Вся электронная библиотека >>>

 СУШКА ДРЕВЕСИНЫ >>>

    

 

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ


Раздел: Строительство

 

32. ДВИЖЕНИЕ ВЛАГИ В ДРЕВЕСИНЕ (ДИНАМИКА СУШКИ)

  

 

Физические явления динамики сушки

Внутри высушиваемого материала влага может перемещаться в виде жидкости (свободная влага), в смешанном виде — жидкость вместе с паром, жидкость и пар последовательно

(в стенках клеток жидкость, а в полостях пар, с попеременным при передвижении испарением и конденсацией) и, наконец, только в виде пара.

кривая переменной влагопроводности древесины бука [7]. При повышающейся влажности древесины вблизи предела гигроскопичности значение этой влаго- проводности достигает максимума, затем падает, а при влажности выше 100% резко повышается.

закономерность относительного количества капиллярно перемещаемой в радиальном направлении в древесине бука жидкости Ж к суммарно перемещаемому

количеству -влаги в виде пара и жидкости /7+Ж при постоянных температурах 20, 40, 60 и 80° С. Чем выше температура и ниже влажность древесины, тем в большем количестве влага перемещается в виде пара; ее испарение происходит в толще материала с постепенным заглублением зоны испарения [2].

Движущими силами перемещения влаги могут быть гравитация (при радиусе капилляров более Ю-2 мм), капиллярное давление, осмотическое давление, электроосмос, давление, создаваемое образующимся в древесине паром, механическое воздействие, диффузия, эффузия, термодиффузия и др. Отдельно рассматриваемые потоки влаги, возникающие под действием различных сил, могут накладываться или, наоборот, быть направленными противоположно, поперечно и т. д. один к другому.

На движение влаги влияет также неодинаковая микро- и макроструктура древесины различных пород или в разных частях ствола, плотность, а также направление вектора основного потока влаги к главным структурным направлениям ствола дерева И' т. д. Таким образом, виды влаги, движущие силы и закономерности ее передвижения в древесине многообразны и сложны.

Основные закономерности передвижения влаги в древесине

Для сушки пиломатериалов особенно перспективно стимулирующее воздействие на поток свободной влаги. Жидкость в пористом теле перемещается в виде фильтрационного движения под действием силы тяжести, гидростатического давления (молярный или конвективный перенос) и путем капиллярного всасывания. Величина капиллярного давления для вогнутого мениска смачивающей жидкости радиусом г определяется по соотношению Лапласа

Понятие о капиллярной (в основном при влажности выше предела гигроскопичности) и диффузионной влагопроводности (ниже Шп.г), относится к процессам сушки с температурами, наблюдаемыми в сушильных камерах, вплоть до температуры кипения воды.

К древесине, как к коллоидному телу, можно применить закон Фика, по которому при наличии градиента гигроскопической влажности возникает во времени т диффузионный поток влаги i в направлении координаты

Таким образом, потенциалом переноса влаги в древесине при изотермических условиях и г<10~2 мм можно принять градиент влаясности с различными коэффициентами влагопроводности, зависящими от значений влажности древесины, ее температуры, направления потока влаги, плотности древесины, ее реологических свойств и других факторов.

Влиянием термовлагопроводности на перенос влаги в древесине при средних и особенно при повышенных температурах процесса сушки можно пренебречь ( 60). Тогда для одномерной задачи можно применить линейное (с постоянными коэффициентами) дифференциальное уравнение, аналогичное в основной части уравнению Фурье (131) для теплопроводности:

Решение (158) сложно даже при простейших начальных и граничных условиях. Если опустить первый, не установившийся во времени период сушки и рассматривать следуемый за ним регулярный режим, протекающий при постоянном состоянии среды и неизменном коэффициенте влагопроводности по х и т, можно получить кривую влажности древесины по толщине пластины (широкой доски) в виде квадратичной параболы

 [2]:

Из закономерности параболического распределения гигроскопической влаги по толщине материала следует, что точка средней влажности древесины будет находиться на расстоянии 0,21 толщины доски, считая от ее поверхности. Это учитывается при измерении влажности древесины злектровлагомером путем внедрения в нее игл датчика на нужную глубину

Коэффициент капиллярной влагопроводности в обычных условиях сушки значительно меньше, чем диффузионной. Мнение о том, что свободная влага удаляется из древесины быстрее, чем связанная, и что главная трудность в проведении процесса — это удаление из древесины гигроскопической влаги, необоснованно.

Установлено, что в верхней части диаграммы (см.  61, а), над линией предела гигроскопичности, кривые влажности имеют закономерный характер, как и в нижней, являясь продолжением ветви нижних кривых, но с перегибом и даже изломом (точки Р, у) на линии предела гигроскопичности. Если к обеим кривым провести касательные Рп и Р,д в точке Р, выявится наличие большего градиента влажности для верхнего участка кривой Рп, чем для нижнего Р, хотя поток влаги для них в точке Р одинаков. Это доказывает, что свободная влага вблизи влажности предела гигроскопичности передвигается со значительно большим сопротивлением, чем гигроскопическая ниже этого предела.

То же будет получено и в стационарном режиме (см.  61, б), когда одна пласть доски будет беспрерывно смачиваться водой, а вторая испарять влагу. Наклон отрезка Рх к горизонтали покажет большую величину градиента влажности (при передвижении свободной влаги), чем наклон отрезка хс (для того же потока гигроскопической влаги).

Для ускорения общего процесса сушки желательно увеличить зону действия первого потока за счет сокращения зоны второго.

Специфические явления и закономерности передвижения влаги в древесине разных пород при различных условиях остаются недостаточно раскрытыми. В первую очередь это относится к свободной влаге, составляющей основное количество (обычно от 25 до 75%-ной влажности древесины, или около s/i) подлежащей удалению влаги из древесины во время сушки; на долю гигроскопической остается только около 15% от 25 до 10%-ной влажности, т. е. около 'Д от общего количества удаляемой влаги.

На поток влаги в области капиллярной влагопроводности, т. е. выше и>„.г, неправильно распространять относящиеся к области диффузионной влагопроводности постоянство коэффициента влагопроводности, квадрэтическую зависимость продолжительности сушки с уменьшением толщины сортимента, влияние породы, соотношения величин коэффициентов влагопроводности в разных структурных направлениях древесины и др. Все это приобретает практическое значение для расчетов продолжительности процесса, разработки режимов сушки и для техники их проведения (стимулирования потока свободной влаги).

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Теория, технология, техника и организация сушки древесины

 

Смотрите также:

 

§ 15. Динамика сушки (движение влаги в древесине)

Таким путем для ускорения движения влаги внутри досок (за счет их прогрева) осуществляют преднамеренную задержку
Экспериментами установлено, что влагопроводность древесины каждой породы в большой мере зависит от ее температуры во время сушки.

 

...древесины. Интенсивность влагопереноса при влагопроводности....

§ 12. Закономерности движения влаги в древесине и характеристика основных процессов сушки.
Следует отметить, что влагопроводность наблюдается при влажности древесины ниже предела гигроскопичности.

 

Контрольные вопросы по сушке и защите древисины. В каких условиях...

9. Что такое влагопроводность древесины?
Как в них перемещается влага? 12. Что называется кинетикой сушки и динамикой сушки? 13. Каковы основные закономерности кривой сушки?

 

Классификация сушилок для сушки измельченной древесины. Сушка...

аэрофонтанные сушилки, где .переменная скорость агента сушки обеспечивает многократное фонтанирование высушиваемых частиц и унос их из сушилки после
При сушке древесины с температурой выше 100°С физическая сущность процесса продвижения влаги изменяется.

 

Сушка древесины

Свойства древесины, имеющие значение при ее Сушке. § 6. Влага в древесине.
§ 12. Закономерности движения влаги в древесине и характеристика основных процессов сушки. § 13. Напряжения в древесине при сушке.

 

Напряжения в древесине при сушке. Влаготеплообработка. Сушка...

Процесс сушки древесины, как установлено, сопровождается неравномерным распределением влаги по толщине сортимента.
После снижения влажности ниже WIIM (кривая 2) поверхностные слои стремятся к усушке. Однако этому будут препятствовать внутренние слои...

 

Барабанные сушилки. Сушка древесины. Барабан вращается...

Производительность барабанной сушилки, показанной на 86, при сушке измельченной древесины влажностью от 80 до 4% составляет 3,5—4,5 т -в час (по сухой стружке). Расход тепла равен примерно 4,5—5 МДж на 1 кг испаренной влаги.