Автореферат Диссертации на соискание ученой степени

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Патякин Василии Иванович. Полищук Владлен Петрович Анисимов Г.М. Цель работы Задачи исследования. Объекты исследования Значимость работы для науки и практики Научные положения выносимые на защиту Апробация работы Содержание работы Во втором разделе В третьем разделе В четвертом разделе Q — V из выражений (4), (5), дифференцируя ее и выражение (4) по r 1 — баллон с азотом; 2, 3 — В пятом разделе Данных по обезвоживанию березовых длинномерных кряжей. Технологические схемы использования предварительного центробежного обезвоживания при производстве пиломатериалов. 10, которые отправляют затем в камерную ротационную сушилку 11 Основные положения диссертации изложены в работах. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 378.33kb.
• Автореферат диссертации на соискание учёной степени, 846.35kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 267.76kb.
• Акинфиев Сергей Николаевич автореферат диссертации, 1335.17kb.
• L. в экосистемах баренцева моря >03. 02. 04 зоология 03. 02. 08 экология Автореферат, 302.63kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 645.65kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 678.39kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 331.91kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 298.92kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 500.38kb.

На правах рукописи


Оти Мото Поль Максим


ЦентробежноЕ обезвоживаниЕ и сушкА бревен в целях сохранения кочества при хранениИ


05.21.01 — Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства


Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук


Санкт-Петербург –2008г

Работа выполнена

на кафедре технологии лесозаготовительных производств

в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии

им. С. М. Кирова

Научный руководитель: доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор Патякин Василии Иванович.


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Платонов Алексей Дмитриевич;


кандидат технических наук, доцент

Полищук Владлен Петрович


Ведущая организация: Петрозаводский государственный университет

Защита состоится 03 июня 2008 г. в «____» часов на заседании диссертационного совета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С. М. Кирова по адресу:

194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., д. 5, главное здание, зал за­седаний.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С. М. Кирова.


Автореферат разослан 30 апреля 2008 г.


Ученый секретарь диссертационного совета ______ Анисимов Г.М.


Общая характеристика работы


Актуальность работы. Сушка древесины является весьма ответственным этапом технологического процесса любого из деревообрабатывающие производств.

Своевременность и качество сушки в значительной мере определяет долговечность и качество изделий сооружений из древесины в целом.

В настоящие время вырабатывается более 100 млн.м³ пиломатериалов в год, из которых 70-75% требуют обязательной сушки. Поэтому проблема сокращения время и повышения объема и качество сушки древесины относится к числу важнейших проблем лесопильно-деревообрабатывающей промышленности.

Одним из путей решения этой проблемы является разработка принципиально новых способов удаления влаги из древесины, отличающихся малой энергоемкостью и высокой интенсивностью.

Снижения энергоемкости процессов сушки приобретает большое значение в связи с напряженным балансом энергоресурсов. Перспективным в этом отношении являются механические способы обезвоживания материалов в поле центробежных сил в комбинации с тепловыми способами сушки.

Применение центробежного способа обезвоживания длинномерных бревен стало возможным только после того, как группой ученых во главе с заслуженным деятелям науки и техники Р.Ф, д.т.н. В.И. Патякиным, к.т.м. В.И. Шаплыко, Э.П. Полесский было создано, конструктивное решение самобалансирующейся центрифуги, не имеющей аналогов в отечественной и зарубежной практике.

Цель работы. Основные цели диссертационной работы состояли в изучении особенностей и закономерностей процессов механического удаления свободной влаги в центробежном поле и для создания условий благоприятных сохранению качества обезвоженной древесины при хранении, в снижении границы конечной влажности за счет введения в центробежное поле теплового поля: повышение эффективности сушки за счет механического удаления влаги.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследований:

провести анализ научных работ по способам сушки древесины, выяснить их энергоемкость и сроки сушки;

провести анализ особенностей строения водопроводящих путей древесины хвойных и лиственных пород;

экспериментально исследовать модель капиллярно-пористой структуры древесины;

разработать теоретические основы удаления свободной влаги из единичного капилляра и капиллярно-пористой системы древесины;

объяснить теоретически и подтвердить экспериментально причини сохранения качества обезвоженной древесины при хранении;

определить технико-экономическую эффективность центробежно-конвективной сушки бревен; найти техническое решения для реализации указанного способа в промышленности.

Объекты исследования: Лесоматериалы различных пород – бревен.

Научной новизной обладают: Теоретические основы удаления влаги из единичных капилляров и системы капилляров - древесины;

параметры обезвоживания, угловая скорость, пределы обезвоживания, характер распределения оставшейся в древесине влаги, скопления её в конце пути движения при обезвоживании;

перспективные центробежно-конвективные способы обезвоживания;

причин сохранения качества обезвоженной древесины при хранении бревен.

Новое техническое решение самобалансирующейся установки (на карданном подвеске)

Значимость работы для науки и практики: Для теории имеют значения:

Теоретические модели удаления свободной влаги из капилляра и капиллярно-пористой структуры древесины, закономерности распределения влаги по длине обезвоженного образца и влияния скопления влаги в торцевой части обезвоженного бревна на качестве древесины при хранении, закономерности обезвоживания, определяющие комплексным показателям – фактором обезвоживания, объединяющем размеры бревна и угловую скорость вращения.

Все это углубляет понятие об обезвоживания и расширяет теорию науки о лесе.

Практическое значение имеют результаты экспериментальных исследований, проведенных в производственных условиях на экспериментально-промышленном оборудовании, методика и результаты определения параметров капиллярно-пористой структуры древесных пород.

Кроме того, имеет большое значения рекомендации по обработке древесины перед хранением.

Научные положения выносимые на защиту:

1. математическая модель процесса обезвоживания единичного капилляра, и системы капилляров в центробежно-тепловом поле.
   
2. модель капиллярно-пористой структуры древесины.
   
3. методика определения и параметры капиллярно-пористой структуры древесины.
   
4. режимы обезвоживания длинномерных бревен перед длительным хранением.
   
5. результаты экспериментальных исследований в центробежном и центробежно-тепловом поле.
   

Достоверность полученных результатов подтверждается адекватностью математических моделей, относительной погрешностью результатов, не превышающей допустимой значение 5%, результатами математической обработки и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрения на заседании кафедры, научных конференциях профессорско-преподавательского состава СПБГЛТА в 2006-2008 годах.

Промышленная проверка разработанных режимов обезвоживания и хранения бревен проводилась в условиях Васкеловской лаборатории ЦНИИлесосплава и производственной базы НПО “Центр” Белоруссия.

По результатам научных исследований опубликовано 3 печатные работы, в изданиях рекомендованных ВАК минобразования РФ.

Структура и объем работы диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированных её цель и задачи исследований, основные положения выносимые на защиту, обоснована научная новизна, отмечены значимость результатов исследований для теория и практики.

Во втором разделе изложены состояние вопросы и результаты анализа существующие способы сушки древесины. Было установлено: широко применяемые в деревообработке способы сушки древесины энергоёмки и имеют низкую интенсивность сушки. По перспективным способам обезвоживания древесины в поле центробежных сил имеется ограниченные сведения. В соответствие с целью работы можно сформулировать задачи:

1. Исследовать параметры капиллярно-пористой структуры древесины, определяющие движения влаги в капиллярах, разработать теоретические основы: обезвоживания единичного капилляра и древесины и древесины как системы капилляров в поле центробежных сил.
   
2. Разработать методику исследований основных факторов, определяющих указанные процессы.
   
3. Выявить теоретически и показать экспериментально возможности внедряемых способов повышения и сохранения качество древесины.
   

В третьем разделе изложены результаты теоретического исследования процесса обезвоживания древесины в центробежном поле.

Анализ показывает, что применение модели капиллярно-пористого тела в виде пучка круговых капилляров одинакового радиуса для математического описания процесса движения жидкости в древесине под давлением может вызвать большую погрешность. В этом случае более надежно в качестве модели принимать пучок параллельных тупиковых капилляров различных радиусов, характеризующихся функцией распределения F(r) (рис.1).




Рис.1. Модель капиллярно-пористой структуры древесины

1 - сектор ствола; 2 - сосуды, трахеиды (продольные капилляры); 3 - волокно либриформ; 4, 5- сердцевинные лучи и пори (поперечные капилляры); 6 - перфорации.

Рассматривая древесину, как систему капилляров, описываем аналитически перемещение влаги в каждом отдельном капилляре под действием центробежных сил известным уравнением динамики тела переменой массы:

(1)

где m – масса отсека жидкости в капилляре, кг;

F- сумма сил, действующие на отсек жидкости в капилляре, Н;

v – скорость движения жидкости вдоль оси, м/с.


В четвертом разделе излагаются методика проведения экспериментальных исследований. Под теоретической моделью капиллярно-пористой структуры понимают тело, состоящее из системы гипотетических капилляров, эквивалентное в отношении исследуемых свойств, например, гидродинамических, капиллярных, исследуемому пористому телу.

Для определения эквивалентного радиуса гипотетического капилляра применяется методом смесимого вы­теснения. Сущность метода заключается в том, что пористую среду насыщают од­ной жидкостью, назовем ее А, которая вытесняет жид­кость В. Не останавливаясь на теории процесса кине­тики вытеснения одной жидкости другой, укажем, что в рассматриваемом случае время конвективного перено­са жидкости В намного (больше времени диффузионно­го перемещения; кроме этого, допустим, что поток жид­кости в капилляре имеет ламинарный характер.

Объем жидкости, профильтровавшейся через образец за время t, будет равен

(2)

Если к моменту (Времени t в капиллярах радиуса r (и более) жидкость А полностью вытеснялась жидко­стью В, то в соответствии с законом Пуазейля можно записать соотношение


π r² l ξ_из=



(3)




Определяя из этого выражения t и подставляя уравнение (1), получим

(4)

где — гидродинамический коэффициент извилистости;

l_о — длина образца;

η — динамическая вязкость жидкости;

ΔР — разность давлений на концах капилляров;

S — площадь поперечного сечения образца;

l — длина капилляра; т — коэффициент пористости;

т=пπr² (п — число пор на единицу площади образца) ;

F(r) — функция распределения объемов капилляров по их радиусам.


Объем вытесняемой жидкости, находящейся в фильт­рате в момент времени t, состоит из общего объема -всех капилляров с радиусами, превышающими r, и объема жидкости в капиллярах, в которых вытеснение еще не завершилось, т. е.

(5)

Находя разность Q — V из выражений (4), (5), дифференцируя ее и выражение (4) по r, разделив про­изводные друг на друга, получим концентрацию вытес­няющей жидкости с в струе фильтрата

(6)

Радиус r связан со временем t формулой, которая выводится из формулы (3):

(7)

Дифференцируя выражение (6) по времени, с по­мощью формулы (7) получим

(8)

где n — множитель, определяемый из условия норми­ровки функции распределения:



Таким образом, измеряя концентрацию вытесняющей жидкости в струе фильтрата как функцию времени, можно по формуле (8) получить параметрическую функцию F(r), а по формуле (7) —радиусы r.

Применительно к древесине весьма существенным является вопрос о выборе пары жидкостей А и В. Эти жидкости должны обладать одинаковой плотностью, вязкостью, не адсорбироваться селективно древесиной, не вызывать разбухания, быть химически пассивными к древесине.

В качестве рабочих жидкостей (с целью исключения разбухания древесины) были выбраны неполярные углеводороды— октан С₈Н₁₈ и октан с растворенным неполярным красителем Суданом III (концентрация раст­вора 10^-4%). Малая концентрация позволяет снизить влияние октана (η =0,00526 пз, ρ=0,6948 г/см³) на плотность и вязкость.

Судан III окрашивает октан в красный цвет. Про­верка Судана на адсорбцию показала, что коэффициент поглощения раствора до и после фильтрации через об­разцы древесины оказался одинаковым.

Для экспериментального исследования радиуса ка­пилляра была применена установка (рис. 2), в которой


Рис. 2. Схема установки для определения эквивалентного капил­ляра методом вытеснения:

1 — баллон с азотом; 2, 3 — емкости с подкрашенным октаном; 4 — образец древесины; 5— электронный потенциометр; 6— катодный повторитель; 7— фотоумножитель; 8— светофильтр; 9— кювета; 10— конденсатор; 11— источ­ник света; 12— стабилизатор тока нажала источника света


жидкость прогонялась через образец древесины давле­нием азота. Предварительно насыщенный бесцветным ок­таном в вакууме образец древесины помещают в плек­сигласовый патрон и крепят резиновой втулкой на гор­ловине колбы. В колбы заливают окрашенный октан. В одну колбу из баллона подается азот, давление которо­го может плавно регулироваться редуктором и измеряться ртутным и стрелочными манометрами. Установ­ка помещена в термостатический шкаф.

Колбы необходимы для исключения попадания в об­разец октана с растворенным в нем под давлением азо­том. Такой октан при фильтрации через образец, попа­дая в область пониженного давления, выделял бы азот, пузырьки которого в силу эффекта Жамена вызы­вали бы затухание фильтрации.

Для анализа фильтрата был применен колориметри­ческий метод. Непрерывное колориметрирование потока фильтрующейся жидкости осуществлялось прибором: (рис. 2). Пучок света от лампочки накаливания фор­мируется конденсатором, проходит через кювету, свето­фильтр, попадает на катод фотоумножителя. Ток фото­умножителя усиливается катодным повторителем и по­дается на самопишущий электронный потенциометр.

Согласно закону Ламберта — Бэра светопропускание раствора связано с его оптической плот­ностью D0, соотношением

(9)

где D0=0,4343 хсL;

х — коэффициент поглощения жидкости;

с — концентрация поглощающей жидкости;

L — длина кюветы, см.

Известно, что интервал оптических плотностей, при которых ошибка в определении D0 минимальная, равен 0,4—0,7. Исходя из этого длина кюветы была выбрана из соотношения 0,4343 хсL=0,7.

Для примененного октана величина 0,4343 хс равня­лась 0,28 см-1, отсюда длина кюветы равна 2,5 см. В ка­честве светофильтра .использовалось сине-зеленое стек­ло марки СSС-21, имеющее узкий максимум пропуска­ния в области 500 mμ. В качестве приемника света был использован фотоумножитель ФЭУ17А с боковым вхо­дом для света и высокой чувствительностью в сине-зеленой области спектра.

В процессе измерения электронный потенциометр записывал на диаграмме кривую j=f(tv) (j — интен­сивность света, прошедшего через кювету с раствором, а tv — время пропорциональное скорости движения ленты).

Учитывая, что , выражения (2) можно записать в виде, удобном для машинной об­работки:

(10)

где — время протекания процесса, с;

t_v — время протекания процесса, выражен­ное в сантиметрах диаграммной ленты на приборе;

v — скорость протяжки ленты на самопи­шущем приборе;

ΔI — изменение величины светопропускания за время Δt.

Радиус капилляра определяется по формуле

(11)

полученной из выражения (7), в котором =1,995, а ξ_из ≈10.

Отбор образцов проводился по схеме, приведенной на рис. 3 и 4. В результате обработки получены кри­вые распределения F(r) (рис. 5—6), и диаметру ствола (рис.7) .




Рис. 3. Схема отбора образцов древесины по сечениям и длине ствола




Рис. 4. Схема разделки образцов древесины:

а — образец коры для продувания в радиальном налравлении; б — образец для определения плотности древесины; в — образец для разделки по ради­альному и тангенциальному направлениям; г — образец для продувания в про­дольном направлении; д— образец для продувания в тангенциальном направ­лении; е — образец для продувалня в радиальном




Рис. 5. Кривые распределения

объема пор по их радиусам:

о — березы; б — осины





Анализ результатов исследований показывает, что величина эквивалентного радиуса капилляра различна как по пародам древесины, так и по длине и диаметру ствола.





Рис. 7. Изменение эквивалентного радиуса по длине и диаметру ствола лиственных пород


По длине ствола от комля к вершине значение r_эк уменьшается — у ясе­ня и ели; у березы сначала увеличивается, а затем снижается.

Представляют интерес полученные кривые распре­деления эквивалентных радиусов пор по их объему (см. рис. 5—6), прежде всего наличием двух и более мак­симумов и более резким спадом в области малых зна­чений и плавным — в области больших значений радиу­сов капилляров. Спад в области малых значений объ­ясняется возможностью способа смесимого вытеснения.

Наиболее резкий спад характерен для ядровых лиственных пород, у которых сообщение из трахеиды в трахеиду происходит через окаймленные пары, имею­щие мельчайшие отверстия в мембране.

В пятом разделе приводится результаты экспериментальных исследования влияния параметров центробежного обезвоживания древесины, основным задачами которого являются выявление влияния различных факторов на интенсивность обезвоживания и оценка качества древесины.

Для получения одинаковой интенсивности при обезвоживании круглых; лиственничных и пихтовых лесоматериалов необходимо либо увеличение времени обезвоживания, либо скорости вращения. В результате наших теоретических исследований была установлена степень влияния особенностей капиллярно-пористой структуры древесины лиственных и хвойных пород на величину действующих сил в процессе обезвоживания. В частности, было показано, что для центробежных сил форма капилляра не играет роли.

Рассмотрим влияние эквивалентного радиуса капилляра на величину гидродинамического сопротивления.

Пусть давление в сечении I (рис.8), , в сечении II, в сечении Ш, в сечении IV, а в се­чении V.

Расход жидкости в любом сечении (из соображений неразрывности струи) согласно закону Пуазейля равен

(12)

Решая выражение (12) относительно давления, находим

(13)

Суммируя все члены по i , получим

(14)

Решив выражение (14), найдем время движения жидкости для капилляра переменного сечения:

; (15)

Для капилляра постоянного сечения

(16)

Приравнивая уравнения (15) и (16) и вынося r_э.Г – эквивалентный радиус для гидродинамического сопротивления, получим

(17)




Рис.8. Схема соединения трахеид через окаймленные поры.

где n - число отверстий в мембране, окаймленной поры.


Рассмотрим величину эквивалентного радиуса капилляра при учете капиллярных сил.

Согласно закону Пуазейля расход жидкости представим в виде

(18)

где q - секундный расход жидкости, м³/с.

В формуле .(18) гидравлическое сопротивление обозначим через A, тогда можно записать .

При движении жидкости под действием капиллярных сил перепад давлений равен



Подставив выражение в формулу (13), получим

(19)

Пусть жидкость движется по капилляру переменного сечения, в котором функциональная зависимость радиуса от длины капилляра выразится: r = r₁ при 0₁ ; r = r₂ при l₁₂ ; r = r₃ при l₂₃; r = r₄ при l₃₄.

Заменив в левой части уравнения (19) q на , получим




Разделим переменные и, решив дифференциальное уравнение, будем иметь



или



Учитывал закон изменения радиуса капилляра по длине, можно интеграл в левой части уравнения представить в виде суммы



После интегрирования и преобразования получим

(20)

Согласно определению эквивалентного капилляра

(21)

Приравнивая выражение (20) и (21) и решая относительно r_эк , получим

(22)

Экспериментальная проверка показала, что если учет переменности древесных капилляров в лиственной древесине не приводит к снижению погрешности, то в хвойной древесине это снижение существенно.

Следовательно, для более точного описания процесса обезвоживания древесины хвойных пород необходимо использовать различные эквивалентные капилляры для сил гидродинамического сопротивления и капиллярных сил, и уравнение будет иметь вид

(23)

Проверка уравнения центробежного обезвоживания круглых лесоматериалов показала, что вычисленные значения отличаются от экспериментальных данных не более 3,3%, а с учетом переменности древесных капилляров по дли­не - не более 1,6%.

Результаты исследований (рис.9) показали, что при хранении обезвоженных круглых лесоматериалов принципиальных отличий в характере распределения влаги по длине бревен не происходит, т.е. эпюры распределения влаги по длине бревна обладают устойчивостью.

Известно, что круглые лесоматериалы при длительном хранении теряют качество. Потеря качества происходит вследствие повреждения дереворазрушающими грибами, энтомофауной и растрескивания. Развитие грибов происходит при определенных температурных условиях и влажности и т.д.

Из­меняя эти факторы, можно создать условия, неблагоприятные для развития грибной инфекции, и тем самым защитить древесину от повреждения.

При обезвоживании березовых бревен в приторцевой зоне конеч­ная влажность может быть выше, а в поверхностных слоях под корой - ниже критических границ для проникновения грибной инфекции.

С целью проверки влияния центрифугирования и характера распределения влаги на качество древесины были заложены опытные штабели из свежесрубленной и центрифугированной древесины.

Исследование качества древесины при хранении было проведено по методу полукряжей.



Рис. 9. Распределение влажности по длине центрифугированных бревен в зависимости от срока хранения: 1 - непосредственно после центрифугирования (F₀= 212 м/с, t= 420 с); 2 - после 30 суток хранения


Данных по обезвоживанию березовых длинномерных кряжей.

При обследовании древесины на качество было установлено, что после годового хранения бревна контрольной партии получили сквозное поражение подпаром, а мрамор прошел на глубину 25 см. Боковое поражение со стороны коры составило 2-4 см.

В партии центрифугированных бревен поражение подпаром (в виде полос) прошло максимально на глубину 56 см от торца, а минимально - 20-25 см, при этом ширина полос составила от 2 до 15 см. Мраморной гнили в этой партии бревен не было.

При обследовании бревен через год после закладки в штабель для исследования сохранения качества, было установлено:

бревна из контрольной партии после годового хранения получили сквозное поражение подпаром (рис.10);

мрамором поражено около 50 см приторцевой части бревен, а в отдельных бревнах - более 120 см;

в партии центрифугированных бревен поражения мрамором вообще не было, а степень поражения подпаром приторцевой части состави­ла максимально 7% (были обнаружены отдельные зоны поражения в местах обдира коры).

Обследование опытных штабелей березы через 1,5 года после закладки показало, что как обезвоженная, так и контрольная партии кряжей по качеству не отличались.

Анализ результатов исследований, позволил сделать вывод, что качество обезвоженной древесины при прочих равных условиях зависит:

от начальной влажности или плотности перед центрифугированием;

от режима обезвоживания и максимального значения влажности в приторцевой зоне, а также характера распределения влажности древесины по сечению.

Анализ результатов обезвоживания березы (табл. 1) показывает, что интенсивность процесса зависит от породы, времени вращения и фактора обезвоживания. Тем больше фактор обезвоживания для одной и то же породы, тем больше интенсивность, так как все больше количества капилляров подключается к процессу и тем быстрее плотность приближается к предельному значению.

Таблица 1

Результаты проверки сходимости опытных данных и расчетах, выполненных по аналитической зависимости.




Технологические схемы использования предварительного центробежного обезвоживания при производстве пиломатериалов.

Центробежное предварительное обезвоживание пиловочника (рис. 10) состоит в следующем. Пиловочник автоматизированным транспортером 1 рассортировывается по лесонакопителям 2. Затем с помощью автокрана К-162 загружается в центрифугу 5 в период положительных температур, или в штабель запаса 4 в период отрицательных температур. После обезвоживания, пачку круглых лесоматериалов выгружают в накопитель б, из которого автопогрузчиком перевозится в штабель запаса 7 или в лесопильный цех 8. Лесопильный цех в период отрицательных температур работает на обезвоженном пиловочнике из штабеля запаса.

Из лесопильного цеха пиломатериалы поступают на сорт-площадку, где их укладывают в пакеты 10, которые отправляют затем в камерную ротационную сушилку 11 или в штабель для атмосферной сушки 12. После сушки пиломатериалы поступают на склад готовой продукции.

Центробежно-конвективная сушка пиломатериалов состоит в следующем. В центрифугу во время вращения поступает воздух, нагретый до Г=75°С. Центрифуга комплектуется установкой в цехе, или по технологической схеме (см. рис. 10), т. е. без бассейна.

Согласно технологической схеме (см. рис. 10) сортировка пиловочника производится автоматизированным транспортером, а обезвоженный пиловочник поступает на распиловку, и дальнейшую центробежно-конвективную сушку без размораживания.




Рис. 10. Технологическая схема работы лесопильного участка с предварительным центробежным обезвоживанием пиловочника:

1 — автоматизированный конвейер: 2 — лесонакопитель; 3 — автокран К-162; 4 — штабеля запаса; 5 — центрифуга; в — накопитель обезвоженной древесины; 7 — штабеля запаса обезвоженных круглых лесоматериалов; 8 — лесопильный цех; 9 — автопогрузчик; 10 — рассортированные пакеты; // — камерная ротационная сушилка; 12 — штабеля для атмосферной сушки; 13 — штабеля готовой продукции.




Рис.11. Степень поражения и сортиментный выход древесины березы после длительного хранения бревен (1-1,5 года): в зависимости от режима вращения и характера распределения влажности:

а - 1 год; б – 1 год; в – 1,5 года:

1 (К) - контрольные; 2,3 (Ц) - центрифугированные

-непораженная; - подпар; - мрамор


ЗАКЛючение

Главной задачей повышения эффективности лесозаготовительного производства, являет­ся более полное освоение отводимого в рубку лесосечного фонда за счет вовлечения в комплексную переработку лиственной, лиственнич­ной и низкокачественной древесины, а также доставка древесного сырья потребителям с минимальными трудозатратами, без количествен­ных и качественных потерь.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований по­лучены приведенные ниже результаты, из которых сделаны выводы и рекомендации.

1. Используя теорию движения жидкости по капилляру и установ­ленные в диссертации параметры капиллярно-пористой структуры дре­весины, определяющие движение свободной влаги, разработаны теоре­тические основы обезвоживания единичного капилляра и древесины, как системы ка­пилляров в поле центробежных сил.

2. Установлена закономерность интенсивности процессов измене­ния плотности древесины при центробежном обезвоживании:



α_гс- коэффициент сопротивления.



которая гласит, что интенсивность процессов прямо пропорциональ­на потенциалу капиллярной влагоемкости и обратно пропорциональна времени течения процесса.

3. Основными параметрами капиллярно-пористой структуры древеси­ны являются: количество и размеры водопроводящих элементов, плот­ность в абсолютно-сухом состоянии, объемная и поверхностная по­ристость, процент поздней древесины. Каждая древесная порода, не­смотря на значительные колебания, характеризуется вполне опреде­ленными средними значениями этих параметров, которые отражают осо­бенности макро- и микростроения.

4. При удалении влаги из древесины коэффициент капиллярной влагопроводности зависит от коэффициента диффузии водяного пара, величины парциального давления, относительной влажности и темпера­туры окружающего воздуха, соотношения объема продольных и попереч­ных капилляров и их размеров, характеризующих породу.

5. Наиболее эффективным способом повышения по­требительских свойств является обезвоживание древесины в поле центробежных сил.

Коэффициент интенсивности центробежного обезвоживания древеси­ны прямо пропорционален квадрату, угловой скорости, квадрату экви­валентного радиуса капилляра, плотности жидкости и обратно пропор­ционален вязкости жидкости.

Предельная плотность в конце обезвоживания зависит от силы поверхностного натяжения, меры смачиваемости, плотности жидкости, угловой скорости и радиуса вращения, минимального радиуса обезвоживаемого капилляра. Показатели эффективности процесса:

- конвективной – 1,6-3,0 кВт.ч;

- кондуктивный - 1,25-1,45кВт.ч;

- центробежный –0,015 кВт.ч.

6. Распределение влаги по длине и диаметру обезвоженного брев­на характеризуется наличием влажных зон в приторцевых частях за счет оставшихся столбиков жидкости в капиллярах и относительно ма­лым содержанием и ровным распределением влаги в центральной части бревна, распределение влаги по диаметру бревна имеет синусоидаль­ный характер - пониженную влажность в поверхностных слоях (в зоне крупных капилляров) и повышенную влажность в центральной части сечения, особенно в концевых сечениях бревна.

7. Критерием достижения конечной плотности при центробежном обезвоживании бревен различной длины является фактор обезвожива­ния, который равен удвоенной линейной скорости движения торца бревна . Величина фактора обезвоживания за­висит от породы, начальной плотности древесины и конечной плотно­сти, которую необходимо получить после обезвоживания.

8. Для достижения конечной плотности, при которой уже не происходит столь существенного обезвоживания, фактор обезвоживания (при температуре жидкости в древесине 10-30°С) для хвойных - 230-250 м/с. При этом вре­мя вращения составляет для хвой­ных - 900-1200 с. Вращение в этих режимах обеспечивает снижение плотности для лиственной древесины 15-20% и для хвойной - 35-40. При этом достигается влажность в конце обезвоживания круглых лесоматериалов 50-60% и пиломатериалов - 35-40%.

9. Производственная и лабораторная проверка показала, что по­лученные результаты теоретических и экспериментальных исследова­ний обладают достоверностью, вычисленные значения по установлен­ным зависимостям к полученным в производственных или лабораторных условиях отличаются не более, чем на ±3%.

10. Ожидаемый экономических эффект от внедрения научно-обоснованного комплекса организационно-технических мероприятий обез­воживание древесины в поле центробежных сил, составит более 162 млн. руб.


ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В РАБОТАХ.


1. Охи Мото П.М.Анализ существующих способов сушки и удаления влаги из древесины.// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Сборник докладов молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 11 -СПб.; СПбГЛТА, 2006, с. 98-102.

2. Оти Мото П.М. Исследование качества обезвоженной древесины при хранении.// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Статьи молодых ученых, отобранные по итогам ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии № 13: Вып. 181 - СПб.; СПбГЛТА, 2007, с. 145-150.

3. Оти Мото П.М. Экономическая эффективности центробежного способа обезвоживания лесоматериалов.// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. СПб.; СПбГЛТА, 2008.