LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Науково-технічні основи конвективно-радіаційного сушіння деревини

параметрам середовища в камері, і внутрішні – вологі шари, в яких волога переміщається у вигляді рідини. Структурні та теплофізичні характеристики сухого шару будуть визначати його гігрометричний опір, у разі, коли останній істотно впливає на інтенсивність процесу сушіння.

Проте, незважаючи на достатньо велику кількість теоретичних і експериментальних робіт з даної наукової проблеми, весь науковий доробок їх був направлений на вирішення конкретних теоретичних та інженерних задач тепломасоперенесення. Тому, створення єдиної узагальненої теоретичної основи конвективно-радіаційного сушіння масивної деревини і, особливо, плоских тонких матеріалів на основі комплексного поєднання оптичних, терморадіаційних і термодинамічних характеристик деревини, як об'єкта сушіння, з кінетичними тепломасообмінними коефіцієнтами, а також узгодження їх із спектральними випромінювальними параметрами джерел теплової енергії вимагало проведення комплексних фундаментальних досліджень зв'язку оптичних властивостей і тепломасообмінних процесів. Крім того, враховуючи те, що значна частина отриманих аналітичних залежностей процесу сушіння для більшості випадків не є достатньо універсальними і, як правило, носять емпіричний або напівемпіричний характер та можуть застосовуватися тільки для окремих часткових випадків, то на основі аналізу стану проблеми нами обґрунтована необхідність проведення досліджень температурно-вологісних полів в деревині зі змінними потенціалами тепловологоперенесення.

Враховуючи вище сказане, нами представлена модель науково-технічних основ конвективно-радіаційного сушіння деревини, що дозволяє комплексно підійти до розв'язання науково-технічної проблеми ресурсозбереження та створення енергоощадних конструкцій сушарок (зокрема геліосушарок).

Вивчення і аналіз роботи існуючих сушильних камер із традиційними джерелами технічної енергії (їх значна енерго- і матеріаломісткість) вимагало розробки теоретичних основ проектування сушильних установок та їх окремих конструктивних елементів (зокрема, конструкцій геліотермічних колекторів, калориферних систем із солями-кристалогідратами) і створення нових сонячних сушарок.

На основі аналізу кінетики процесів низько-і високотемпературного сушіння розкрито особливості їх протікання в поєднанні із тривалістю сушіння в першому і другому періодах, інтенсивністю сушіння, формою кривих швидкості сушіння та кількісним станом вологості для встановлення та оцінки впливу різних факторів на інтенсивність сушіння, розкритий функціональний зв'язок між температурно-вологісними полями деревини (як об'єкта сушіння) з врахуванням специфічних особливостей умов агента сушіння, структурних особливостей самої деревини, способу підведення теплоти і т.п. В роботах, в основному, наводяться тільки результати експериментальних досліджень по вивченню можливості використання променевої енергії для сушіння деревини. Аналізуючи криві сушіння та температурні криві, ми бачимо, що при конвективному сушінні характер цих кривих по товщині матеріалу є плавним із зростанням градієнтів у напрямку до поверхні тіла, а в процесі терморадіаційного сушіння максимум температури має місце не на поверхні матеріалу, а на певній віддалі від неї. Це зв'язано з проникненням інфрачервоних променів на певну глибину.

Показано, що на величину температурних полів в деревині при інфрачервоному опроміненні впливають глибина проникнення променів, товщина об'єкта сушіння, температура й швидкість циркуляції агента сушіння. При цьому важливу роль відіграє співвідношення між рушійними силами вологопровідності та теплопровідності. Доцільним є використання інфрачервоного випромінювання в першому періоді сушіння, коли температура поверхні матеріалу є порівняно невеликою, а інтенсивність променевого теплообміну досягає максимальної величини. Аналіз досліджень показав, що при опроміненні „світлим" джерелом променевої енергії температура шарів деревини, які знаходяться на невеликій глибині від поверхні, порівняно із центральними шарами, піднімалась швидко. При цьому температурні криві не мали явно стабілізованих дільниць. Різний підхід багатьох вчених щодо вибору генератора променів для сушіння, а також протиріччя в рекомендаціях їх для процесів нагрівання та сушіння, як і узгодження оптичних властивостей джерела та деревини приводили до відсутності чіткого уявлення про механізм впливу випромінювання на інтенсивність процесу сушіння.

Критичний вологовміст, який фіксує момент переходу від першого до другого періодів сушіння й відзначає початок усадки деревини, зміну температури поверхні матеріалу та інших тепломасообмінних характеристик, залежить від типу й властивостей капілярної системи, стану вологи в різних структурних елементах деревинної речовини, інтенсивності випаровування вологи з поверхні об'єкта сушіння. Тому знання критичного вологовмісту деревини має важливе практичне значення не тільки для розробки режимів сушіння, але й для розрахунку часу сушіння та проектування сушильних установок.

Аналіз кривих швидкостей сушіння різних порід деревини показав, що режимні параметри на критичний вологовміст впливають по різному. Зокрема, збільшення температури сухого термометра при постійній температурі мокрого термометра свідчить про зростання критичного вологовмісту. Підвищення відносної вологості агента сушіння призводило до зменшення критичного вологовмісту. Збільшення швидкості циркуляції агента в процесі конвективного сушіння викликало значне зростання величини критичного вологовмісту, оскільки зростала швидкість сушіння в першому періоді при сталості потенціалу вологоперенесення й вологовмісту поверхні матеріалу в критичній точці.

Зростання температури поверхні випромінювача (генератора) викликало підвищення критичного вологовмісту в центрі матеріалу та зменшення його на поверхні в критичній точці. Крім того, фактори, що підвищували швидкість сушіння в першому періоді і зменшення потенціалу вологоперенесення, призводили до збільшення критичного вологовмісту в процесі конвективного та конвективно-радіаційного сушіння.

Таким чином, аналізуючи та узагальнюючи теоретичні й експериментальні методи дослідження критичного вологовмісту, ми бачимо, що дана проблема до кінця не розв'язана і вимагає більш детального вивчення. В зв'язку з цим виникла задача отримання загального рівняння, що встановлює зв'язок між критичним вологовмістом і режимними параметрами при конвективному та конвективно-радіаційному підведенні теплоти, оскільки критичний вологовміст значною мірою визначає час сушіння. В свою чергу, отримання такого рівняння вимагало глибшого аналізу сучасних методів визначення часу сушіння та їх узагальнення.

Незважаючи на те, що визначенню часу сушіння деревинних сортиментів для різних умов режимних параметрів і способів підведення теплоти присвячена велика кількість робіт (як теоретичного, так і експериментального характеру), в них отримано лише деякі принципово важливі результати й встановлено вплив різних факторів для часткових випадків та в обмежених діапазонах їх зміни.

Відсутність комплексного підходу щодо зв'язку спадкових середовищ із процесами тепломасообміну спонукала нас до