Древесина – это ценный материал, который используется практически во всех отраслях промышленности. И даже с учетом того, что в последнее время появилось много заменителей древесины, она по-прежнему не теряет свое лидерство. Одним из самых энергоемких и сложных процессов в технологии обработки древесины является процесс сушки. Древесину сушат после лесопиления перед деревообработкой в целях её предохранения от поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами при ее дальнейшем хранении и транспортировке. Сушка предупреждает древесину от изменения формы и размеров в процессе изготовления и эксплуатации изделий из нее, улучшает качество отделки древесины, склеивания. Влажность, до которой сушат древесину, зависит от сферы её дальнейшего применения. Весь смысл сводится к тому, чтобы довести влажность доски до такого же значения, которого достигло бы со временем изделие из этой доски в процессе эксплуатации в данных условиях. Такое значение влажности называется «равновесной влажностью», оно зависит от влажности и температуры окружающего воздуха.
Для количественной характеристики содержания воды в древесине используют показатель – влажность. Влажность древесины W – это отношение массы воды к массе сухой древесины, выраженное в процентах:
, (1)
где M – начальная масса образца древесины, г; Mo – масса образца абсолютно сухой древесины, г.
Элементный химический состав абсолютно сухой древесины всех пород практически одинаков:
– углерод от 49 до 50 %;
– кислород от 42 до 44 %;
– водород от 6 до 7 %;
– азот от 0,1 до 0,7 %;
– неорганическая часть от 0,1 до 2 % (зола, состоящая из окислов калия, кальция, натрия, магния, кремния и т. п.).
В абсолютно сухой древесине содержится (39÷58) % целлюлозы, (17÷34) % лигнина, (15÷38) % гемицеллюлозы и до нескольких процентов восков, смол, таннинов, жиров, эфирных масел.
На практике по степени влажности различают древесину:
– мокрую, W > 100 %, длительное время находившуюся в воде;
– свежесрубленную, W = (50÷100) %, сохранившую влажность растущего дерева;
– воздушно-сухую, W = (15÷20) %, выдержанную на открытом воздухе;
– комнатно-сухую, W = (8÷12) %, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;
– абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=(103±2) °C.
Сушка древесины – это процесс удаления влаги из древесины до определенного процента влажности. Сушка древесины – очень сложный процесс, характер которого определяется одновременным протеканием ряда физических явлений, среди которых:
– теплообмен, т.е. передача тепла материалу от агента сушки или источника тепловой энергии;
– теплопроводность, т.е. перемещение тепла внутри материала;
– влагоотдача, т.е. испарение влаги с поверхности материала в окружающую среду;
– влагоперенос, т.е. перемещение влаги внутри материала [1, 2].
Работа проводилась по следующей схеме:
– анализ состояния вопроса процесса сушки древесины;
– выбор объекта исследования (образцы сосны толщиной 20, 30, 40, 50 мм);
– выбор режима сушки;
– определение зависимости влажности от толщины образца.
Исследования проводились для форсированной сушки, при таких режимах получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на (15÷20) % и с возможным потемнением древесины.
Влажность древесины определяли прямым методом высушивания.
По результатам исследования был построен график (рисунок).
Рис. 1. Изменение влажности древесины в зависимости от толщины образца
В результате математической обработки были получены уравнения описывающие зависимость влажности W, %, от толщины образца d, мм, для различной продолжительности обработки (таблица).
Зависимость влажности от толщины образца
|
Продолжительность обработки τ, час |
Уравнение |
|
10 |
|
|
20 |
|
|
30 |
|
|
40 |
|
|
50 |
|
