LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності конвективного сушіння пиломатеріалів (на прикладі умовного матеріалу)

сформулювати завдання дослідження.

У другому розділі визначено кількісні та якісні характеристики процесу сушіння, які залежать від умов взаємодії матеріалу із середовищем. Основними завданнями дослідження кінетики сушіння є встановлення залежності зміни вологості деревини (∆W) від тривалості процесу сушіння (∆ф), а наступним етапом є знаходження оптимальних значень режимних параметрів (tc, ∆t, Wp). Вологообмінні коефіцієнти процесу сушіння можна знайти із граничної умови третього роду

(1)

- коефіцієнт вологопровідності ; (2)

- коефіцієнт вологообміну , (3)

де - швидкість сушіння; П – постійне число, яке залежить від форми тіла, для пластини П=1,0; R – характерний розмір тіла (половина товщини матеріалу); - градієнт вологості за товщиною матеріалу; Wn, Wp – відповідно вологість поверхневого шару та рівноважна вологість; - густина деревини в абсолютно сухому стані; М0 – маса деревини в абсолютно сухому стані; F – поверхня випаровування, для необмеженої пластини .

З експериментальних кривих сушіння та кривих швидкості сушіння також можна знайти коефіцієнти вологообміну та вологопровідності. Швидкість сушіння в стадії регулярного режиму періоду спадаючої швидкості

, (4)

де - корінь характеристичного рівняння, який залежить від критерія Біо.

З іншого боку

. (5)

Із наведених співвідношень (4) і (5) знаходимо значення вологообмінних коефіцієнтів:

- вологопровідності ; (6)

- вологообміну , (7)

де , (8)

тут - зміна вологості за період часу.

Коефіцієнт сушіння також можна отримати із кривої сушіння, але її треба побудувати в напівлогарифмічних координатах, тобто по осі ординат в логарифмічному масштабі відкладаємо кількість вологи, що випаровується , а по осі абсцис у звичайному масштабі – тривалість сушіння (ф). Тангенс кута нахилу (tgш) прямої є чисельно рівним коефіцієнту сушіння (К)

. (9)

На основі аналізу теоретичних положень конвективного сушіння та результатів пошукових дослідів визначено, що процеси атмосферного сушіння та камерного досушування (після атмосферного сушіння) описуються рівняннями для другого умовного періоду – спадаючої швидкості сушіння. Тривалість атмосферного сушіння можна визначити за формулою

, (10)

де - середня початкова вологість даної партії пиломатеріалів; - середня рівноважна вологість деревини для заданих умов сушіння (tc та ц); Wк – кінцева вологість для атмосферного сушіння, доцільно приймати в діапазоні 20

Таким чином, розроблену на прикладі сушіння соснових пиломатеріалів методику визначення тривалості атмосферного сушіння, можна перенести на інші породи і товщини пиломатеріалів. Для цього потрібно тільки знайти середній коефіцієнт сушіння (), а інші величини () визначаються з умов проведення процесу атмосферного сушіння.

Розроблено методику експериментальних досліджень атмосферного сушіння пиломатеріалів (на прикладі умовного матеріалу), в якій передбачено підготовлення матеріалу та ділянки для атмосферного сушіння, статистичне оброблення значення початкової вологості пиломатеріалів, вологості пиломатеріалів в процесі сушіння та кількості дослідів, необхідних для доведення достовірності отриманих результатів. Описана експериментальна установка та методика дослідження процесу сушіння пиломатеріалів після атмосферного підсушування. Розроблена методика для дослідження пошарового розподілу вологості в матеріалі після атмосферного та камерного сушіння. Характер розподілу вологості за товщиною матеріалу у першому випадку використовується для складання математичної моделі (як початкової умови) процесу сушіння. У другому випадку вивчення пошарової вологості потрібне для визначення показника якості за перепадом вологості по товщині матеріалу. Але в обох випадках за різницею вологості поверхневого шару і рівноважного значення (Wn-Wp) та за швидкістю сушіння DW/Dt можна знайти значення коефіцієнта вологообміну в процесі атмосферного й камерного сушіння пиломатеріалів.

Для камерного досушування застосовано математичне планування – повний факторний експеримент у вигляді залежностей та . Таким чином, було охоплено два принципи регулювання процесу сушіння – класичний, за температурою сухого термометра (tc) та психрометричною різницею (Dt) і сучасний, за температурою сухого термометра (tc) та рівноважною вологістю (Wp), яка є функцією (tc, j).

У третьому розділі розглянуто методику проведення та результати експериментальних досліджень атмосферного сушіння пиломатеріалів (на прикладі умовного матеріалу). За експериментальний матеріал обрано соснові обрізні дошки товщиною S1=40мм, шириною S2=150мм і довжиною більше одного метра. Прийняття такого матеріалу в основу всіх досліджень дозволяє отримані результати порівнювати з усіма іншими породами та розмірами через перевідні коефіцієнти.

Для підтвердження надійності та достовірності результатів досліджень було проведено два паралельних досліди ( два процеси атмосферного сушіння у приблизно однакових, за середніми температурами, умовах), в яких використано по 21 контрольному зразку ідентичних розмірів. Використовуючи методику статистичної обробки випадкових величин для нормального закону розподілу, для обох дослідів отримано середні значення та їхні середні квадратичні відхилення:

  • початкової вологості контрольних зразків;

  • густини деревини при початковій вологості;

  • густини деревини в абсолютно сухому стані;

  • умовної (базисної) густини деревини сосни;

  • кінцевої вологості деревини після атмосферного сушіння.

Усі дослідні дані (100%) знаходяться в діапазоні відхилень , а в межах відхилень знаходяться від 50,0% до 88,5% даних експериментів. Коефіцієнт мінливості (варіації) знаходиться в межах від 1,1 до 7,1%, а показник точності дослідів – в межах від 0,7 до 1,6%.

Адекватність результатів паралельних дослідів №1 та №2 перевірено за достовірністю різниці між двома середніми арифметичними значеннями фізичних властивостей експериментального матеріалу.

Процес конвективного сушіння характеризується величиною зміни середнього вологовмісту - , або середньої вологості - , де за певний проміжок часу - Dt.

На рис.1 зображено кінетику процесу сушіння контрольних зразків (рис.1а – для досліду №1 і рис.1б – для досліду №2) середніх за інтенсивністю для окремого досліду.

Як видно з рис.1, процес сушіння характеризується спадаючою швидкістю сушіння.

За даними кривих сушіння знайдено середнє експериментальне значення коефіцієнта сушіння () та установлено залежність коефіцієнта сушіння від зміни