолжительности нагревания
камеры и охлаждения пиломатериалов в камере перед их выгрузкой. С
учётом замечаний продолжительность сушки по табличному методу
тогда
составила бы суш 4,0180,84,8 189,6 ч и расхождение составило бы
0,3 ч или 18 мин.
2.11. Атмосферная сушка пиломатериалов
В этом разделе следует изучить особенности атмосферной сушки, её
достоинства и недостатки, планировку складов, конструкции штабелей,
способы управления процессом атмосферной сушки и области
применения
данного способа. Важно понять, что атмосферная сушка не утратила
своего значения до настоящего времени и при правильном её проведении
имеет
большое народнохозяйственное значение.
Анализируя достоинства и недостатки, нужно уяснить важность антисептирования пиломатериалов, предупреждающего поражение
древесины грибами и насекомыми. Необходимо изучить вопросы, связанные с
интенсификацией этого длительного способа сушки путём создания принудительной циркуляции воздуха. Правильно представлять назначение
комбинированной сушки пиломатериалов.
Литература: [1, гл. 12]; [14, гл. 10]; [15, гл. 14].
63
Вопросы для самопроверки
1. Как можно регулировать скорость испарения влаги при атмосферной сушке?
2. Как можно интенсифицировать атмосферную сушку?
3. Почему необходимо антисептировать пиломатериалы перед атмосферной сушкой?
2.12. Специальные способы сушки пиломатериалов
К специальным способам сушки относятся диэлектрическая сушка
(комбинированная камерно-диэлектрическая и вакуумнодиэлектрическая), сушка в жидкостях (петролатумная), ротационная,
индукционная, вакуум-ная. Необходимо хорошо усвоить механизм
диэлектрической, жидкостной и ротационной сушки, ясно представлять
себе, какие движущие силы вла-гопереноса имеют преобладающее
значение в том или ином способе сушки. Следует знать применяемое
оборудование, технологический процесс, до-стоинства, недостатки и
обратить внимание на область применения раз-личных специальных
способов сушки пиломатериалов и их экономиче-скую эффективность.
Литература: [1, гл. 13]; [2, гл. 12].
Вопросы для самопроверки
1. Какой из специальных способов сушки является наилучшим и почему?
2. В чём сущность ротационного обезвоживания древесины?
3. Каковы перспективы применения сушки в жидкостях?
2.13. Сушка шпона
Сушка шпона по сравнению с сушкой пиломатериалов имеет ряд
специфических особенностей, которые находят отражение в технологии
процесса (режимы, продолжительность) и применяемом оборудовании.
Для сушки лущёного, строганого, намазанного и пропитанного шпо-на
используются сушилки разнообразных конструкций (отечественные и
импортные).
В нашей стране широкое применение для сушки шпона находят воздушные и газовоздушные роликовые сушилки с продольной и
поперечной циркуляцией, а также с сопловым дутьём. Необходимо
изучить устройство и работу лучших сушилок, механизмы загрузки и
выгрузки шпона, мето-дику определения продолжительности сушки
шпона и производительности сушилок.
Литература: [1, гл. 14]; [2, гл. 13]; [13].
Вопросы для самопроверки
1. Почему шпон необходимо сушить с фиксацией его плоской формы?
64
2. Какие типы сушилок используются для сушки шпона?
3. В чём достоинства и недостатки различных схем циркуляции агента сушки в
роликовых сушилках?
4. Почему для сушки шпона можно применять сравнительно высокие темпера-туры?
5. Какие сушилки наиболее перспективны?
2.14. Сушка измельчённой древесины
Сушка измельчённой древесины, как и сушка шпона, существенно
отличается от сушки пиломатериалов. Небольшие размеры древесных
ча-стиц и развитая наружная поверхность высушиваемого материала
допус-кают применение высоких температур (от 150 до 600…800 °С).
Для сушки измельчённой древесины (опилок, щепы, стружки) используются различные по конструкции (отечественные и импортные)
су-шилки: барабанные, пневматические и ленточные.
Производство древесно-стружечных плит с каждым годом расширя-ется.
Процессы сушки занимают важное место в этом производстве. Надо
хорошо разобраться в особенностях сушки измельчённой древесины,
изу-чить применяемое оборудование и методы управления процессом
сушки.
Обратить внимание на конструкцию сушилки ТСА с барабаном
«Прогресс», АКС-8.
Литература: [1, гл. 15]; [2, гл. 14]; [13].
Вопросы для самопроверки
1. В чём особенности сушки измельчённой древесины по сравнению с сушкой
пиломатериалов или шпона?
2. Почему в барабанных сушилках «Прогресс» используется отрицательный угол
наклона?
3. В чём достоинства сушилок «Бютнер» и «Бизон»?
2.15. Защита древесины
При изучении этого раздела необходимо воспользоваться, в первую
очередь, лекциями [16]. В них удачно изложены как структура раздела,
так и необходимые знания по видам разрушения древесины, методам и
сред-ствам защиты древесины, технологии и оборудованию защитной
обработ-ки древесины.
Литература: [2, гл. 15, 16, 17]; [16]; [17]; [18]; [21].
Вопросы для самопроверки
1. Какие виды разрушения древесины вы знаете?
2. Как классифицируются методы защиты?
3. В чём отличие антисептирования от консервирования?
65
4. В чём сущность автоклавной пропитки?
5. Какие факторы оказывают влияние на интенсивность проникновения жидко-сти
в древесину?
2.16. Приборы для контроля и регулирования процессов
тепловой обработки, сушки и защиты древесины
В большинстве процессов тепловой обработки, сушки и защиты древесины состояние жидкого агента обработки при атмосферном давлении
характеризуется одним параметром температурой, а газообразного
двумя параметрами: температурой и относительной влажностью. Для
кон-троля этих параметров используются различные конструкции
термометров и психрометров. Оптимальная циркуляция агента сушки
имеет большое значение для производительности сушилок и качества
высушиваемых ма-териалов, поэтому необходимо изучить приборы для
измерения скорости циркуляции агента сушки в различных сушилках.
Такими приборами яв-ляются анемометры, термоанемометры и
микроманометры.
Актуальными являются вопросы автоматического регулирования
процессов тепловой обработки, сушки и защиты древесины.
Надо знать классификацию и основные узлы автоматических регуляторов, системы автоматического регулирования, методику определения
их экономической эффективности.
Большую помощь в изучении этого раздела могут оказать лекции [19].
Литература: [1, гл. 3, 16]; [2, гл. 18] [14, гл. 9]; [19]; [20, гл. 12].
Вопросы для самопроверки
1. Какие приборы используются для измерения температуры, относительной
влажности и давления агентов обработки?
2. Какие приборы применяются для измерения скорости движения агентов суш-ки?
3. Из каких элементов состоит любая система автоматического регулирования
(САР)?
2.17. Проектирование, строительство, испытания
и технико-экономические показатели установок для тепловой
обработки, сушки и защиты древесины
Основные вопросы, рассматриваемые в данной главе:
1. Вопросы проектирования установок для тепловой обработки, суш-ки
и защиты древесины в теоретической части курса рассматриваются
кратко, даются только общие сведения по содержанию основных частей
66
курсового (дипломного) проекта. Последовательность детального
расчёта каждой части, правила оформления пояснительной записки и
чертежей изучаются студентом по рекомендуемой литературе и в
процессе курсово-го проектирования.
2. Одним из признаков классификации установок является конструкция ограждений. По этому признаку установки могут быть
стационарные, сборно-металлические и полностью заводского
изготовления.
3. Виды испытания установок: пусковые, периодические, технологические. Основные задачи этих испытаний.
4. Методы испытания различных систем установок.
5. Основные технико-экономические показатели установок.
6. Паспорт установок и цеха (участка) тепловой обработки, сушки и
защиты древесины основной документ, необходимый для научной
орга-низации производственных процессов.
Литература: [1, гл. 17]; [9] [10]; [11, п. 8]; [12]; [13]; [14, гл. 14]; [15, гл. 16, 17, 18]; [18].
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Расев, А. И. Тепловая обработка и сушка древесины: учебник для вузов /
А. И. Расев. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. 360 с.
Дополнительная
2. Серговский, П. С. Гидротермическая обработка и консервирование
древесины: учебник для вузов / П. С. Серговский, А. И. Расев. М.: Лесная
промышленность, 1987. 360 с.
3. Уголев, Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение: учебник / Б. Н.
Уго-лев. М.: Изд. центр «Академия», 2004. 272 с.
4. Чудинов, Б. С. Теория тепловой обработки древесины / Б. С. Чудинов.
М.: Лесная промышленность, 1968. 255 с.
5. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. М.: Энергия, 1967.
600 с.
6. Лыков, А. В. Теория сушки / А. В. Лыков. М.: Энергия, 1968. 472 с.
7. Уголев, Б. Н. Деформативность древесины и напряжения при сушке / Б.
Н. Уголев. М.: Лесная промышленность, 1971. 384 с.
8. Шубин, Г. С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г. С. Шубин. М.:
Лес-ная промышленность, 1990. 360 с.
9. Соколов, П. В. Проектирование сушильных и нагревательных
установок для древесины / П. В. Соколов. М.: Лесная промышленность, 1965. 331 с.
10. Сергеев, В. В. Повышение эффективности сушки пиломатериалов:
моногра-фия / В. В. Сергеев, Ю. И. Тракало. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. 225 с.
11. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки пиломатериалов. Архангельск.: ОАО «Научдревпром-ЦНИИМОД», 2000. 125 с.
12. Акишенков, С. И. Проектирование лесосушильных камер и цехов:
учебное пособие / С. И. Акишенков, В. И. Корнеев. СПб.: ИПО СПбГЛТА, 2008. 96 с.
67
13. Стерлин, Д. М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных
плит / Д. М. Стерлин. М.: Лесная промышленность, 1977. 383 с.
14. Справочник по сушке древесины / под ред. Е. С. Богданова. М.: Лесная промышленность, 1990. 304 с.
15. Кречетов, И. В. Сушка древесины: учебное пособие / И. В. Кречетов.
М.: Изд. «Бриз», 1997. 496 с.
16. Акишенков, С. И. Защитная обработка древесины: лекции / С. И.
Акишенков. Л.: РИО ЛТА, 1986. 64 с.
17. Защита древесины: сборник стандартов. М.: Изд-во стандартов, 1986. 144 с.
18. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: методические
указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 250300,
250403 / сост. С. И. Акишенков, В. И. Корнеев, В. М. Харитонов, А. М. Артеменков.
СПб.: ИПО СПбГЛТА, 2008. 56 с.
19. Харитонов, В. М. Приборы и устройства для контроля и
регулирования про-цессов гидротермической обработки древесины: лекции / В. М.
Харитонов. Л.: РИО ЛТА, 1986. 68 с.
20. Trebula, P. Sušenie a hydrotermicka úprava dreva / P. Trebula. Zvolen: Tu vo Zvolene,
1996, 265 s.
21. Расев, А. И. Технология и оборудование защитной обработки
древесины: учебник для вузов / А. И. Расев, А. А. Косарин, Л. П. Красухина. М.: ГОУ
ВПО МГУЛ, 2010. 171 с.
Оглавление
В в е д е н и е……………………………………………………………………………...
3
1. Общие указания………………………………………………………………………..
3
2. Указания к отдельным главам курса…………………………………………………
5
2.1. Агенты обработки и теплоносители………………………………………………..
5
2.2. Древесина – объект тепловой обработки, сушки и защиты………………………
11
2.3. Физические закономерности и расчёт процессов нагревания и оттаивания древесины…………………………………………………………………………………….
16
2.4. Технология и оборудование тепловой обработки древесины……………………
26
2.5. Физические закономерности процессов сушки древесины………………………
38
2.6. Классификация и принципиальные схемы сушилок……………………………...
39
2.7. Тепловое и циркуляционное оборудование сушилок……………………………..
39
2.8. Сушильные камеры для пиломатериалов………………………………………….
41
2.9. Технология камерной сушки пиломатериалов…………………………………….
41
2.10. Продолжительность камерной сушки пиломатериалов. Производительность и
учёт работы сушильных камер………………………………………………………..
42
2.11. Атмосферная сушка пиломатериалов…………………………………………….
62
2.12. Специальные способы сушки пиломатериалов………………………………….
63
2.13. Сушка шпона……………………………………………………………………….
63
2.14. Сушка измельчённой древесины………………………………………………….
64
2.15. Защита древесины………………………………………………………………….
64
2.16. Приборы, системы контроля и регулирования процессов тепловой обработки,
сушки и защиты древесины……………………………………………………………...
65
2.17. Проектирование, строительство, испытания, технико-экономические показатели установок для тепловой обработки, сушки и защиты древесины………………
65
Л и т е р а т у р а………………………………………………………………………….
66
68
Акишенков Савелий Иванович
Корнеев Виктор Иванович
Артеменков Алексей Михайлович
ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
И КОНСЕРВИРОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
Учебное пособие
по организации самостоятельной работы
студентов специальности 250403
«Технология деревообработки»__