Материал: 3398

Ответ: m конденсата 20 кг.

6.Определить, пользуясь Id диаграммой, температуру точки росы ( tр) и температуру предела охлаждения (tпо) для воздуха, у которого I=500 кДж/кг; d = г/кг.

Ответ: tр = 59 ºС; tпо = 61 ºС.

7.3 килограмма воздуха при t1 = 60 ºC и φ1 = 0,4 смешиваются с 6 кг воздуха при t2

=90 ºС, φ2 = 0,5. Определить параметры точки смеси (tсм , φсм , Iн , dсм). Задачу решать гра-

фически по Id диаграмме.

Ответ: tсм = 84 ºС, φсм = 0.54, Iсм = 815 кДж/кг, dсм = 275 г/кг.

8. Влажность древесного топлива (Wотн) равна 50 %, при сжигании его выделяется 9 % CO2 (углекислоты).

Пользуясь Idαдиаграммой, определить температуру топочных газов, теплосодержание, влагосодержание и коэффициент избытка воздуха.

Ответ: tт.г = 880 ºС, Iт.г = 1200 кДж/кг; dт.г = 122 г/кг; α = 2,24.

Вопросы для самоконтроля:

1. В каких единицах учитываются атмосферное давление воздуха и давление находящегося в нем пара?

2.Что за параметры — влагоѐмкость воздуха и плотность пара в атмосферных ус-

ловиях?

3.Как изменяется влагоѐмкость атмосферного воздуха с повышением температуры?

4. Что такое влагосодержание воздуха?

5. Как нанести на Id-диаграмму процессы нагревания воздуха и испарения им

влаги?

6.В чем заключается принцип действия психрометра?

7.Как отсчитывается на Id-диаграмме точка состояния воздуха по показанию психрометра?

8.Почему зимой лед на стеклах окон жилых помещений образуется на внутренней стороне стекла, а не на наружной?

9. Каковы закономерности на Id-диаграмме смешения воздуха двух различных состояний в разных количествах?

10.Как изображается на Id-диаграмме процесс сушки материала с однократной циркуляцией воздуха?

11.Что обозначает «треугольник сушки» и его стороны?

12.В каких условиях возникает дым при сжигании в топках древесных отходов?

3.3. Контроль состояния агентов обработки

Основные вопросы этого раздела

Технологические требования к регулированию нагревательных и сушильных устройств. Органы управления и их назначение. Принципы автоматического регулирования.

Результаты сушки в значительной мере определяются надежностью контроля и регулирования процессов. Поэтому необходимо изучить приборы и устройства для измерения и регулирования параметров (температуры, давления и степени насыщенности среды).

Особое внимание следует уделить рассмотрению конструкции электрических термометров и психрометров, как наиболее перспективных для применения при контроле среды гидротермической обработки древесины. Студент должен иметь четкое представление о способах регулирования параметров обрабатывающей среды.

Надо знать классификацию автоматических регуляторов и их основных узлов, а также системы автоматического регулирования процессов гидротермической обработки древесины.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие термометры применяются в лесосушильной технике? Особенности

иусловия их применения.

2.Как изготовить переносный психрометр?

3.Почему надо подбирать парные термометры для психрометра?

4.Что за прибор пирометр? Как он действует?

5.Что за приборы анемометры? Каковы пределы их действия?

6.Как измеряется влажность древесины в производственных условиях?

7.Какие приборы и оборудование должны быть в сушильной лаборатории?

3.4. Свойства древесины, имеющие значение при ее гидротермической обработке

Основные вопросы этого раздела

Вопросы, рассматриваемые в этом разделе, уже частично изучались в курсе древесиноведения.

Свойства древесины, имеющие значение при ее гидротермической обработке. Классификация влажных тел. Формы и связи воды с материалом.

Гигротермическое равновесие материала со средой и определяющие его параметры (равновесная и устойчивая влажность). Роль тепловых и электрических свойств древесины при ее гидротермической обработке. Тепловые и влажностные деформации древесины. Закономерности развития влажностных деформаций при сушке. Изменение физико-механических свойств и деформативность древесины при ее гидротермической обработке.

Для усвоения курса необходимо повторить некоторые разделы курса древесиноведения, в частности макро- и микростроение древесины, виды влаги в древесине, гигроскопичность, предел насыщения и предел гигроскопичности, равновесная влажность, методы определения влажности древесины, усушка, разбухание, плотность, базисная плотность.

Заканчивается этот раздел курса изучением тепловых и электрических свойств древесины.

Для всех определяющих физико-механических свойств древесины в учебнике представлены графики, диаграммы. Нужно научиться пользоваться этими диаграммами, графиками.

Примеры:

1.Древесные сортименты, не подвергавшиеся камерной сушке, с начальной влажностью: одни 40 %, другие 8 % длительное время хранятся в помещении с температурой воздуха 15 0С и относительной влажностью 0,65. Определить конечную влажность сортиментов.

Ответ: 13,8 %; 11,3 %.

2.Определить по диаграмме равновесной влажности предел гигроскопичности древесины при температуре 20 ºС, 50 ºС, 100 ºС.

Ответ: 30 %, 27 %, 21 %.

3.После камерной сушки древесина с влажностью 8 % должна храниться в помещении при температуре +5 ºС. Какова должна быть относительная влажность воздуха, чтобы древесина не изменяла влажность, равную 8 %?

Ответ: φ = 0,52.

4.Используя рис. 1 и табл. 5, определить для древесины дуба базисную плотность

(ρб), плотность при влажности 40 % (ρw) и максимальную влажность (Wmax).

Ответ: 560 кг/м3; 790 кг/м3; 115 %.

Вопросы для самоконтроля:

1.В чем проявляется гигроскопичность древесины?

2.При какой влажности древесина гигроскопична?

3.Что обозначают термины «равновесная влажность древесины» и «предел гигроскопичности»?

4.Как пользоваться диаграммой равновесной влажности древесины?

5.От чего зависит максимально возможная влажность древесины?

6.В чем заключаются упругие и пластические свойства древесины?

7.Каковы общие для всех пород закономерности усушки древесины?

8.Что произойдет со столярным стулом, креслом и т. п. в условиях их эксплуатации, если они были изготовлены из недосушенной древесины?

9.Почему нагели и шканты в угловых соединениях древесины должны быть пересушены (по сравнению с влажностью соединяемых деталей)?

10.В чем различие между усушкой и усадкой древесины?

11.Почему возникают деформации древесины по окончании сушки, в том числе в готовых изделиях?

12.Почему защитная пленка покрытия будет более стойкой на металлической поверхности, чем на деревянной?

3.5. Физические закономерности процессов нагревания и оттаивания

Основные вопросы этого раздела

Явления тепло-массообмена при нагревании древесины. Способы нагревания. Особенности и расчет конвективного нагревания древесины без изменения агрегатного состояния влаги. Расчет процессов оттаивания древесины. Особенности и закономерности кондуктивного, радиационного и диэлектрического нагревания древесины.

Процессы гидротермической обработки древесины основаны на физических явлениях переноса, в частности, на явлениях теплообмена и влагообмена. Студент должен получить ясное представление о физической сущности явлений теплообмена и влагообмена, а также приобрести навыки расчета конвективного нагревания и оттаивания древесины.

Процессы нагревания, при которых не происходят агрегатные изменения влаги и не изменяется ее количество в древесине, характеризуются уравнениями классической теории теплопроводности. На их основе и выведены расчетные уравнения.

При изучении этой главы необходимо стремиться не к заучиванию наизусть всех без исключения формул и выводов, а к четкому их пониманию. Однако следует запомнить некоторые выражения и формулы. К ним относятся основные дифференциальные уравнения переноса тепла, выражения главнейших критериев подобия, коэффициентов тепло-массообмена. Необходимо

усвоить методику графо-аналитического расчета переносов оттаивания и нагревания.

Примеры:

1.Определить, используя рис. 1, коэффициенты удельной теплоемкости древесины березы при влажности 80 % и температуре 20 ºС, 100 ºС.

Ответ: 2,95 кДж(кг·˚С); 3,35 кДж(кг·˚С).

2.Определить коэффициент температуропроводности поперек волокон древесины сосны при влажности 100 % и температуре 50 ºС.

Ответ: 1, 62 · 10 7 м2 /c.

3.Определить критерий Фурье для широкой сосновой доски толщиной 50 мм (R = 0,025 м) при нагревании в течение 1 часа.

Характеристики древесины взять из предыдущего примера.

Ответ: F0 = 0,93.

4.Определить температуру в центре длинных ольховых чураков диаметром 30 см, имеющих влажность 80 % и начальную температуру 20 ºС. Чураки нагреваются в течение 6 часов в воде при температуре 60 ºС.

Пояснение: для определения коэффициента температуропроводности температуру

ратура воды, t0 начальная температура чураков. Затем вычислить критерий F0 и по номограмме (рис. 20, учебник [1], с. 44) определить безразмерную температуру (θ). Безраз-

мерная координата заданной точки равна Rx = I .

Ответ: 37 ºС.

5. Длинные буковые чураки с начальной температурой tо = 15 ºC, диаметром 36 см и начальной влажностью 70 % провариваются в воде при температуре 70 ˚С в течение 2,5 часов. Определить, на какую глубину произойдет при этом оттаивание материала.

Пояснение: необходимо определить удельный расход тепла на оттаивание, расчетный коэффициент теплопроводности древесины в зоне оттаивания (т.е. при t = 0 ºC) и определить из уравнения продолжительности процесса критерий глубины оттаивания Φ. По номограмме (рис. 24, учебник [1], с. 54) отыскиваем диаметр оттаивания, чем и определяется искомая величина.

Ответ: Диаметр оттаивания d = 22 см, глубина оттаивания (от поверхности чурака)

δ = 7 см.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какими физическими явлениями обусловлено нагревание древесины?

2. Перечислите способы нагревания древесины.

3.Что такое градиент?

4.Какая древесина имеет большую теплопроводность – сухая или сырая?