17. Виды, свойства и параметры агентов гто древесины. Процессы изменения их состояния. Приборы и способы (аналитический и графический) определения параметров агентов гто
 Скачать 150.5 Kb.
|
|
17. Виды, свойства и параметры агентов ГТО древесины. Процессы изменения их состояния. Приборы и способы (аналитический и графический) определения параметров агентов ГТО. В различных процессах агентами обработки древесины могут быть жидкости и их растворы, газы и газовые смеси, пары жидкостей. В пропарочных камерах и автоклавах для оттаивания и прогрева древесины используется водяной пар или горячая вода. В конвективных сушильных камерах может использоваться водяной пар, влажный воздух, топочные газы. В установках для консервирования древесины применяются масла, органические и неорганические жидкости и их растворы. Нагревание агентов обработки в промышленных установках осуществляется в теплообменниках путем передачи теплоты от греющего теплоносителя. В качестве теплоносителя может применяться жидкость, пар, газ или газовая смесь. В отдельных случаях подвод теплоты к агенту обработки может производиться от электрических нагревателей или путем подмеса теплоносителя к агенту обработки. Превращение жидкости в газообразное состояние (пар) происходит посредством ее испаренияили кипения.Испарение жидкости может происходить лишь с открытой поверхности. Сущность его состоит в том, что наиболее подвижные молекулы жидкости, преодолевая действие сил молекулярного притяжения, отрываются от ее поверхности, преодолевают силы внешнего сопротивления, переходят в свободное пространство и рассеиваются в нем. Такой процесс происходит при любой температуре жидкости. С повышением температуры жидкости процесс испарения ускоряется, поскольку средняя скорость движения молекул возрастет. Однако принципиальный характер его остается прежним, испарение происходит только с поверхности жидкости, и лишь по достижении определенных условий происходит качественное изменение всего процесса парообразования – жидкость начинает кипеть. Водяной пар, используемый в качестве теплоносителя, получают в парогенераторах в процессе кипения воды. В этом процессе образуется влажный насыщенныйпар, содержащий мелкодисперсные частицы воды, при этом обе фазы (жидкая и газообразная) находятся в термодинамическом равновесии. При полном выкипании воды пар становится однородным . В момент окончания парообразования температура его еще равна температуре кипения при данном давлении. Такое состояние пара называется сухим насыщенным. Состояние сухого насыщенного пара является переходным и неустойчивым в тепловом отношении. Отвод теплоты от сухого насыщенного пара приводит к его конденсации, и он становится влажным насыщенным. Дополнительный подвод теплоты к нему приводит к повышению температуры. Пар, температура которого превышает температуру кипения при данном давлении, называется перегретым. Влажный воздух, это смесь воздуха с паром воды. Такая смесь является агентом обработки большинства сушильных установок, в которых используется свойства воздуха поглощать из высушиваемого материала влагу. Поэтому, в отличие от обычных газовых смесей постоянного состава у влажного воздуха в процессах происходит изменение содержания влаги и при расчетах процессов изменения состояния влажного воздуха должно учитываться изменение его состава. Плотность пара представляет собой количество килограммов пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Эта характеристика получила второе название – абсолютная влажность воздуха. Численное значение абсолютной влажности воздуха не в полной мере позволяет характеризовать его сушильную способность. Более удобной характеристикой в этом отношении является относительная влажность воздуха илистепень насыщенности влажного воздуха Для определения  в практике используются специальные приборы - психрометры. Психрометр состоит из двух одинаковых термометров, установленных на одной панели. Шарик одного из них смачивается. Влажный газ, обтекая поверхность шарика мокрого термометра и выделяя теплоту, испаряет смачивающую его воду. Смоченный термометр показывает температуру испарения воды. Разность показаний термометров называют психрометрической разностью температур. Чем больше психрометрическая разность температур, тем больше способность воздуха поглощать влагу. Равенство температур по сухому и смоченному термометрам говорит о том, что воздух полностью насыщен влагой.18. Виды влаги в древесине. Физические явления, вызывающие усушку-разбухание древесины. Факторы, влияющие на величину усушки древесины. Виды влаги в древесине. В древесине содержится свободная и связанная вода. СВОБОДНАЯ вода находится в полостях макрокапилляров (в трахеидах, сосудах). Удерживается в них механически, силами капиллярного взаимодействия Все полости клеток соединены между собой порами, в результате чего в древесине существует разветвленная система макрокапилляров. СВЯЗАННАЯ вода содержится в клеточных стенках. Она связана с древесным веществом силами физико-химического поверхностного взаимодействия. Связанная вода подразделяется на : микрокапиллярную и адсорбционную. Микрокапиллярная влага (капиллярно-конденсационная), находится в свободных пространствах между макрофибриллами клеточных стенок т.е. в микрокапиллярах. Адсорбционная влага удерживается поверхностью микро-, и элементарных фибрилл. Адсорбционная влага , находится между элементарными фибриллами, микрофибриллами и фибриллами в виде непрерывных прослоек. Физические явления, вызывающие усушку- разбухание древесины. Разбухание – увеличение линейных размеров и объема древесины, при увеличении ее влажности. Усушка – явление обратное разбуханию. Физический смысл- поглощение молекул водяного пара поверхностью элементарных фибрилл вызывает утолщение адсорбционных прослоек воды и следовательно увеличение размеров клеточных стенок. Обратный процесс удаления адсорбционной воды вызывает усушку. Диапазон влажности, в котором происходит разбухание от 0 до 30%. Усушка происходит в диапазоне влажности от 30 до 0% Усушка зависит от: структурного направления, диапазона изменения влажности, породы (базисной плотности) древесины. Зависимость усушки от структурного направления: Утанг> Урад в 1,5-2 раза Вдоль волокон усушка ничтожна и не учитывается. Зависимость усушки от диапазона изменения влажности Максимальная (полная) усушка наблюдается при снижении влажности от Wп.н до W = 0 (Уmax), т.е от 30 до 0% Зависимость усушки от породы (базисной плотности) древесины Усушка зависит от породы древесины, а в пределах одной породы - от базисной плотности. 19. Классификация способов тепловой обработки сортиментов. Различают три простых вида переноса теплоты: теплопроводность – молекулярный перенос теплоты внутри тела посредством теплового движения молекул (в металлах свободных элект-ронов); конвекция - перенос теплоты при перемещении и перемешивании всей массы неравномерно нагретых жидкости или газа; излучение - передача тепловой энер-гии в виде электромагнитных волн между двумя телами, разделенными прозрачной средой. Простые виды переноса теплоты в чистом виде встречаются очень редко. В процессах нагревания древесины подвод теплоты, как правило, осуществ-ляется сложными способами. Так, конвекция всегда сопровождается теплопроводнос-тью. Практические способы нагревания, как правило, основаны на сложных процессах теплообмена. Применяются следующие способы нагревания древесины. Кондук-тивное (контактное) нагревание непос-редственным соприкосновением нагреваемых сортиментов с горячими поверхностями. Конвективное нагревание в жидкой или газообразной среде (вода, пар, воздух), основанное на конвективной передаче теплоты от жидкости или газа к поверхности сортимента и переносом ее по его объему посредством теплопроводности. В газообразной среде может сопровождаться тепловым излучением. Нагрев излучением. Основан главным образом на тепловом излучении, но может сопровождается также теплопроводностью и конвекцией. Диэлектрическое нагревание в конденсаторе электрического колебательного контура высокой частоты. Основано на взаимо-действии с древесиной высокочастотного электромагнитного поля. Особым случаем нагревания с изменением агрегатного сос-тояния влаги, имеющим большое практи-ческое значение, является оттаивание сырой древесины. Если древесина хранится в атмос-ферных условиях при отрицательной темпе-ратуре, вода в ней (свободная - полностью, а связанная - частично) находится в состоянии льда. Нагревание замороженной древесины принципиально отличается от нагревания в диапазоне положительных температур. 20. Оборудование, режимы, технология тепловой обработки древесины, используемые в производстве лущеного шпона. Факторы гидротермической обработки, влияющие на качество лущения шпона. Тепловая обработка выполняется с целью выравнивания влажности по сечению и придания пластичности и упругости древесины. Последние годы широко применяется тепловая обработка ванчесов в бассейнах - поваривания древесины в горячей воде, подогреваемой паром или электротенами. В этом случае практически исключаются образования трещин в древесине. Температура воды 75-90˚С. Увеличение выхода шпона составляет 4-5%, при этом не изменяется окраска древесины и на шпоне не появляются темные пятна. Возможно применение проваривания и в автоклавах с заполнением их водой на 1/3-2/3. Пропаривание выполняют жесткими и мягкими режимами. Мягкие режимы характеризуются температурой обрабатывающей среды (воды) 35-45градусов и большой длительностью обработки, необходимой для полного оттаивания и последующего прогрева древесины по всему ее объему до температуры близкой к температуре среды. Важное преимущество этих режимов-равномерная температура древесины при лущении и обусловленное этим высокое качество шпона. Их недостаток- потребность в больших производственных площадях. Жесткие режимы предусматривают высокую (70-80 градусов) температуру среды и малые сроки обработки, при которых происходит полное оттаивание чураков с доведением температуры на окружности карандаша до 15-20 градусов. Поскольку поверхностная зона чураков приобретает при обработке температуру среды, которая значительно выше оптимальной для лушения , чураки после выгрузки из бассейна выдерживают в помещении. В процессе выдержки температура на поверхности понижается, а в центре повышается, но все же остается не вполне равномерной. Теплоснабжение бассейна может происходить различными способами. Наиболее простой из них – нагревание воды непосредственно в бассейне посредством выпуска в нее пара через трубы с отверстиями. Пар, попадая в воду, конденсируется, и его теплоснабжение используется почти полностью. Температура воды регулируется количеством выпускаемого пара. Для проваривания фанерного сырья в чураках по мягким режимам предназначена механизированная линия ЦНИИФа. После разделки кряжей на чураки последние подаются в цех тепловой обработки цепным конвейером и загружаются укладчиками в металлические контейнеры. Перед укладчиками расположен роликовый конвейер с перекладчиками чураков. В бассеин чураки в контейнерах погружаются мостовым краном с автоматическими захватами. Перед загрузкой контейнеры посрываются съемными крышками, образующие в полностью загруженном бассейне сплошной счит, который припятствует параобразованию и уменьшает теплопотери. После обработки контейнеры подаются краном из бассейна на раскатчик, с которого чураки направляются на сортировочный конвейер. Отсюда они с помощью автоматических сбрасывателей поступают в накопители, питающие лущильные станки. Оборудование для пропаривания при мягких режимах:1. Механизированный бассейн гидродревпрома; 2. Механизированная линии т/о чураков ЦНИИФ. 21. Оборудование, режимы, технология тепловой обработки древесины, используемые в производстве строганого шпона. Факторы гидротермической обработки, влияющие на качество изготовления шпона. Тепловая обработка выполняется с целью выравнивания влажности по сечению и придания пластичности и упругости древесины. Тепловая обработка должна производится при температуре ниже 100ْС для сохранения прочности древесины. Для тепловой обработки применяют автоклавы, парильные камеры и ямы, пропарочные бассейны. Автоклавы имеют ряд преимуществ перед другими видами пропарочного оборудования, особенно при тепловой обработки древесины твердолиственных пород: для дуба сроки тепловой обработки уменьшаются в 3,9-7,2 раза, для бука 4,8-18,4 раза, ясеня и лиственницы в 4-6 раз. Выход шпона пониженной шероховатости (до 100 мкм) из красного дерева составляет 90-96%, против 62-65% для дубового и букового шпона. Количество ясеневого шпона составляет при этом методе тепловой обработки 75-88%. Управление режимами тепловой обработки возможно автоматизировать. Значительно снижается себестоимость тепловой обработки. Рациональным способом тепловой обработки ванчесов, с точки зрения максимального выхода шпона высокого качества, является пропаривание в парильных камерах и ямах. Особенностью тепловой обработки является то, что в начале температура паровоздушной смеси постоянно поднимается до 94-98˚С, а затем снижается до 60-70˚С Режимы. Оптимальная температура ванчесов при строгании, обусловленная качеством шпона, составляет для древесины твердых лиственных пород 45-65˚С, а для лиственницы 70-80˚С. Для достижения нужной температуры необходимо назначать различную продолжительность пропаривания. В зависимости от размеров ванчесов, породы, начальной температуры, от 3-4 до 50-60 ч. После выгрузки из автоклава ванчесы перед строганием рекомендуется для выравнивания их температуры выдерживать 2-3 ч в помещении цеха 22. Причины возникновения напряжений и деформаций в древесине при сушке. Развитие внутренних напряжений при сушке древесины. Дефекты, вызванные развитием напряжений. Способы их предупреждения. Процесс конвективной сушки древесины сопровождается неравномерным по ее объему распределением влажности. Это вызывает ее неравномерную усушку, что в свою очередь служит причиной образования внутренних напряжений. В начальный момент процесса еще нет усушки, и напряжения отсутствуют. Через некоторое время влажность поверхностных слоев опустится ниже Wп.н и они будут стремиться к усушке. Однако это стремление не может проявиться в полной мере вследствие противодействия внутренних слоев, усушка которых еще не началась. На начальном этапе процесса напряжения приблизительно пропорциональны свободной усушке поверхностных слоев, а последняя в свою очередь определяется перепадом гигроскопической влажности. Напряжения в древесине исчезают на некотором промежуточном этапе процесса, а затем, к концу сушки, возрастают, изменив свой знак. Причина этого - развитие в древесине остаточных деформаций. Остаточные деформации возникают в древесине, длительно находящейся под напряжением, даже при ее стабильном влажностном состоянии. При высыхании напряженной древесины упругие деформации в ней переходят в остаточные в связи. В начальной стадии процесса, когда влажная нагретая древесина обладает повышенной податливостью, в поверхностных слоях под влиянием действующих в них растягивающих напряжений возникают остаточные деформации удлинения, а во внутренних слоях, наоборот, остаточные деформации укорочения. В результате в конце процесса усадка на поверхности окажется меньше, чем усадка внутри сортимента. При соблюдении правильного режима процесса возможно такое его проведение, когда возникающие напряжения не достигают предела прочности. Кроме того, внутренние напряжения в конце процесса могут быть значительно уменьшены и даже ликвидированы влаготеплообработкой древесины. Влаготеплообработка – операция процесса сушки, при которой древесину выдерживают в среде повышенной t и W. В начальный момент сушки влаготермообработка способствует к снижению перепада влажности между поверхностью к центру. На заключительном этапе сушки при влаготермообработке, происходит увлажнение слоев, испытывающие сжимающие напряжения. В результате в этих слоях развиваются деформации укорочения, которые компенсируют развившиеся ранние деформации удлинения. Дефекты сушки. Качество сушки оценивается двумя критериями: - видимые дефекты - показатели сушки. 1. Видимые дефекты сушки п/м. Причины их появления, способы предупреждения. Виды брака при сушке: - синева; коробление; выплавление смолы;растрескивание; неравномерное просушивание. появление дефекта при сушке п/м – это результат не соблюдения режима сушки (высокая влажность, низкая температура). Способы предупреждение: - соблюдение режимных параметров; 2)Растрескивание – разрушение целостности п/м при сушке. Различают: наружные; внутренние; торцовые; радиальные. Наружные растрескивания – (пластивые и кромочные трещины) Способы предупреждения – соблюдение режима сушки. Внутренние трещины Способы предупреждения: - рациональный режим; - проведение промежуточной и конечной влаготермообработке. Торцовочные трещины Способы предупреждения: - замазывание торцов водонепроницаемым составом (густотелой масленой краской); - установка в камере экранов; - контроль за формированием полногабаритных сушильных штабелей и пакетов. Радиальные трещины Предотвратить их практически невозможно. Поэтому при раскрое нужно вырезать сердцевинную или следить чтобы сердцевинная трубка находилась на ее поверхности. 3)Коробление пиломатериалов - деформация при усушке. Выделяют: - поперечное; - продольное. Способы предупреждения: - доски должны сушиться в состоянии их плоской формы. - должна соблюдаться правильная укладка в штабель - специальные прижимы и пружинные стяжки (для верх рядов). 4)Выплавление смолы: Причина брака: - применение жеских режимов сушки (t<=700С) 5)Неравномерное распределение конечной влажности в штабеле после сушки Способы предупреждения: - использывания режимов и скорости сушки; - проведение пром., конечной влаготеплообработке. |