задачи товароведение лесноеъ. Внииб) зам генерального директора, кандидат технических наук Ф. П. Шпаков ), завлабораторией лесовосстановления кандидат сельскохозяйственных наук, О. И. Антонов (фгу СПбниилх)
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Кафедра фитопатологии и древесиноведения Л. Л. Леонтьев, кандидат биологических наук, доцент ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ И ЛЕСНОЕ ТОВАРОВЕДЕНИЕ Учебное пособие по решению контрольных задач для студентов очного и заочного отделений ЛХФ и МТД по курсам Лесное товароведение с основами древесиноведения» специальность 250100) и «Древесиноведение. Лесное товароведение специальность 250403) 2- е издание Санкт-Петербург 2011 2 Рассмотрено и рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией лесохозяйственного факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии 27 января 2011 г. Рецензенты Всероссийский НИИ целлюлозно-бумажной промышленности (ВНИИБ) зам. генерального директора, кандидат технических наук Ф. П. Шпаков), завлабораторией лесовосстановления кандидат сельскохозяйственных наук, О. И. Антонов (ФГУ «СПбНИИЛХ») УДК 630*81 Леонтьев, Л. Л. Древесиноведение и лесное товароведение учебное пособие / Л. Л. Леонтьев. – СПб.: СПбГЛТУ, 2011. – 116 с. ISBN 978-5-9239-0372-0 Представлено кафедрой фитопатологии и древесиноведения. Учебное пособие составлено в помощь студентам, выполняющим контрольные задания по курсам Лесное товароведение с основами древесиноведения» и «Древесиноведение. Лесное товароведение. В пособии приведены все необходимые формулы и собраны справочные данные нормативных документов, необходимые для решения задач контрольных заданий. Пособие предназначено для студентов заочного отделения, атак- же для самостоятельной работы студентов очного отделения, специальностей и 250100. Табл. 29. Ил. 2. Библиогр. 36 назв. Темплан 2011 г. Изд. № 3. ISBN 978-5-9239-0372-0 СПбГЛТУ, 2011 3 Введение Данное учебное пособие составлено в помощь студентам, изучающим курсы Лесное товароведение с основами древесиноведения» и «Древеси- новедение. Лесное товароведение на заочном отделении, и студентам очного отделения, занимающимся самоподготовкой. Учебное пособие составлено на основе практических задач, предлагаемых студентам-заочникам при написании контрольных работ в Методических указаниях с контрольными заданиями 2009 г. издания по соответствующим курсам. Исходя из этого, в учебном пособии представлены материалы лишь по тем разделам, по которым составлены практические задачи в Методических указаниях …», ив том объеме, в котором этот материал необходим для решения соответствующих задач. Определение показателей макроструктуры древесины К показателям макроструктуры древесины относятся число годичных слоев в 1 см средняя ширина годичного слоя процент поздней древесины процент заболони или ядра по радиусу, площади сечения или объему ствола. Число годичных слоев в 1 см n определяется делением количества годичных слоев на радиальном отрезке N (шт) на длину этого отрезка l (см l N n = , шт./см. Средняя ширина годичного слоя ШГС (мм) определяется делением длины радиального отрезка l (мм) на количество годичных слоев на этом отрезке N (шт N l ШГС = , мм. При поштучном измерении ширины каждого годичного слоя средняя ширина годичного слоя ШГС определяется делением суммы ширин всех годичных слоев ∑ШГС на количество годичных слоев на этом отрезке N: N ØÃÑ ØÃÑ ∑ = , мм. Процент поздней древесины ПД (%) определяется как процентное отношение суммы ширин всех поздних зон годичных слоев ∑ПД (мм или см) на радиальном отрезке, пересекающем целое число слоев, к длине этого отрезка l (мм или см 100 ⋅ = ∑ l ÏÄ ÏÄ , %. 4 При поштучном измерении ширины каждого годичного слоя процент поздней древесины может определяться по отношению суммы ширин всех поздних зон годичных слоев ∑ПД к сумме ширин всех годичных слоев ∑ШГС: 100 ⋅ = ∑ ∑ ØÃÑ ÏÄ ÏÄ , %. Процент заболони ЗАБ R (или ядра ЯДР R ) (%) по радиусу определяется как процентное отношение ширины заболони (или ядра) (мм или см) на участке от сердцевины к коре к длине этого отрезка (или суммарной длине заболони и ядра по радиусу) (мм или см 100 ÿäð çàá çàá ⋅ + = R R R ÇÀÁ R , %, 100 ÿäð çàá ÿäð ⋅ + = R R R ßÄÐ R , %. Процент заболони ЗАБ S (или ядра ЯДР S ) (%) по площади сечения определяется как процентное отношение площади заболони (или ядра) (см) к площади целого сечения S спила (см 2 ): ( ) ( ) ( ) 100 100 2 ÿäð çàá 2 ÿäð 2 ÿäð çàá ñïèëà çàá ⋅ + − + = ⋅ = R R R R R S S ÇÀÁ S , %, ( ) ( ) 100 100 2 ÿäð çàá 2 ÿäð ñïèëà ÿäð ⋅ + = ⋅ = R R R S S ßÄÐ S , %. Процент заболони ЗАБ V (или ядра ЯДР V ) (%) по объему определяется как процентное отношение объема заболони (или ядрам) в отрубке ствола, бревне или целом стволе к объему этого отрубка (бревна, стволам или 100 ñòâîëà çàá ⋅ = ∑ V V ÇÀÁ V , %, или 100 ñòâîëà ÿäð ⋅ = ∑ V V ßÄÐ V , %. ПРИМЕРЫ 1. Определить показатели макроструктуры древесины сосны на участке длиной 17,9 мм, включающем 7 годичных слоев. Ширина поздних зон составила мм. Решение Число годичных слоев в 1 см составляет 5 9 , 3 79 , 1 7 = = n шт./см. Средняя ширина годичного слоя составила 6 , 2 мм. Процент поздней древесины равен 7 , 20 100 9 , 17 ) 6 , 0 7 , 0 6 , 0 6 , 0 7 , 0 5 , 0 ( = ⋅ + + + + + = ÏÄ %. 2. Определить процент ядра по радиусу и по площади на спиле лиственницы, если ширина заболони по радиусу составляет 2,3 см, а диаметр ядра 34,8 см. Решение Процент ядра по радиусу составляет 3 , 88 100 2 : 8 , 34 3 , 2 2 : 8 , 34 100 ÿäð çàá ÿäð = ⋅ + = ⋅ + = R R R ßÄÐ R %. Процент ядра по площади составляет ( ) ( ) 0 , 78 100 ) 2 : 8 , 34 3 , 2 ( ) 2 : 8 , 34 ( 100 2 2 2 ÿäð çàá 2 ÿäð = ⋅ + = ⋅ + = R R R ßÄÐ S %. Определение влажности древесины и содержания в ней связанной и свободной воды Влажность древесины (абсолютная влажность древесины) определяется по формуле 100 0 0 ⋅ − = m m m W W , %, где m W – масса образца приданной влажности m 0 – масса образца в абсолютно сухом состоянии. Масса древесины при заданной влажности из этой формулы определяется как + ⋅ = 100 Масса древесины в абсолютно сухом состоянии может быть найдена из формулы влажности + = 100 1 0 W m m W 6 Относительная влажность древесины (всегда оговаривается) определяется по формуле 100 0 îòí ⋅ − = W W m m m W , %. Влажность древесины обычно неравномерно распределяется по высоте и радиусу ствола. Средняя влажность спила любого сечения (ствола, пилопродукции), при измерении влажности по отдельным зонам, определяется как средневзвешенное значение через соответствующие площади сечения, например заболони и ядра ÿäð çàá ÿäð ÿäð çàá çàá ñðâçâ S S S W S W W S + ⋅ + ⋅ = , %. Средняя влажность целого ствола определяется как средневзвешенное значение через соответствующие объемы отрубков (участков) ствола, при этом влажность каждого отрубка определяется как среднее арифметическое значений влажности на его торцах, определенных по спилам: ∑ ∑ ⋅ + ⋅ + = − 1 10 10 10 1 9 1 ñðâçâ 2 i i i i V V V W V W W W , %. Вода, содержащаяся в древесине, может быть свободной или связанной. Влажность, при которой в древесине содержится максимальное количество связанной воды и полностью отсутствует свободная вода, называется пределом гигроскопичности W ПГ При решении задач условно принимается, что W ПГ независимо от породы равен 30%, ив диапазоне влажности древесины любой породы от 0 до 30% в ней содержится только связанная вода. При значениях влажности более 30% в древесине содержится максимальное количество связанной воды (30%) и некоторое количество свободной воды (вся остальная вода. Поэтому общая влажность древесины при W > 30%) может быть выражена уравнением своб связ W W W + = Из этого уравнения можно определить количество той или иной воды в %), содержащейся в древесине. Массу связанной или свободной воды следует определять по уравнениям, приведенным вначале данного раздела, с учетом следующего соотношения îáðàçöà 0 ñâîá ñâÿç îáðàçöà m m m m W + + = 7 ПРИМЕРЫ 1 . Определить абсолютную и относительную влажность образца древесины бука, если его масса до высушивания была 8,45 га после высушивания в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния составила 6,33 г. Сколько свободной воды содержится в данной древесине при начальной влажности Решение Влажность древесины составляет % 5 , 33 100 33 , 6 33 , 6 45 , 8 100 0 0 = ⋅ − = ⋅ − = m m m W W , % 1 , 25 100 45 , 8 33 , 6 45 , 8 100 Количество свободной воды составляет % 5 , 3 0 , 30 5 , 33 ñâÿç ñâîá = − = − = W W W 2. Определить влажность древесины березы в процессе сушки, если масса контрольного образца до начала сушки при влажности древесины 66,4% составила 0,79 кг, а в момент взвешивания составила 0,53 кг. Сколько свободной воды содержалось в данной древесине при контрольном взвешивании Решение Исходя из массы образца до начала сушки и значения влажности, можно определить его массу в абсолютно сухом состоянии êã 475 , 0 100 4 , 66 1 79 , 0 100 1 0 = + = +Влажность древесины при контрольном взвешивании составляет % 6 , 11 100 475 , 0 475 , 0 53 , 0 100 Поскольку влажность оказалась менее 30%, свободная вода в древесине данного образца не содержится. 3. Определить массу образца доски из древесины пихты в процессе высыхания, если известно, что начальная масса этого образца при влажности 128,9 % составила 1345 га влажность уменьшилась в 3 раза. Чему равна масса свободной воды, содержащейся в данном образце при начальной влажности 8 Решение Влажность древесины при контрольном взвешивании составила W = 128,9 : 3 = 42,97 %. Исходя из массы образца до начала сушки и значения влажности, можно определить его массу в абсолютно сухом состоянии ã 6 , 587 100 9 , 128 1 1345 100 1 0 = + = +Отсюда масса образца при контрольном взвешивании составит ã 1 , 840 100 97 , 42 1 6 , 587 100 1 0 = + ⋅ = +Масса данного образца при полном отсутствии в нем свободной воды (W=30%) составляет ã 9 , 763 100 30 1 6 , 587 100 1 0 = + ⋅ = +Поэтому масса свободной воды при начальной влажности будет равна ã 1 , 581 9 , 763 1345 ) ( îáðàçöà 0 ñâÿç îáðàçöà ñâîá = − = + − = m m m m W 4 . Определить среднюю влажность спила древесины ели, если влажность заболони составила 121%, а влажность спелой древесины 39%. Ширина заболони по радиусу составляет 4,7 см, а диаметр спелой древесины 15,9 см. Решение Площадь спелой древесины и площадь заболони составляют 2 2 2 äð ñïåë. äð ñïåë. ñì 55 , 198 2 9 , 15 1415 , 3 2 π = ⋅ = ⋅ = D S , ñì 16 , 304 2 9 , 15 7 , 4 2 9 , 15 1415 , 3 2 π 2 π 2 2 2 Средняя влажность спила древесины ели составляет % 61 , 88 55 , 198 17 , 304 55 , 198 39 17 , 304 121 äð ñïåë. çàá äð ñïåë. äð ñïåë. çàá çàá ñðâçâ = = + ⋅ + ⋅ = + ⋅ + ⋅ = S S S W S W W S 5. Определить среднюю влажность древесины ствола сосны, если влажность древесины на относительных высотах была W 0 = 67%; W 0,1 = 69%; 9 W 0,2 = 72%; W 0,3 = 76%; W 0,4 = 82%; W 0,5 = 98%; W 0,6 = 104%; W 0,7 = 122%; W 0,8 = 130%; W 0,9 = 139 %. Объем соответствующих секций составил V 1 = 0,215 мм мм мм мм м V 10 = 0,001 м 3 Решение: Средняя влажность каждой секции ствола от 1 до 9 определяется как среднее значение влажностей, определенных на его торцах, например %. 68 2 69 67 2 1 , 0 Таким образом, средняя влажность древесины по секциям составит W 1 = 68%; W 2 = 70,5%; W 3 = 74%; W 4 = 79%; W 5 = 90%; W 6 = 101%; W 7 = 113%; W 8 = 126%; W 9 = 134,5%. Влажность последней секции (вершины) принимается равной влажности последнего спила: W 10 = W 0,9 = 139%. Средняя влажность целого ствола определяется по формуле % 8 , 79 845 , 0 461 , 67 001 , 0 007 , 0 016 , 0 032 , 0 079 , 0 098 , 0 110 , 0 116 , 0 171 , 0 215 , 0 001 , 0 139 007 , 0 5 , 134 016 , 0 126 116 , 0 74 171 , 0 5 , 70 215 , 0 68 2 1 10 10 10 1 9 Определение показателей усушки и разбухания древесины и расчет по ним размеров образцов К показателям, характеризующим процесс усушки древесины, относятся усушка β и коэффициент усушки К показателям, характеризующим процесс разбухания древесины, относятся разбухание α и коэффициент разбухания K Усушка β и α разбухание показывают величину усушки и разбухания в %, коэффициенты усушки K и разбухания K α – интенсивность процесса. Считается, что усушка и разбухание древесины происходят только при удалении из древесины связанной воды, то есть в диапазоне влажности от 0 % до W ПГ = 30%; изменение содержания свободной воды (при W > 30%) усушки или разбухания древесины не вызывает. 10 Усушка и разбухание древесины могут быть линейными (например, в тангенциальном, радиальном и продольном направлениях, по площади, по объему. Усушка и разбухание древесины обладают ярко выраженной анизотропией в различных направлениях линейная усушка одного образца может сильно различаться. Наибольшая усушка (разбухание) происходит в тангенциальном направлении, меньше (часто примерно в 2 раза) в радиальном в продольном направлении усушка близка к нулю β танг > рад >> прод Анизотропию усушки и разбухания необходимо учитывать при определении размеров образцов. Например, усушка досок тангенциальной распиловки будет происходить по ширине в тангенциальном направлении, а по толщине – в радиальном наоборот, при усушке ширина досок радиальной распиловки будет изменяться в радиальном направлении, а их толщина в тангенциальном. Усушка (и разбухание) древесины может быть полной, если влажность древесины изменяется от значений не менее 30% до абсолютно сухого состояния (разбухание – от абсолютно сухого состояния дои выше, и частичной, если влажность древесины изменяется от значений менее 30% до абсолютно сухого состояния (разбухание – от абсолютно сухого состояния до влажности менее 30%). Частичная объемная усушка определяется по формуле %, , 100 β max где V max – объем образца при влажности равной или более 30%; V W – объем образца при влажности W < 30%. Полная объемная усушка определяется по формуле %, , 100 β max 0 max где V max – объем образца при влажности равной или более 30%; V 0 – объем образца в абсолютно сухом состоянии. По аналогичным формулам вычисляется линейная усушка, например, тангенциальная , 100 β max max ÷àñò òàíã ⋅ − = t t t W %, , 100 β max 0 max max танг ⋅ − = t t t где t max – тангенциальный размер образца при влажности равной или более тангенциальный размер образца при влажности W<30%; t 0 – тангенциальный размер образца в абсолютно сухом состоянии. |