9вариант. Контрольная работа по дисциплине Гидротермическая обработка и консервирование древесины Тема Вариант 9 Специальность 35. 02. 03 Технология деревообработки студент группы тд2120сз

• Название: Контрольная работа по дисциплине Гидротермическая обработка и консервирование древесины Тема Вариант 9 Специальность 35. 02. 03 Технология деревообработки студент группы тд2120сз
• Дата: 15.02.2022
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: 9вариант.docx
• Тип: Контрольная работа; #362436
• страница: 3 из 4

Пропитка многоцикличными способами. Увеличить глубину пропитки труднопропитываемой древесины можно не только с помощью накалывания, но и путем двух-трехкратного повторе­ния циклов ВДВ, ДДВ или ДВ. Такая пропитка с последователь­ным чередованием нескольких единичных циклов называется многоцикличной.

Технологических вариантов многоцикличной пропитки мо­жет быть очень много. Хороший результат показал разработан­ный проф. А. И. Расевым вариант, основанный на применении «мокрого» вакуума, т. е. вакуума, создаваемого в автоклаве, за­полненном пропитывающей жидкостью. При пропитке водорастворимыми препа­ратами рекомендуются следующие параметры:

глубина «мокрого» вакуума 0,09 МПа;

«сухого» вакуума 0,08 МПа;

продолжительность выдержки в вакууме 45 мин (три раза по 15 мин);

величина избыточного жидкостного давления 1,1 МПа;

продолжительность первой выдержки под давлением 60 мин, второй — 30 мин.

Температура раствора (около 40 °C) поддерживается на уров­не точки его кипения в вакууме. При этом глубина пропитки (в ядровой зоне сортимента) увеличивается: по сравнению с дру­гими многоцикличными способами в 1,5 раза, а со способом ВДВ — в два раза.

Пропитка способом ВАДВ. Этот способ, называемый иногда просто вакуумным, предусматривает использование автоклавов или герметичных резервуаров упрощенных конструкций, не рас­считанных на высокое давление. Последовательность пропитки этим способом (рис. 16.3, г) такова: вначале древесину, загру­женную в автоклав, выдерживают 15...20 мин под вакуумом глу­биной 0,08...0,09 МПа, затем автоклав заполняют пропиточной жидкостью и вакуум сбрасывают. Собственно пропитка проис­ходит в течение 30...60 мин под действием атмосферного давле­ния, избыточного по отношению к давлению в древесине. По­сле этого автоклав освобождают от жидкости и вновь создают в нем кратковременный вакуум для подсушки поверхности сорти­ментов. Способ ВАДВ применяют в тех случаях, когда в древе­сину требуется ввести ограниченное количество пропитываю­щей жидкости на небольшую глубину (по заболони 5... 10 мм, по ядру 1...2 мм).

Автоклавно-диффузионная пропитка. Все автоклавные спосо­бы, рассмотренные выше, обеспечивают удовлетворительную пропитку лишь подсушенной древесины влажностью не выше предела насыщения клеточных стенок. Автоклавно-диффузион­ный способ — один из способов пропитки сырой древесины с целью ее консервирования. Сущность его состоит в следующем. Сырую древесину загружают в автоклав, нагревают в среде насы­щенного водяного пара, а затем подвергают выдержке в вакууме. В результате такой обработки влажность поверхностных зон дре­весных сортиментов понижается на 20...30 % (при влажности древесины менее 70...80 % пропаривание можно не произво­дить). Затем в подсушенную зону под избыточным давлением вводят концентрированный водный раствор антисептика на глу­бину 5... 10 мм. Наиболее целесообразно применять невымываемые препараты (ХМ-11, ХМФ и др.), которые легко диффунди­руют в древесину. После пропитки древесину выгружают из ав­токлава и выдерживают на складе в течение 2...4 недель. В это время за счет диффузии происходит пропитка внутренних слоев материала. Можно, кроме того, после введения в древесину ан­тисептика делать ее поверхностную пропитку гидроизоляцион­ным составом. Древесина в этом случае отправляется потребите­лю без выдержки.

Автоклавно-диффузионным способом пропитывают в основ­ном круглые лесоматериалы (столбы), идущие на изготовление опор линий электропередачи и связи. Институтом «Энергожи-линдустрпроект» (Волгоград) и Московским лесотехническим институтом (МЛТИ) была разработана новая технология их ав­токлавно-диффузионной пропитки, предусматривающая замену пропаривания древесины ее сушкой в нагретом насыщенном растворе бишофита.

Совмещенная сушка-пропитка. Этот способ применяют при консервировании древесины маслами или растворами антисеп­тиков в органических растворителях, которые являются гидро­фобными жидкостями и способны выполнять функции сушиль­ных агентов. Совмещенная сушка-пропитка включает два про­цесса, последовательно протекающих в одном автоклаве: сушку древесины в жидкости и ее последующую пропитку той же жид­костью.

Сушку в автоклаве можно производить при атмосферном дав­лении или под вакуумом. В первом случае температура жидкости должна быть выше 100 °C, а во втором может быть и ниже 100 °C, но выше точки кипения воды при поддерживаемом пониженном давлении. Более прост и экономичен вариант сушки при атмо­сферном давлении. Оптимальная температура жидкости здесь 120... 130 °C. Недостаток этого варианта — снижение эксплуатаци­онной прочности древесины под воздействием такой температу­ры. При сушке в вакууме глубиной 0,07—0,085 МПа (чему соот­ветствует точка кипения воды 65—50 °C) указанный недостаток устраняется, так как температура жидкости может быть снижена до 80...95 °C. Вакуумная сушка требует более сложного оборудова­ния. Она, однако, вполне оправданна, если по условиям эксплуа­тации древесины не допускается снижение ее прочности (например, для шпал и переводных брусьев). Технология вакуумного варианта совмещенной сушки-пропитки разработана Всероссий­ским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) и МЛТИ для внедрения на шпалопропи­точных заводах.

Продолжительность сушки в пропитывающей жидкости за­висит от формы и размеров обрабатываемых сортиментов, поро­ды древесины, ее начальной и конечной влажности, а также от мощности теплового оборудования пропиточных установок. Она колеблется от 6 до 20 ч. По окончании сушки в автоклаве произ­водят собственно пропитку. При этом в зависимости от требуе­мого поглощения применяют один из ранее рассмотренных клас­сических способов (ДДВ, ДВ или ВДВ).

Оборудование автоклавных пропиточных установок

Автоклавные пропиточные установки представляют собой сравнительно сложные устройства, состоящие из ряда агрегатов и узлов. Их обычно проектируют для того или иного конкретного способа пропитки и определенного вида пропитывающих жидко­стей (масел, водных растворов и др.); они могут быть стационар­ными или передвижными. Оборудование автоклавных установок может быть подразделено на резервуарное, пневмогидравличе­ское, тепловое, контрольно-регулирующее и вспомогательное.

Резервуарное оборудование. К основному оборудованию этой группы относятся пропиточные автоклавы, маневровые автокла­вы, мерники, баки-смесители, резервуары для хранения жидко­стей.

Пропиточный автоклав изготавливают в виде стального ци­линдрического резервуара, рассчитанного на рабочее давление до 1,2 МПа. Он имеет два полусферических днища, одно из ко­торых глухое, а другое представляет собой съемную крышку. Крышки автоклавов современных конструкций снабжены герме­тичными клиновыми запорными устройствами с гидравличе­ским или пневматическим приводом.

Автоклавы устанавливают горизонтально или с небольшим уклоном в сторону сливного трубопровода. Размеры их зависят от заданной производительности установки и размеров пропитывае­мых материалов. На наших шпало- и мачтопропиточных заводах чаще всего используют автоклавы диаметром 2 м и длиной 24...27 м, которая приблизительно кратна длине шпал (2,75 м) и столбов (8... 12 м).

Новые установки большой производительности оборудуют автоклавами диаметром 2,6 м и длиной до 29 м. Установки для пропитки мелких сортиментов (например, строительных деталей) имеют автоклавы диаметром 1...1,5 м, длиной 6...12 м.

Автоклавы оборудуют предохранительными клапанами и штуцерами для присоединения трубопроводов, а также датчиков уровня жидкости, температуры и давления. Снаружи их покры­вают теплоизоляцией. В нижней их части прокладывают рельсо­вую колею для закатки вагонеток. Под рельсами и между ними монтируют гладкотрубные паровые калориферы, предназначен­ные для поддержания заданной температуры пропитывающей жидкости.

Изготовление пропиточных автоклавов машиностроительные заводы осуществляют по индивидуальным заказам. В некоторых случаях для пропитки можно использовать автоклавы, выпускае­мые серийно для других отраслей промышленности, например, для производства цемента.

Маневровый автоклав предназначен для межоперационного хранения пропитывающей жидкости и ее предварительного на­грева до температуры, заданной режимом. Его обычно устанав­ливают над пропиточным автоклавом и оборудуют гладкотруб­ными паровыми калориферами повышенной мощности, люками для осмотра и чистки, штуцерами для присоединения трубопро­водов и датчиков.

Маневровые автоклавы могут работать при повышенном дав­лении (пропитка маслами по технологическим схемам ДДВ и ДВ) или только при атмосферном давлении (пропитка водными растворами по схемам ВДВ, ДВ и ВАДВ). В первом случае их де­лают конструктивно аналогичными пропиточным автоклавам (но без съемных крышек). Во втором случае для их изготовления можно использовать цилиндрические резервуары, серийно вы­пускаемые заводами химического машиностроения и рассчитан­ные на давление до 0,17 МПа. Иногда вместо маневровых авто­клавов применяют открытые баки, устанавливаемые под пропи­точными автоклавами.

Вместимость маневрового автоклава или бака должна быть достаточной для заполнения жидкостью загруженного пропиточ­ного автоклава, включая жидкость, поглощаемую древесиной при пропитке.

Мерник служит для контроля поглощения древесиной жидко­сти в процессе пропитки. Он представляет собой герметичный цилиндрический стальной резервуар, установленный, как прави­ло, вертикально и снабженный устройством для дистанционно­го измерения уровня жидкости. Мерники вместимостью 10, 16 и 25 м³ для крупных пропиточных установок изготовляют заводы нефтяного машиностроения по отраслевым нормалям на рабо­чее давление 0,6; 0,8; 1,6 МПа.

Бак-смеситель предназначен для подготовки пропитываю­щих растворов. Смесители, имеющие обычно цилиндрическую форму, рассчитывают на рабочее давление не более 0,1 МПа. Их оборудуют паровыми гладкотрубными калориферами и воздуш­ными или механическими мешалками.

Резервуары-хранилища предназначены для хранения запасов пропитывающих масел. Число и вместимость хранилищ зависит от производительности пропиточной установки. Их оборудуют устройствами для нагрева и учета расхода жидкостей.

Пневмогидравлическое оборудование. Основные агрегаты это­го оборудования — вакуум-насосы, жидкостные насосы, воздуш­ные компрессоры и аккумуляторы. К оборудованию этой группы можно отнести также системы трубопроводов с монтажной и за­порной арматурой.

Вакуум-насос создает пониженное давление (вакуум), кото­рое необходимо:

в пропиточном автоклаве в начале и конце процесса про­питки;

в маневровом автоклаве и других резервуарах для засасыва­ния в них жидкостей;

в пропиточном и маневровом автоклавах для удаления па­ров воды из древесины при сушке в пропиточной жидкости.

В пропиточных установках большой производительности ис­пользуют преимущественно ротационные водокольцевые ваку­ум-насосы РМК-3, РМК-4 и улучшенной конструкции ВВН-12. Глубина вакуума, создаваемого этими насосами, — до 0,09 МПа. На установках малой производительности устанавливают ваку­ум-насосы ВВН-1,5; ВВН-3; ВВН-6 (цифра, стоящая за буквами ВВН, характеризует производительность насоса, м³/мин).

Жидкостный насос предназначен для перекачки пропитываю­щих жидкостей из одного резервуара в другой, а иногда, кроме того, для создания жидкостного давления. Наиболее употреби­тельны центробежные насосы типа X, обеспечивающие произво­дительность 1,5...600 м³/ч и давление 0,12—1,5 МПа (напор —12—150 м вод. столба). Марку насоса выбирают в зависимости от требуемой производительности и напора, а параметры выбран­ного насоса устанавливают по его индивидуальной характери­стике. В качестве примера на рис. приведена характеристика насоса 8Х-12-1.



Компрессор обеспечивает получение сжатого воздуха, исполь­зуемого: для создания в пропиточном и маневровом автоклавах воздушного давления при пропитке способом ДДВ, для переме­щения жидкости из пропиточного автоклава в маневровый после выдержки древесины под избыточным жидкостным давлением, для достижения и поддержания жидкостного давления в пропи­точном автоклаве и мернике, для перемешивания жидкости в процессах приготовления растворов и их нагревания.

На крупных пропиточных заводах используют компрессоры ВК-200, ВВК-240, 2Р-10/20. Рабочее давление их 0,8...1,2 МПа, а производительность 5...20 м³/мин. На установках небольшой производственной мощности применяют компрессоры ВК-25-3, ВУ-3/8, ВУ-6/8 производительностью 2,5... 1,35 м³/мин.

Аккумуляторы — цилиндрические вертикальные резервуары, содержащие запас сжатого воздуха давлением 1,2—1,6 МПа. Использование аккумуляторов позволяет сократить сроки создания воздушного давления в пропиточных автоклавах, надежнее под­держивать заданное давление и обеспечивать равномерную рабо­ту компрессора. Компрессор может работать на питание аккуму­лятора независимо от автоклава, поэтому его мощность снижа­ется, а коэффициент полезного использования повышается.

Аккумуляторы и компрессоры обычно монтируют в отдель­ном помещении — компрессорной. Вместимость аккумуляторов 10...25 м³ для крупных и 2...6 м³ для небольших пропиточных ус­тановок.

Тепловое оборудование. К тепловому оборудованию пропи­точных установок относятся теплообменные аппараты (конден­саторы, калориферы и др.), конденсатоотводчики, парораспреде­лительные системы.

Конденсатор — теплообменный аппарат, служащий для кон­денсации отсасываемых из автоклава паров воды или пропиты­вающей жидкости. Его устанавливают на трубопроводной линии между автоклавом и вакуум-насосом. В пропиточных установках применяют поверхностные конденсаторы, в которых охлаждение и конденсация паров происходят внутри металлических трубок, охлаждаемых с поверхности водой. Конденсатор имеет патрубки для ввода свежей охлаждающей воды, ввода паров и вывода кон­денсата, стекающего затем в специальный сборник.

Другие детали теплового оборудования по устройству и принципам работы аналогичны деталям сушильных установок и были рассмотрены ранее (гл. 6).

Контрольно-регулирующее и вспомогательное оборудование. В пропиточных установках используют приборы и устройства для измерения давления, глубины вакуума, температуры, уровня жидкости в резервуарах. Параметры режима пропитки регулиру­ют посредством вентилей и задвижек на трубопроводах. Совре­менные пропиточные установки снабжены автоматическими ре­гуляторами температуры и давления. Принципы их контроля и автоматического регулирования, практически одинаковые для всех процессов гидротермической обработки древесины, будут рассмотрены в следующей главе.

К вспомогательному оборудованию пропиточных установок относятся транспортные механизмы (близкие по конструктивно­му оформлению к транспортным механизмам сушилок), весы, дозаторы, дробилки для измельчения твердых пропитывающих веществ, отстойники или сепараторы для очистки жидкостей и некоторые другие устройства.
Схемы монтажа пропиточных установок. Монтаж оборудова­ния пропиточной установки должен обеспечивать возможность проведения в автоклаве технологических операций в соответст­вии с принятым способом пропитки. Имеется много схем монта­жа. В качестве примера рассмотрим схемы установок, предназна­ченных для пропитки древесины способами ВДВ, ДДВ и ВАДВ.

Принципиальная схема установки для пропитки способом ВДВ приведена на рис.1.



Установка работает следующим образом. В автоклаве, загру­женном древесиной, создают вакуум. Для этого включают ваку­ум-насос при открытых вентилях 2, 6 и 7 (остальные вентили за­крыты). После выдержки древесины в вакууме, не сбрасывая его, заполняют автоклав жидкостью, для чего открывают венти­ли 11, 2, 3 и 5, а остальные закрывают. Жидкость при этом на­гнетается из маневрового резервуара в автоклав под действием атмосферного давления. Затем, включая жидкостный насос, соз­дают и поддерживают в автоклаве избыточное давление жидко­сти при открытых вентилях 4, 9 и 10.

Жидкость, расходуемая на пропитку, поступает при этом в автоклав из мерника, что позволяет контролировать ее поглоще­ние древесиной. После окончания выдержки под давлением жидкость самотеком сливается из автоклава в маневровый резер­вуар, для чего открывают вентили 1 и 11. Повторный (конеч­ный) вакуум создают так же, как и первый (начальный). Мерник заполняют жидкостью во время загрузки автоклава древесиной при включенном вакуум-насосе и открытых вентилях 8, 5 и 7.

Автоклавная установка для пропитки способом ДДВ, схема которой приведена на рис. 2, состоит из рабочего (пропиточ­ного) автоклава 7, над которым расположен маневровый авто­клав 8, рассчитанный на работу под избыточным давлением, жидкостного насоса 5, служащего для создания избыточного давления в рабочем автоклаве, мерника 6, компрессора 3 и ва­куумной линии, включающей в себя вакуум-насос 7, ресивер 2 и конденсатор 4.



Автоклав загружают древесиной и создают в нем избыточное воздушное давление с помощью компрессора. После выдержки под воздушным давлением пропитывающую жидкость из манев­рового автоклава нагнетают сжатым воздухом в рабочий авто­клав и мерник; затем, после их заполнения, включают насос 5 и создают в автоклаве требуемое избыточное давление. Посколь­ку жидкость, идущая на пропитку, поступает из мерника, по из­менению в нем уровня жидкости судят о величине поглощения.

После выдержки под жидкостным давлением жидкость пере­качивают обратно в маневровый автоклав, а в рабочем автоклаве создают вакуум. По окончании процесса пропитки древесину выгружают из автоклава, а пропитывающую жидкость, вытес­ненную из древесины при выдержке в вакууме, подают на сепа­рацию и очистку. Следует отметить, что рассматриваемая уста­новка может быть также использована для пропитки способами ДВ и ВДВ.

На рис. 3 приведена схема передвижной установки для пропитки древесины способом ВАДВ.



Установка разработана МЛТИ и трестом «Союзантисептик». Ее пропиточный автоклав 1 облегченного типа рассчитан на ра­боту только под вакуумом. Маневровый автоклав 9, работающий при атмосферном давлении, установлен на одном уровне с про­питочным автоклавом. Он служит как для межоперационного хранения и нагревания, так и для приготовления пропитываю­щего раствора. В нем имеется устройство 8 для загрузки сухих компонентов и механическая мешалка 6. Заполнение пропиточ­ного автоклава жидкостью и ее слив осуществляют реверсивным центробежным насосом 3. Для создания разрежения предусмот­рен вакуум-насос 4, который включают после загрузки автоклава древесиной при открытом вентиле 5. По окончании выдержки в вакууме открывают вентиль 2, включают насос 3 и, не снижая глубины вакуума, заполняют пропиточный автоклав жидкостью; затем отключают вакуум-насос, закрывают вентиль 5 и открыва­ют вентиль 7. При этом в автоклаве устанавливается атмосфер­ное давление и начинается пропитка, в процессе которой насос обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости между манев­ровым и пропиточным автоклавами. Тем же насосом (при его реверсировании) осуществляется освобождение пропиточного автоклава от жидкости после окончания пропитки. Для слива пропитывающей жидкости из маневрового автоклава предусмот­рен патрубок с вентилем 10.