Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего

профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова»

Кафедра теплотехники и гидравлики

ТЕОРИЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Учебно-методический комплекс дисциплины для подготовки студентов по специальности 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств" и для студентов направления бакалавриата 220200.62 «Автоматизация и управление»

Самостоятельное учебное электронное издание Сыктывкар УДК 674. ББК 37. Т Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой теплотехники и гидравлики Сыктывкарского лесного института 11 мая 2012 г.

Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного института 21 июня 2012 г.

Составитель:

старший преподаватель Е. Г. Казакова Отв. редактор:

старший преподаватель Т. Л. Леканова Теория тепловой обработки древесины [Электронный ресурс] :

Т33 учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ. напр. бакалавриата 220200.62 «Автоматизация и управление» и для специальности 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств" направления бакалавриата всех форм обучения : самост. учеб.

электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.: Е. Г. Казакова. – Электрон.

дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com.

– Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины «Теория тепловой обработки древесины». Приведены рабочая программа курса, сборник описаний лабораторных работ, методические указания по различным видам работ.

УДК 674. ББК 37. _ Самостоятельное учебное электронное издание Составитель: Казакова Елена Геннадиевна

ТЕОРИЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Электронный формат – pdf. Объем 2,9 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, [email protected], www.sli.komi.com Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, © Казакова Е. Г., составление,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Рабочая программа дисциплины для студентов специальности 220301. "Автоматизация технологических процессов и производств" и для студентов направления бакалавриата 220200.62 «Автоматизация и управление» Методические рекомендации по самостоятельному изучению дисциплины Методические рекомендации по проведению лабораторных работ Методические рекомендации по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения Методические рекомендации по текущему контролю Сборник описаний лабораторных работ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине: "Теория тепловой обработки древесины" по направлению 220000 "Автоматика и управление" специальность: 220301 "Автоматизация технологических процессов и Кафедра "Теплотехники и гидравлики" Семестр Из них:

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для подготовки дипломированных специалистов направления специальность: 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств" (по отраслям).

Переработанную программу составил: ст. преподаватель Е. Г. Казакова Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры "Теплотехники и гидравлики" Протокол № 9 от " 11 " мая 2012г.

Заведующий кафедрой, к.х.н., доцент Т. Л. Леканова Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией лесотранспортного факультета «06» июня 2012 г., протокол № Председатель комиссии А. Н. Юшков 1.1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе Целью преподавания дисциплины "Теория тепловой обработки древесины" является обеспечение теоретической подготовки инженеров специализирующихся в области автоматизации производственных процессов. Данный курс формирует будущего специалиста в области управления технологическими процессами тепловой обработки древесины с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики.

В результате изучения курса "Теория тепловой обработки древесины" студент должен иметь представление:

- об агентах обработки и теплоносителя;

- об оборудовании и основах технологии тепловой обработки древесины;

- об особенностях процесса сушки древесины и принципиальных схемах сушильных устройств;

- о тепловом и циркуляционном оборудовании сушилок Знать и уметь использовать:

- сведения об агентах обработки и теплоносителях;

- параметры атмосферного воздуха;

- параметры топочных газов;

- тепловые и электрические свойства древесины;

- способы тепловой обработки;

- расчет устройств для тепловой обработки;

- способы сушки и их характеристики;

- расход теплоты на сушку Дополнение к нормам Государственного стандарта Тепловые агенты обработки древесины горячим воздухом, топочными газами;

тепловые и электрические свойства пород древесины; способы тепловой обработки;

сушильные установки конвективной и контактной сушки; оборудование основное и дополнительное сушилок.

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентом Для полноценного усвоения учебного материала по дисциплине " Теория тепловой обработки древесины " студентам необходимо иметь знания по математике, физике, химии, теплотехнике и других наук.

Предмет и задачи курса. Понятие и процессах тепловой обработки 1. Среда и материал 1.1. Основные сведения об агентах обработки. Водяной пар. Влажный воздух и его параметры. J-X диаграмма. Процессы измерения состояния 1.2. Параметры топочных газов. J-X -диаграмма.

1.3. Состояние влаги в древесине. Равновесная влажность. Усушка и разбухание. Плотность древесины.

1.4. Тепловые и электрические свойства древесины.

2 Оборудование и основы технологии тепловой обработки древесины 2.1. Способы тепловой обработки. Основные закономерности и расчет процессов конвективного нагревания и оттаивания.

2.2. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке. Построение 2.3. Классификация и принципиальные схемы сушильных установок.

Расход теплоты на сушку.

3 Тепловое и циркуляционное оборудование сушилок 3.1. Общие сведения об элементах сушильных установок. Калориферы.

Конденсатоотводчики. Паропроводы и конденсатопроводы.

3.2. Топки газовых сушилок.

3.3. Вентиляторы. Вентиляторные и эжекторные установки.

2.2.Самостоятельная работа и контроль успеваемости для заочной и сокращенной литературе и конспекту 2.6. Распределение часов по темам и видам занятий 1 Среда и материал воздух и его параметры. J-X диаграмма.

Процессы измерения состояния воздуха.

разбухание. Плотность древесины.

2 Оборудование и основы технологии тепловой обработки древесины закономерности и расчет процессов конвективного нагревания и оттаивания.

2.2. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке. Построение режимов сушки.

2.3. Классификация и принципиальные схемы оборудование сушилок сушильных установок. Калориферы.

Конденсатоотводчики. Паропроводы и конденсатопроводы.

3.3. Вентиляторы. Вентиляторные и эжекторные установки.

3. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ

1. Процессы тепловой обработки древесины.

2. Основные понятия об агентах тепловой обработки.

3. Водяной пар - как рабочее тело.

4. Влажный воздух и его параметры состояния.

5. Диаграмма J-X для воздуха.

6. Процессы изменения состояния воздуха.

7. Параметры топочных газов. J-X -диаграмма.

8. Состояние влаги в древесине. Равновесная влажность. Усушка и разбухание.

9. Плотность древесины.

10. Тепловые свойства древесины.

11. Электрические свойства древесины.

12. Способы тепловой обработки. Основные закономерности и расчет процессов конвективного нагревания и оттаивания.

13. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке. Построение режимов сушки.

14. Классификация и принципиальные схемы сушильных установок.

15. Определение расхода теплоты на сушку.

16. Общие сведения об элементах сушильных установок: калориферы и конденсатоотводчики.

17. Паропроводы и конденсатопроводы.

18. Топки газовых сушилок.

19. Вентиляторы, вентиляторные установки.

20. Эжекторы, эжекторные установки 4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1. Расев, А. И. Сушка древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие для подготовки студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломированного специалиста 250400 – «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», по специальности 250403, для подготовки бакалавров и магистров техники и технологии по направлению 250300 — «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» / А. И. Расев ;

Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург : Лань, 2010. – 416 с. – Режим доступа:

http://e.lanbook.com/view/book/613/.

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература 1. Болдырев, П. В. Сушка древесины [Электронный ресурс] : практическое руководство / П. В. Болдырев ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Изд. 4-е. – Санкт-Петербург : Профи, 2010. – 168 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4326/.

2. Курьянова, Т. К. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 250403 «Технология деревообработки» и по направлению «Технология и оборудование лесозаготовительных деревообрабатывающих производств»

/ Т. К. Курьянова, А. Д. Платонов ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Воронеж : ВГЛА, 2007. – 151 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4058/.

3. Левин, А. Б. Теплотехнический справочник студента [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. 2602 "Технология деревообработки" и "Машины и оборудование лесного комплекса" / А. Б. Левин, Ю. П. Семенов ; Гос.

образовательное учреждение высш. проф. образования, Моск. гос. ун-т леса. – 2-е изд. – Москва : МГУЛ, 2005. – 96 с.

4. Платонов, А. Д. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие / А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Воронеж : ВГЛТА, 2010. – 82 с. – Режим доступа:

http://e.lanbook.com/view/book/4070/.

5. Расев, А. И. Тепловая обработка и сушка древесины [Текст] : учеб. для студ.

вузов, обучающихся по направлению подготовки 250300 "Технология и оборудование лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств" спец. 250403 "Технология деревообработки" направлению подготовки 250300 "Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств" по профилю подготовки "Технология деревообработки" для бакалавров и магистров / А. И. Расев ; Мос. гос. ун-т леса. – Москва : МГУЛ, 2009. – 360 с.

6. Теория тепловой обработки древесины [Текст] : метод. указ. и контрольные задания для студ. спец. 210200 " Автоматизация технологических процессов и производств" заочной формы обучения / Н. А. Корычев ; М-во образования Рос.

Федерации, С.-Петерб. гос. лесотехн. акад., Сыкт. лесн. ин-т (фил.), Каф. инж. технологии.

– Сыктывкар : СЛИ, 2004. – 28 с.

7. Теория тепловой обработки древесины [Текст] : сб. описаний лаб. работ для подготовки дипломированных спец. по направлению 651900 "Автоматизация и управление", спец. 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств (лесная и лесопромышленная отрасли)" / Федеральное агентство по образованию, Сыкт.

лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С. М. Кирова", Каф.

теплотехники и гидравлики ; сост. Н. А. Корычев. – Сыктывкар : СЛИ, 2007. – 36 с.

8. Теория тепловой обработки древесины. Самостоятельная работа студентов [Текст] : метод. указ. для подготовки дипломированных специалистов по направлению 651900 "Автоматизация и управление", спец. 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств (лесная и лесопромышленная отрасли)" / Федеральное агентство по образованию, Сыкт. лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С.

М. Кирова", Каф. теплотехники и гидравлики ; сост. Н. А. Корычев. – Сыктывкар : СЛИ, 2007. – 24 с.

9. Якимович, С. Б. Синхронизация обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины [Текст] : монография / С. Б. Якимович, М. А. Тетерина ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Марийский гос. техн. ун-т. – Йошкар-Ола :

[б. и.], 2011. – 201 с.

1. Богданов, Е. С. Справочник по сушке древесины [Текст] : справочник / Е. С.

Богданов, В. А. Козлов, Н. Н. Пейч; под общ ред. Е. С. Богданова. – Изд. 3-е, перераб. – Москва : Лесн. пром-сть, 1981. – 192 с.

2. Боровиков, А. М. Справочник по древесине [Текст] / А. М. Боровиков, Б. Н.

Уголев ; ред. : Б. Н. Уголев. – Москва : Лесн. пром-сть, 1989. – 296 с.

3. Деревообработка: оборудование, инструмент, материалы, технологии [Текст]. – Выходит ежегодно.

2009 № 1;

4. Справочник по сушке древесины [Текст] / под ред. Е. С. Богданова. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Лесн. пром-сть, 1990. – 304 с.

5. Чемоданов, А. Н. Сушка древесины [Текст] : справочные материалы : учеб.

пособие для студ. вузов, обучающихся по направлению 656300 "Технология лесозаготовок и деревообрабатывающих производств" по спец. 260100 "Лесоинженерное дело" / А. Н. Чемоданов, Е. М. Царев, С. Е. Анисимов ; М-во образования и науки Рос.

Федерации, Федеральное агентство по образованию, Марийский гос. техн. ун-т. – Йошкар-Ола : МарГТУ, 2005. – 240 с.

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский государственный лесотехнический университет имени С. М.Кирова»

Декан лесотранспортного Зам. директора по учебной и научной "_"20г. "_"_20_г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине: "Теория тепловой обработки древесины" по профессионально-образовательной программе направления 220200 «Автоматизация и управление»

Кафедра "Теплотехники и гидравлики" Семестр Из них:

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для подготовки бакалавра по профессионально-образовательной программе направления 220200 «Автоматизация и управление»

Переработанную программу составил: ст.преподаватель _Е.Г. Казакова Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры "Теплотехники и гидравлики" Протокол № 9 от "11" мая 2012г.

Заведующий кафедрой, к.х.н., доцент Т. Л. Леканова Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией лесотранспортного факультета Протокол №11 от "06" июня 2012г.

Председатель комиссии А.Н. Юшков 1.1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе Целью преподавания дисциплины "Теория тепловой обработки древесины" является обеспечение теоретической подготовки бакалавров специализирующихся в области автоматизации производственных процессов. Данный курс формирует будущего специалиста в области управления технологическими процессами тепловой обработки древесины с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики.

В результате изучения курса "Теория тепловой обработки древесины" студент должен иметь представление:

- об агентах обработки и теплоносителя;

- об оборудовании и основах технологии тепловой обработки древесины;

- об особенностях процесса сушки древесины и принципиальных схемах сушильных устройств;

- о тепловом и циркуляционном оборудовании сушилок Знать и уметь использовать:

- сведения об агентах обработки и теплоносителях;

- параметры атмосферного воздуха;

- параметры топочных газов;

- тепловые и электрические свойства древесины;

- способы тепловой обработки;

- расчет устройств для тепловой обработки;

- способы сушки и их характеристики;

- расход теплоты на сушку Дополнение к нормам Государственного стандарта Тепловые агенты обработки древесины горячим воздухом, топочными газами;

тепловые и электрические свойства пород древесины; способы тепловой обработки;

сушильные установки конвективной и контактной сушки; оборудование основное и дополнительное сушилок.

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентом Для полноценного усвоения учебного материала по дисциплине " Теория тепловой обработки древесины " студентам необходимо иметь знания по математике, физике, химии, теплотехнике и других наук.

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий Предмет и задачи курса. Понятие и процессах тепловой обработки 1. Среда и материал 1.1. Основные сведения об агентах обработки. Водяной пар. Влажный воздух и его параметры. J-X диаграмма. Процессы измерения состояния 1.3. Состояние влаги в древесине. Равновесная влажность. Усушка и 2 Оборудование и основы технологии тепловой обработки древесины 2.1. Способы тепловой обработки. Основные закономерности и расчет 2.2. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке. Построение 2.3. Классификация и принципиальные схемы сушильных установок.

3 Тепловое и циркуляционное оборудование сушилок 3.1. Общие сведения об элементах сушильных установок. Калориферы. Конденсатоотводчики. Паропроводы и конденсатопроводы.

2.2.Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах 1. Подготовка контрольных образцов влажности и определения начальной влажности пиломатериалов. Выбор режима сушки.

3. Определение продолжительности сушки и построение графика цикла Содержание и методика выполнения лабораторных работ изложены в учебных пособиях и методических указаниях, составленных коллективом преподавателей и сотрудников кафедры, и приведены в списке дополнительной литературы.

2.3. Самостоятельная работа и контроль успеваемости литературе и конспекту обработки. Водяной пар. Влажный воздух и его параметры. J-X диаграмма.

Процессы измерения состояния воздуха.

разбухание. Плотность древесины.

2 Оборудование и основы технологии закономерности и расчет процессов конвективного нагревания и оттаивания.

сушильных установок. Расход теплоты на оборудование сушилок сушильных установок. Калориферы.

Конденсатоотводчики. Паропроводы и конденсатопроводы.

3. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ

1. Процессы тепловой обработки древесины.

2. Основные понятия об агентах тепловой обработки.

3. Водяной пар - как рабочее тело.

4. Влажный воздух и его параметры состояния.

5. Диаграмма J-X для воздуха.

6. Процессы изменения состояния воздуха.

7. Параметры топочных газов. J-X -диаграмма.

8. Состояние влаги в древесине. Равновесная влажность. Усушка и разбухание.

9. Плотность древесины.

10. Тепловые свойства древесины.

11. Электрические свойства древесины.

12. Способы тепловой обработки. Основные закономерности и расчет процессов конвективного нагревания и оттаивания.

13. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке. Построение режимов сушки.

14. Классификация и принципиальные схемы сушильных установок.

15. Определение расхода теплоты на сушку.

16. Общие сведения об элементах сушильных установок: калориферы и конденсатоотводчики.

17. Паропроводы и конденсатопроводы.

18. Топки газовых сушилок.

19. Вентиляторы, вентиляторные установки.

20. Эжекторы, эжекторные установки 4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1. Расев, А. И. Сушка древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие для подготовки студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломированного специалиста 250400 – «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», по специальности 250403, для подготовки бакалавров и магистров техники и технологии по направлению 250300 — «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» / А. И. Расев ;

Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург : Лань, 2010. – 416 с. – Режим доступа:

http://e.lanbook.com/view/book/613/.

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература 1. Болдырев, П. В. Сушка древесины [Электронный ресурс] : практическое руководство / П. В. Болдырев ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Изд. 4-е. – Санкт-Петербург : Профи, 2010. – 168 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4326/.

2. Курьянова, Т. К. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 250403 «Технология деревообработки» и по направлению «Технология и оборудование лесозаготовительных деревообрабатывающих производств»

/ Т. К. Курьянова, А. Д. Платонов ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Воронеж : ВГЛА, 2007. – 151 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4058/.

3. Левин, А. Б. Теплотехнический справочник студента [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. 2602 "Технология деревообработки" и "Машины и оборудование лесного комплекса" / А. Б. Левин, Ю. П. Семенов ; Гос.

образовательное учреждение высш. проф. образования, Моск. гос. ун-т леса. – 2-е изд. – Москва : МГУЛ, 2005. – 96 с.

4. Платонов, А. Д. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Электронный ресурс] : учебное пособие / А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Воронеж : ВГЛТА, 2010. – 82 с. – Режим доступа:

http://e.lanbook.com/view/book/4070/.

5. Расев, А. И. Тепловая обработка и сушка древесины [Текст] : учеб. для студ.

вузов, обучающихся по направлению подготовки 250300 "Технология и оборудование лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств" спец. 250403 "Технология деревообработки" направлению подготовки 250300 "Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств" по профилю подготовки "Технология деревообработки" для бакалавров и магистров / А. И. Расев ; Мос. гос. ун-т леса. – Москва : МГУЛ, 2009. – 360 с.

6. Теория тепловой обработки древесины [Текст] : метод. указ. и контрольные задания для студ. спец. 210200 " Автоматизация технологических процессов и производств" заочной формы обучения / Н. А. Корычев ; М-во образования Рос.

Федерации, С.-Петерб. гос. лесотехн. акад., Сыкт. лесн. ин-т (фил.), Каф. инж. технологии.

– Сыктывкар : СЛИ, 2004. – 28 с.

7. Теория тепловой обработки древесины [Текст] : сб. описаний лаб. работ для подготовки дипломированных спец. по направлению 651900 "Автоматизация и управление", спец. 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств (лесная и лесопромышленная отрасли)" / Федеральное агентство по образованию, Сыкт.

лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С. М. Кирова", Каф.

теплотехники и гидравлики ; сост. Н. А. Корычев. – Сыктывкар : СЛИ, 2007. – 36 с.

8. Теория тепловой обработки древесины. Самостоятельная работа студентов [Текст] : метод. указ. для подготовки дипломированных специалистов по направлению 651900 "Автоматизация и управление", спец. 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств (лесная и лесопромышленная отрасли)" / Федеральное агентство по образованию, Сыкт. лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С.

М. Кирова", Каф. теплотехники и гидравлики ; сост. Н. А. Корычев. – Сыктывкар : СЛИ, 2007. – 24 с.

9. Якимович, С. Б. Синхронизация обрабатывающе-транспортных систем заготовки и первичной обработки древесины [Текст] : монография / С. Б. Якимович, М. А. Тетерина ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Марийский гос. техн. ун-т. – Йошкар-Ола :

[б. и.], 2011. – 201 с.

1. Богданов, Е. С. Справочник по сушке древесины [Текст] : справочник / Е. С.

Богданов, В. А. Козлов, Н. Н. Пейч; под общ ред. Е. С. Богданова. – Изд. 3-е, перераб. – Москва : Лесн. пром-сть, 1981. – 192 с.

2. Боровиков, А. М. Справочник по древесине [Текст] / А. М. Боровиков, Б. Н.

Уголев ; ред. : Б. Н. Уголев. – Москва : Лесн. пром-сть, 1989. – 296 с.

3. Деревообработка: оборудование, инструмент, материалы, технологии [Текст]. – Выходит ежегодно.

2009 № 1;

4. Справочник по сушке древесины [Текст] / под ред. Е. С. Богданова. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Лесн. пром-сть, 1990. – 304 с.

5. Чемоданов, А. Н. Сушка древесины [Текст] : справочные материалы : учеб.

пособие для студ. вузов, обучающихся по направлению 656300 "Технология лесозаготовок и деревообрабатывающих производств" по спец. 260100 "Лесоинженерное дело" / А. Н. Чемоданов, Е. М. Царев, С. Е. Анисимов ; М-во образования и науки Рос.

Федерации, Федеральное агентство по образованию, Марийский гос. техн. ун-т. – Йошкар-Ола : МарГТУ, 2005. – 240 с.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ

Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает поиск учебных пособий по данному материалу, проработку и анализ теоретического материала, самоконтроль знаний по данной теме с помощью нижеприведенных контрольных вопросов и заданий.

Введение. 1. Каким уравнением описывается состояние Среда и материал. атмосферного воздуха как сушильного агента?

Основные сведения об 2. Что называется относительной влажностью воздуха, агентах обработки. Водяной влагосодержанием, теплосодержанием?

пар. Влажный воздух и его 3. Что собой представляет J-X диаграмма для параметры. J-X диаграмма. влажного воздуха?

Процессы измерения 4. Как изображаются процессы нагревания и состояния воздуха. охлаждения воздуха в J-X диаграмме?

Параметры топочных газов. J-1. Что собой представляют топочные газы?

-диаграмма. 2. Что такое коэффициент избытка воздуха и как он Состояние влаги в 1. Что такое влагосодержание древесины и как она древесине. Равновесная вычисляется?

влажность. Усушка и 2. Какой бывает влага в древесине?

разбухание. Плотность 3. Что собой представляет устойчивая и равновесная Тепловые и электрические 1. Что такое удельная теплоемкость и как выглядит свойства древесины. диаграмма удельной теплоемкости древесины?

Способы тепловой 1. Какие три способа тепловой обработки древесины обработки. Основные получили распространение для ее оттаивания?

закономерности и расчет 2. Какими критериями описывается конвективный процессов конвективного теплообмен твердых тел с жидкой /газообразной/ нагревания и оттаивания. средой?

Внутренние напряжения в 1. Как протекает механизм низкотемпературного древесине при ее сушке. процесса сушки?

Построение режимов сушки. 2. Как вычисляется продолжительность сушки до Классификация и 1. На какие группы делятся конвективные сушилки по принципиальные схемы характеру сушильного агента?

сушильных установок. 2. Принцип действия воздушной сушилки с Расход теплоты на сушку. однократной и многократной циркуляцией?

Тепловое и циркуляционное 1. Назначение и принцип работы калорифера?

оборудование сушилок 2. расчет тепловой мощности калорифера?

Общие сведения об 3. Существующие типы конденсатоотводчиков, элементах сушильных устройство и принцип их работы?

установок. Калориферы. 4. Как монтируются паропроводы и Конденсатоотводчики. конденсатопроводы?

Паропроводы и 5. Что относится к запорно-регулировочным конденсатопроводы. устройствам?

Топки газовых сушилок. 1. Виды топлив, применяемых в газовых сушилках?

Вентиляторы. 4. Какими параметрами характеризуется работа Вентиляторные и вентилятора?

эжекторные установки. 5. Как записываются законы пропорциональности для

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ

Подготовка контрольных образцов 1. Почему при выпиловке секций влажности влажности и определения начальной отступают от торца не менее 0,3 м?

влажности пиломатериалов. Выбор 2. Для чего нужны секции влажности?

Назначение режимов обработки и 1.Какие факторы определяют назначение Определение продолжительности 1.Почему продолжительность процесса сушки сушки и построение графика цикла невозможно установить экспериментальным

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ

РАБОТЫ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

Согласно учебному плану по специальности предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Каждый студент выполняет контрольные работы по индивидуальному заданию контрольной работы № 1 (четыре задачи) и № 2 (четыре задачи) – всего восемь задач. Вариант исходных данных к задачам устанавливается по последней цифре номера зачетной книжки студента.

Задача 1. Водяной пар при давлении р=5000 кПа (5 кПа) имеет температуру t=50°С.

Установить характеристику пара, его плотность и степень насыщенности.

Рис. 1. Графики зависимости давления насыщения водяного пара от температуры.

Задача 2. Применяя Id-диаграмму (рис. 2), найти теплосодержание I, парциальное давление рп и влагосодержание d воздуха с известными параметрами: t=60°С, степень насыщенности =0,40. По положению точки относительно других линий устанавливаем:

влагосодержание d=55 г/кг, парциальное давление рп=8500 Па, теплосодержание I= кДж/кг.

Задача 3. Применяя tp-диаграмму (рис.3), найти теплосодержание I, степень насыщенности и влагосодержание d воздуха, состояние которого характеризуется температурой t=100°С и парциальным давлением пара рп=60000 Па.

Задача 5. В топке сжигаются отходы влажностью W=160% при коэффициенте избытка воздуха =2,02. Найти основные (t, d, I) параметры топочного газа.

Задача 6. Определить минимальную влажность, до которой могут быть высушены доски в атмосферных условиях при t=30°С и =0,50.

Рис. 5. Диаграмма равновесной влажности древесины.

Задача 7. Определить среднюю плотность древесины березы при влажности 80%, и ее максимальные плотности и влажности.

Рис. 1. Графики зависимости давления насыщения водяного пара от температуры.

Задача 1. Температура воздуха t=60°С и степень его насыщенности паром =0,30.

Определить парциальное давление пара в воздухе, а также его влагосодержание и теплосодержание.

Задача 2. Применяя Id-диаграмму (рис. 2), найти теплосодержание I, парциальное давление рп и влагосодержание d воздуха с известными параметрами: t=70°С, степень насыщенности =0,50.

Задача 4. Применяя tp-диаграмму (рис. 3), найти теплосодержание I, степень насыщенности и влагосодержание d воздуха, состояние которого характеризуется температурой t=95°С и парциальным давлением пара рп=72000 Па.

Задача 5. В топке сжигаются отходы влажностью W=160% при коэффициенте избытка воздуха =2,02. Найти основные (t, d, I) параметры топочного газа.

Задача 6. Определить минимальную влажность, до которой могут быть высушены доски в атмосферных условиях при t=30°С и =0,50.

Рис. 5. Диаграмма равновесной влажности древесины.

Задача 7. Определить среднюю плотность древесины сосны при влажности 100%, и ее максимальные плотности и влажности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕКУЩЕМУ КОНТРОЛЮ

Текущая успеваемость студентов контролируется выполнением, оформлением и защитой отчетов по лабораторным работам и опросом на коллоквиумах и проведением тестирования.

1. С какой целью осуществляют тепловую обработку древесины?

2. Для чего производят сушку древесины, и какие технологические цели характеризует процесс сушки?

3. Какие технологические цели решает пропитка древесины?

4. Каким термодинамическим уравнением описывается состояние атмосферного воздуха как сушильного агента?

5. Что входит в параметры атмосферного воздуха как сушильного агента?

6. Как выглядит макет диаграммы J-X для влажного воздуха?

7. Какие процессы изменения состояния воздуха позволяет наглядно изображать J-X диаграмма?

8. С какой целью осуществляют процесс смещения воздуха различных состояний и как аналитически рассчитывают параметры смеси?

9. Как выполняется графически определение параметров смеси с помощью J-X диаграммы?

10. Как выполняется построение процесса сушки для теоретической сушилки в J-X диаграмме?

11. Как выглядит построение процесса сушки для реальной сушилки в J-X диаграмме?

12. Какими параметрами характеризуется состояние топочных газов как сушильного агента?

13. Для чего используется коэффициент избытка воздуха при сгорании органических топлив?

14. Как вычисляется теоретически необходимое количество аьсолютно сухого воздуха для сгорания единицы органического топлива различных состояний?

15. В чем отличие диаграммы J-X для топочных газов?

16. Как выполняется построение процесса сушки топочными газами в J-X диаграмме?

17. Как определяется состояние влаги в древесине?

18. Что собой представляет влага в древесине, и какой она бывает?

19. Что такое гигроскопичность и равновесная влажность древесины?

20. Как выглядит диаграмма равновесной влажности древесины?

21. Что понимают под усушкой и разбуханием и в чем различие между абсолютной и относительной усушкой (или разбуханием) древесины?

22. Что понимают под действительной и условной плотностью древесины и на что она влияет?

23. Как определяется плотность древесины с помощью диаграммы?

24. Что относится к тепловым свойствам древесины, и какие виды диаграммы здесь используются?

25. Что относится к электрическим свойствам древесины, на что они влияют?

26. Какие способы нагревания используются при тепловой обработки древесины?

27. В чем разница между стационарным и нестационарным теплообменами?

28. Какие критерии подобия характеризуют нестационарный теплообмен, их физический смысл?

29. Какие задачи выполняют в процессе нагревания древесных сортиментов?

30. В чем заключается тепловая обработка мерзлой древесины?

31. Как вычисляется площадь тепловой обработки древесины в открытых бассейнах?

32. Где применяют проваривание древесины, и какие режимы различают при проваривании?

33. В каких производствах применяют такой вид тепловой обработки как пропаривание?

34. Как протекает механизм низкотемпературного процесса конвективной сушки?

35. Как вычисляется продолжительность конвективной сушки до заданной средней влажности древесного сортимента?

36. Какие существуют периоды сушки при высокотемпературном процессе обработки древесных сортиментов и как они рассчитываются?

37. Что представляет собой деформация в процессе сушки древесных сортиментов и на что она влияет?

38. Что называется режимом сушки древесины?

39. Группы конвективных сушилок по характеру сушильного агента?

40. Принцип действия воздушной сушилки с однократной и многократной циркуляцией сушильного агента?

41. Принцип действия газовой сушилки с однократной и многократной циркуляцией сушильного агента?

42. Принцип действия сушилки на перегретом паре?

43. Какими показателями характеризуется экономичность работы сушильных установок?

44. Назначение и принцип действия калориферов, используемых при тепловом оборудовании сушилок?

45. Как выполняется тепловой расчет калорифера?

46. Назначение и принцип действия конденсатоотводчиков?

47. Паропроводы и конденсатопроводы, их назначение и монтаж?

48. Что относится к запорно-регулировочным устройствам?

49. Виды топлив, применяемых в газовых сушилках?

50. Какие типы вентиляторов используются в сушильных установках?

51. Какими параметрами характеризуется работа вентиляторов?

52. Как записываются и для чего служат законы пропорциональности вентиляторов?

53. Назначение и принцип действия эжекторных установок?

Тест по дисциплине «Теория тепловой обработки древесины»

1. Под гидротермической обработкой древесины понимаются… А: процессы воздействия на нее тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ, улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.

В: процесс удаления влаги из материала путем ее испарения или выпаривания.

С: обработка древесины, на длительное время повышающая ее стойкость к поражению дереворазрушающими грибами и насекомыми.

2. Сушкой называется процесс… А: обработка древесины, на длительное время повышающая ее стойкость к поражению дереворазрушающими грибами и насекомыми.

В: процессы воздействия на нее тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ, улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.

С: процесс удаления влаги из материала путем ее испарения или выпаривания.

3. К основным технологическим целям сушки древесины относятся:

А: снижение усилий и улучшения качества резания древесины; создание возможности изменения формы деталей или заготовок; ускорение процессов склеивания.

В: предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей; предохранение от загнивания; уменьшение массы при одновременном повышении прочности; улучшение качества склеивания и отделки.

С: снижение влажности; повышение степени сухости; изменение размеров деталей.

4. Какие технологические цели решает пропитка древесины?

А: уменьшение массы, повышение прочности.

В: тепловая обработка, сушка.

С: консервирование, огнезащита.

5. Агентами гидротермической обработки древесины служат… А: воздух или смесь его с топочными газами, водяной пар, вода и водные растворы или органические жидкости.

В: органические и неорганические жидкости.

С: смеси жидкости и пара.

6. Каким термодинамическим уравнением описывается состояние атмосферного воздуха как сушильного агента?

А: уравнением Гей–Люссака.

В: уравнением Менделеева–Клапейрона.

С: уравнением Навье–Стокса.

7. Что входит в параметры атмосферного воздуха как сушильного агента?

А: температура, парциальное давление водяного пара, абсолютная влажность, относительная влажность, влагосодержание, теплосодержание, плотность и удельный объем.

В: полное давление, производительность, частота вращения рабочего колеса, окружная скорость колеса, КПД, мощность.

С: степень насыщения, коэффициент избытка воздуха.

8. Какие процессы изменения состояния воздуха позволяет наглядно изображать J-X диаграмма?

А: перемешивание, конденсации.

В: нагревание и охлаждение материала.

С: нагревание и охлаждение воздуха в теплообменниках, испарение в воздухе влаги, смешение воздуха различных состояний или смешение воздуха с паром.

9. Как выглядит макет диаграммы J-X для влажного воздуха?

10. Влажность древесины… А: отношение массы воды в древесине к массе древесины.

В: отношение давления пара к общему давлению.

С: масса водяного пара, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.

11. Влагосодержание… А: масса водяного пара, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.

В: отношение давления пара к общему давлению.

С: отношение массы воды в древесине к массе древесины.

12. Вода в древесине делится на… А: смачиваемую и несмачиваемую.

В: жидкую и газообразную.

С: свободную и связанную.

13. Среднюю (при сорбции и десорбции) устойчивую влажность называют….

А: гигроскопичность.

В: гистерезис сорбции.

С: равновесной влажностью.

14. Что понимают под усушкой А: уменьшение линейных размеров или объема древесины, наблюдаемое при повышении влажности.

В: отношение массы воды в древесине к массе древесины.

С: увеличение размеров или объема при повышении влажности.

15. Что понимают под действительной плотностью древесины?

А: отношение массы воды в древесине к массе древесины.

В: полная масса материала (включая воду) в единице его объема при заданной влажности.

С: масса водяного пара, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.

16. Что относится к тепловым свойствам древесины?

А: электропроводность, диэлектрическая проницаемость.

В: коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость.

С: влажность, парциальное давление, температура.

17. Назначение конденсатоотводчиков?

А: не выпуская из калорифера пар, обеспечить свободный выход конденсата.

В: получение чистых, бездымных топочных газов.

С: перемещение воды по трубопроводам.

18. Работа эжекторной установки характеризуется кратность эжекции m – … А: отношение объема воздуха к его массе.

В: отношение объема воздуха, циркулирующего через основную трубу Vц к количеству эжектирующего воздуха Vэж.

С: отношение объема эжектирующего воздуха Vэж к объему воздуха, циркулирующего через основную трубу Vц.

1. Парциальное давление атмосферного воздуха рассчитывается по формуле А: =р/рп В: рпп=RпТ С: ра=рв+рп 2. Относительная влажность воздуха (степень насыщенности) А: отношение давления к температуре.

В: отношение парциального давления пара в воздухе к давлению насыщения пара при данной температуре.

С: отношение массы пара к его объему.

3. Технологические цели тепловой обработки древесины А: снижение усилий и улучшения качества резания древесины; создание возможности изменения формы деталей или заготовок под действием механических усилий; ускорение процессов склеивания вследствие интенсификации отверждения и высыхания клеевых веществ, нанесенных на древесину.

В: предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей; предохранение от загнивания; уменьшение массы при одновременном повышении прочности; улучшение качества склеивания и отделки.

С: снижение влажности; повышение степени сухости; изменение размеров деталей.

4. Консервирование… А: снижение усилий и улучшения качества резания древесины; создание возможности изменения формы деталей или заготовок; ускорение процессов склеивания.

В: предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей; предохранение от загнивания; уменьшение массы при одновременном повышении прочности; улучшение качества склеивания и отделки.

С: обработка древесины, на длительное время повышающая ее стойкость к дереворазрушающими грибами и насекомыми.

5. Что понимают под разбуханием древесины?

А: отношение массы воды в древесине к массе древесины В: уменьшение линейных размеров или объема древесины, наблюдаемое при повышении влажности.

С: увеличение размеров или объема при повышении влажности.

6. Что относится к электрическим свойствам древесины, на что они влияют?

А: электропроводность, диэлектрическая проницаемость.

В: коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость.

С: влажность, парциальное давление, температура.

7. Какие критерии подобия характеризуют нестационарный теплообмен?

А: критерии Рейнольдса (Re) и Фурье (Fo).

В: критерии Био (Bi) и Фурье (Fo).

С: критерии Био (Bi) и Фруда (Fr).

8. Как выглядит диаграмма равновесной влажности древесины?

9. В каких производствах применяют такой вид тепловой обработки как пропаривание?

А: в производстве минеральных удобрений, кормовых дрожжей.

В: в спичечной промышленности, в производстве строганного шпона, в производстве изделий из древесины.

С: в химической промышленности.

10. Что называется режимом сушки древесины?

А: расписание состояния сушильного агента в процессе сушки.

В: интенсивность испарения влаги в воздухе данного состяния.

С: условия проведения сушильного процесса.

11. Группы конвективных сушилок по характеру сушильного агента?

А: камерные, роликовые, пневматические, барабанные, ленточные сушилки.

В: сушилки с однократной и многократной циркуляцией.

С: сушилки воздушные, газовые, на перегретом паре.

12. Какими показателями характеризуется экономичность работы сушильных установок?

А: минимальный расход тепла на проведение процесса.

В: минимальная потребляемая мощность.

С: максимальная производительность по удаляемой влаге.

13. Калорифером называют.....

А: устройство, отводящее конденсат.

В: устройство для монтажа оборудования.

С: теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты от теплоносителя к сушильному агенту.

14. Что относится к запорно-регулировочным устройствам?

А: осевые и центробежные вентиляторы.

В: паровые вентили, обратные клапаны, грязевики, водоотделители, редукционные клапаны, манометры.

С: конденсатоотводчики, паропроводы, топки.

15. Какие типы вентиляторов используются в сушильных установках?

А: центробежные, осевые.

В: вихревые, пульсационные, поршневые.

С: гидростатические, термостатические и термодинамические.

16. Какими параметрами характеризуется работа вентиляторов?

А: давление, температура, плотность.

В: полное давление, производительность, частота вращения рабочего колеса, окружная скорость колеса, КПД, мощность.

С: высота, ширина, длина.

17. Назначение эжекторных установок?

А: для осуществления циркуляции сушильного агента В: для транспортирования воздуха.

С: для транспортирования жидкости.

18. Коэффициент теплопроводности характеризует… А: суммарным теплосодержанием собственно воздуха и находящегося в нем водяного пара.

В: количество теплоты, необходимой для нагревания единицы массы материала на 1 К (или на 1 °С).

С: количество теплоты, проходящей в 1 с через плоскую стенку площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температуры на противоположных сторонах стенки в 1 °С.

Оценка "отлично" выставляется студенту за:

а) глубокое усвоение программного материала по всем разделам курса, изложение его на высоком научно-техническом уровне.

б) ознакомление с дополнительной литературой и передовыми научно-техническими достижениями в области производства пищевой продукции;

в) умение творчески подтвердить теоретические положения процессов и расчета аппаратов соответствующими примерами, умелое применение теоретических знаний при решении практических задач.

Оценка "хорошо" выставляется студенту за:

а) полное усвоение программного материала в объеме обязательной литературы по курсу;

б) владение терминологией и символикой изучаемой дисциплины при изложении материала:

в) умение увязывать теоретические знания с решением практических задач;

г) наличие не искажающих существа ответа погрешностей и пробелов при изложении материала.

Оценка "удовлетворительно" выставляется студенту за:

а) знание основных теоретических и практических вопросов программного материала;

б) допущение незначительных ошибок и неточностей, нарушение логической последовательности изложения материала, недостаточную аргументацию теоретических положений.

Оценка "неудовлетворительно" выставляется студенту за:

а) существенные пробелы в знаниях основного программного материала.

б) недостаточный объем знаний по дисциплине для дальнейшей учебы и профессиональной деятельности.

СБОРНИК ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Подготовка контрольных образцов влажности и определения начальной влажности Цели работы:

1. Выбор начальной ступени режима сушки.

2. Периодический процесс сушки в сушильной камере.

Задачи работы:

1. Проведение камерной сушки пиломатериалов;

2. Подготовка контрольных образцов влажности и определение начальной влажности пиломатериалов;

3. Выбор режима сушки.

Обеспечивающие средства:

- измерительные инструменты (рулетка – 2 м, метр складной) - весы технические (точность – 0,01 г) - весы торговые циферблатные (точность – 5г) - электровлагомер – ЭВ – 2К - сушильный шкаф (термостат №3 или шкаф СНОЛ) - настольный круглопильный станок (или настольный ленточный станок).

Задание: образец (или заготовку) выпиливают на расстоянии не менее 0,3 м от торца по схеме вырезки секций и образцов влажности; торцы образцов покрывают масляной краской (или каким либо другим влагоизоляционным материалом); устанавливают расписание состояния сушильного агента (температура и влажность), координированное по состоянию материала или по времени.

Требования к отчету: итоги лабораторной работы представить в виде схемы вырезки данного сортимента древесины и образцов влажности; установив категорию режима сушки характеристику материала (для низкотемпературного или высокотемпературного процесса) выбрать номер режима сушки.

Контрольные вопросы:

10. Почему при выпиловке секций влажности отступают от торца не менее 0,3 м?

11. Для чего нужны секции влажности?

12. Как определить, достигла ли секция влажности абсолютно сухого состояния?

13. В каких пределах может изменяться температура в термостате при сушке секций?

14. Какова конечная цель подготовки образца влажности?

15. Как часто и с какой целью определяют текущую влажность штабеля?

16. Зачем торцы образца влажности замазывают краской?

17. Какова точность определения текущей влажности штабеля с помощью контрольных образцов?

18. Что называется режимом сушки?

19. Понятие оптимального режима сушки и правила его выбора?

20. Как влияют на жесткость режима сушки порода и толщина пиломатериала?

21. Какой фактор определяет категорию режима сушки?

Из отобранной для определения влажности сортимента древесины на расстоянии не менее 0,3 м от торца отрезают пробу (секцию влажности) толщиной (размер вдоль волокон) 8 – 12 мм. Секцию сразу очищают от заусенцев ( бумагой или ножом), маркируют и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г – Gн. Затем секцию помещают в термостат (сушильный шкаф), где при температуре t = 105 ± 2С высушивают до постоянной массы – Gсух, что свидетельствует о полном удалении из нее влаги. Для чего необходимо провести два повторных взвешивания с интервалом 30 мин. И установить разницу показаний не более 0,02 г. Время выдержки в термостате зависит от многих факторов (породы, толщины секции, начальной влажности) и может изменяться от 2 до 10 часов. Влажность секции определяют по формуле:

где Wн – начальная влажность секции, %; Gн – начальный вес секции, кг; Gсух – высушенный вес секции, кг.

Число контрольных сортиментов и выпиливаемых из них секций зависит от объема партии, и требуют надежности контроля. В то же время этот способ является в настоящее время единственно возможным при определении высокой Wн > 60 % начальной влажности пиломатериалов с достаточной точностью.

Недостатками этого способа являются:

- возможность определять с высокой точностью (до 0,2 %) лишь локальную влажность образца.

- сравнительно большая длительность определения Gсух.

Для устранения второго недостатка иногда используют экспресс – метод определения Gсух. Его отличие от выше описанного состоит в том, что температура в термостате должна быть 120С, а взвешивание секции для определения Gсух производят один раз после двухчасовой выдержки. Экспресс – метод используют в тех случаях, когда не требуется высокой точности определения Wн (например, в учебно – лабораторном практикуме).

Ориентировочные значения начальной влажности пиломатериалов можно определить с помощью кондуктометрического электровлагомера.

Контрольные образцы влажности представляют собой отрезки досок не менее 1 м, закладывается в сушильный штабель. По ним определяют текущую влажность штабеля в процессе сушки.

Контрольный образец выпиливают из доски, наиболее характерной для партии материала загружаемого в сушилку, согласно схеме, рис. 1. Рис. 1.1. Схема вырезки секций и образцов влажности Сразу после выпиловки образец и секции маркируют, очищают от заусенцев и взвешивают: первый на весах с точностью до 5 г, а вторые на технических весах до 0,01 г.

Торцы образцов предварительно покрывают масляной краской /или иным влагоизоляционным слоем/. После этого образец можно закладывать в штабель, в специально подготовленное для него место.

Начальную влажность образца Wн определяют по двум секциям /как среднюю из влажности обоих секций по методике, приведенной выше/.

Зная начальный вес образца Gн и его влажность, по формуле (1.1) определить вес образца в абсолютно сухом состоянии:

Определения Gсух расчетным путем завершают подготовку контрольного образца влажности. Все полученные данные о секциях и образце заносят в форму бланка лабораторной работы.

Для определения текущей влажности образца Wтек, а, следовательно, и всего штабеля, надо взять его из штабеля, взвесить (определить Gтек) и положить на прежнее место в штабель, а влажность рассчитать по выражению:

Примечание: По указанию преподавателя число отпиливаемых секций может быть увеличено, например, по одной на каждого студента бригады. Тогда Wн образца определяется как среднее по всем секциям.

Режимом сушки называется процесс состояния сушильного агента (сочетания tc и или tс и tм), координированное по состоянию материала или по времени. Все действующие в настоящее время режимы сушки координированы по влажности древесины.

Оптимальным называется режим сушки, обеспечивающий получение материала требуемого качества при минимальной продолжительности процесса.

Структура режима сушки определяется типом сушильной камеры. В противоточных камерах непрерывного действия применяют режимы, характеризующихся стационарным состоянием сушильного агента во времени. В камерах периодического действия и непрерывного действия с позонной поперечной циркуляцией используют режимы со ступенчатым изменением параметров сушильного агента во времени.

В данной лабораторной работе используется камера второго типа.

Для камер второго типа различают четыре категории режимов сушки:

- форсированный - высокотемпературный Мягкие режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе ее прочности, цвета и состояния в ней смолы. Рекомендуются для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов российского потребления высших сортов.

Нормальные режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочности показателей древесины с возможными незначительными изменениями ее цвета, рекомендуются для сушки пиломатериалов Российского потребления до любой конечной влажности.

Форсированные режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором (до 20%)снижении прочности на скалывании и сопротивления раскалыванию с возможным потемнением древесины, рекомендуются для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

Высокотемпературные режимы обеспечивают бездефектную сушку при незначительном изменении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при заметном снижении прочности на скалывания и сопротивления раскалыванию с потемнением древесины, рекомендуются для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов целевого назначения для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

Мягкие, нормальные и форсированные режимы предусматривают использование в качестве сушильного агента влажного воздуха с температурой предела охлаждения tм > 100 С и регламентируют низкотемпературные процессы сушки.

Высокотемпературные режимы предусматривают использование в качестве сушильного агента перегретого пара атмосферного давления с температурой tс > 100 С и регламентируют высокотемпературные процессы сушки.

Все эти режимы стандартизированы (ГОСТ 9773 – 84). Стандарт предусматривает три группы режимов низкотемпературного процесса для пиломатериалов из древесины:

мягких хвойных пород (табл. 1.1) и лиственных пород (табл. 1.2, 1.3). Режимом определяется состояние сушильного агента на входе в штабель.

Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины Средняя влажность Параметры древесины режима Средняя влажность Параметры пиломатериалов из древесины осины, ольхи, липы, тополя Средняя влажность Параметры древесины, режима Выбор режима сушки зависит от трех основных факторов: породы, толщины и назначения материала, подлежащего сушке.

Первые два фактора устанавливаются студентом при подготовке контрольного образца. Назначение материала определяет преподаватель.

Руководящие технические материалы (РТМ) устанавливают четыре категории качества сушки в зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов I, II, III категории качества предусматривают сушку пиломатериалов до средней заданной конечной влажности, при этом они должны обеспечить:

I – категория – механическую обработку и сборку деталей для высокоточных изделий (точное машиностроение и приборостроение, модели, лыжи, клавишные инструменты и т.п.);

II – категория – механическую обработку и сборку деталей для ответственных изделий (мебельное производство, корпуса радио и телеаппаратура, клавишных инструментов, столярно-строительные изделия, пассажирское вагоно–, авто- и судостроение и т.п.);

III – категория – механическую обработку и сборку деталей для менее ответственных изделий (погонажные столярно – строительные изделия, товарное вагоностроение, грузовое автостроение, сельхозмашиностроение, рядовая тара и т.п.).

0 категория – предусматривает сушку пиломатериалов, в том числе экспортных, до транспортной влажности (16 – 20 %).

В табл. 1.4 приведены рекомендации по выбору категории и режима сушки пиломатериалов в зависимости от их назначения. Здесь же даны пределы изменения кондиционной /конечной/ влажности древесины по категориям качества. Конкретные значения средней конечной влажности зависят от конкретных условий эксплуатации изделий и определяются техническими условиями (ТУ) на изделия и продукцию, а в порядке выполнения лабораторной работы согласовываются с преподавателем.

Зная категорию режима сушки (М, Н, Ф или В) и характеристику материала студент должен с помощью табл. 1.1–1.3 (для низкотемпературного процесса) или табл.

1.5 (при высокотемпературном процессе) выбрать номер режима. Обозначение конкретного режима состоит из номера (арабской цифры для низкотемпературного процесса и прописных букв, а для высокотемпературного процесса – табл. 1.6 для выбора режима и табл. 1.5 для определения параметров режима (только номера – римские цифры). При этом арабская цифра характеризует группу толщин, буква – либо породу (или группу пород), либо категорию режима (М, Н или Ф). Например, нормальный режим сушки сосновых досок толщиной 50 мм обозначается 50 – Н (в соответствии с табл. 1.1), а форсированный режим сушки березовых досок толщиной 40 мм обозначается Б3 – Ф (с табл. 1.2).

При выборе режима сушки (РТМ) необходимо учитывать: режимы, регламентируемые табл. 1.1 и 1.2, предназначены для сушильных камер, обеспечивающих скорость циркуляции сушильного агента в штабеле от 1 до 2,5 м/с. При фактической скорости в штабеле ниже 1 м/с психрометрическую разность на первой и второй ступенях процесса увеличивают по сравнению с табличной на 1 С, а при фактической скорости выше 2,5 м/с уменьшают на 1 С.

Рекомендации по выбору категорий качества, режима сушки и конечной влажности Сушка до транспортной потребления Производство музыкальных инструментов, точное производство моделей, лыж, паркета и т.п.

Производство строительных изделий, грузовое пиломатериалы для тары и временных сооружений Номер режима Порода Сосна, пихта, ель Береза, осина В зависимости от назначения пиломатериалов сушку проводят:

до транспортной влажности – нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности, а в случаях, когда требуется сохранить естественный цвет древесины, – мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1 м/с;

до эксплуатационной влажности – нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности в случаях, когда предъявляются особо высокие требования к прочности древесины – мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции не менее 1 м/с, а в случаях, когда допустимо снижение прочности древесины – форсированными режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1, м/с.

Назначение режимов обработки и подсушки пиломатериалов Цели и задачи работы:

1. Назначение режима начальной обработки пиломатериалов;

2. Назначение режима влаготеплообработки (ВТО);

3. Подсушка материала.

Обеспечивающие средства:

- сушильная камера;

- теплообменник (калорифер);

- дутьевой вентилятор центробежного типа;

- психрометр;

- I – X диаграмма.

Задание: образец (или заготовку) – пиломатериал толщиной S1 от 16 до 75 мм; шириной S до 200 мм поместить в сушильную камеру; подать насыщенный влажный пар при включенных калорифере и вентиляторе и закрытых приточных и вытяжных насосах, назначают режим начальной обработки; продолжительность прогрева образца определяют расчетным путем (методика которого приведена ниже).

Назначение режима ВТО: для уменьшения остаточных деформаций, возникающих при сушке, проводят в среде при повышенной температуре с помощью водяного насыщенного пара или горячей воды.

Подсушку материала производят с одновременным охлаждением материала и выравнивания влажности по толщине образца. Продолжительность стадии увлажнения и подсушки устанавливается такой, чтобы у образца, по окончании обработки и выдержанной до выравнивания в ней влажности, зубцы имели относительную деформацию изгиба не более Требования к отчету: итоги лабораторной работы представить в виде снятия параметров начальной обработки по показаниям соответствующих приборов и записи их в отчетную таблицу – устанавливает продолжительность прогрева и влаготеплообработки.

Контрольные вопросы:

1.Какие факторы определяют назначение режима начальной обработки пиломатериалов?

2. Какова цель начальной обработки?

3. Какие параметры и как их назначают при режиме начальной обработки?

4. Когда и для чего проводят влаготеплообработку?

5. Правила назначения режима влаготеплообработки?

Отбирают образец пиломатериала данной породы и помещают в сушильную камеру.

Включают калорифер и центробежный вентилятор. Затем подают в сушильную камеру насыщенный водяной пар через увлажнительные трубы и закрытые приточные и вытяжные каналы. Режим начальной обработки определяется температурой среды tср, степенью насыщенности и продолжительностью процесса пр. Температуру среды tср назначают на – 8C (для мягких пород древесины) выше температуры начальной ступени режима сушки, но не выше 100C.

После достижения заданной температуры tпр поддерживают психрометрическую разность (характеризующую степень насыщенности на уровне t = 0,5 5 °C.

Найденные параметры агента обработки записывают в соответствующие графы таблицы.

Связь между t, и t = tc t м устанавливается с помощью психрометрической таблицы или с помощью психрометра, а также можно установить по I – X диаграмме.

Продолжительность начальной обработки зависит от многих факторов (породы, толщины и ширины образца, скорости и характера циркуляции агента обработки, тепловой мощности сушильной камеры и т.п.).

Согласно (РТМ) образец древесины прогревают до тех пор, пока разность между температурами на поверхности доски tп (при = 1, tп = tср) и в центре tц не достигнет 3 C, после чего переходят на начальную ступень режима сушки.

Продолжительность прогрева в часах определяют по формуле:

где исх - исходная продолжительность прогрева сосновых досок при tпр = 80 C, психрометрической разности t = 1C до температуры в центре tц = 77 C, влажности древесины Wн = 60%, ее начальной температуре t0 = –10 C и ширине штабеля 1,8 м; А1, А2, А3, А4 – коэффициенты, учитывающие соответственно, влияние начальной температуры древесины t0 (А1), температуры среды tср (А2), влажность древесины (А3), ее породу и ширину штабеля на время прогрева (А4).

Исходную продолжительность нагрева исх определяют в зависимости от толщины досок S1, их ширины S2 и скорости циркуляции агента обработки в штабеле по табл. 2. Коэффициент А1 находят в зависимости от t0 и tпр по таблице 2.2. Коэффициент А устанавливают по Wн и t0 по таблице 2.3. Коэффициент А3 принимают: для ели, кедра, тополя и осины – 0,9; сосны и ольхи – 1,0; березы – 1,15; бука, лиственницы, ясеня и дуба – 1,2. Коэффициент А4 принимают: при ширине штабеля В = 1,8 – 2,0 м равным 1; при В > 2 м, А4 = 1,15.

Таблица 2.1 – Исходная продолжительность исх (ч) начального прогрева пиломатериалов в сушильной камере пиломатериала пиломатериала Таблица 2.2 – Коэффициент А1 находят в зависимости от t0 и tп Начальная температура Таблица 2.3 – Коэффициент А2 в зависимости от Wн температура t0, C В камерах с пониженной тепловой мощностью общее время начальной обработки увеличивается на 15 – 20%. Найденное значение пр записывают в соответствующие графы таблицы.

Для снятия или уменьшения остаточных деформаций, возникающих в древесине при сушке, проводят обработку древесины в среде повышенной температуры и влажности, называемую влаготеплообработкой (ВТО). Для создания такой среды в сушильную камеру подают пар через увлажнительные трубы или распыленную горячую воду через специальные форсунки, при включенном калорифере, работающего вентилятора и закрытых приточных и вытяжных насосах.

ВТО подвергают материалы, высушиваемые до кондиционной влажности по I и II категориям качества сушки. Различают конечную и промежуточную ВТО. Конечную обработку проводят после достижения древесиной заданной конечной влажности для пиломатериалов всех толщин и пород. Обработку проводят в две стадии. На первой стадии температуру среды в камере поддерживают на 8 C выше температуры последней ступени режима сушки, но не более 100C. Психрометрическую разность устанавливают равной 0,5 – 1,0 C. Если тепловая мощность камеры недостаточна, то допускается ВТО при температуре последней ступени режима сушки.

Ориентировочная общая продолжительность первой стадии ВТО в зависимости от породы и толщины пиломатериалов приведен6а в табл. 2.4.

Таблица 2.4 – Продолжительность первой стадии влаготеплообработки в зависимости от породы и толщины пиломатериалов Толщина пиломатериалов, Для пиломатериалов повышенной толщины и плотности древесины (в табл. 2. отмечены звездочкой), в которых могут появиться внутренние трещины, проводят промежуточную ВТО. Ее проводят при переходе со второй ступени на третью при низкотемпературных процессах или с первой на вторую – при высокотемпературных.

Продолжительность промежуточной обработки составляет 30% от указанной в табл.2.4.

Необходимая продолжительность ВТО зависит от многих факторов (жесткости назначенного режима сушки, правильности его выполнения, герметичности камер и др.), поэтому приведенные в табл.2.4 рекомендации являются ориентировочными.

Проведение первой стадии конечной ВТО вызывает значительное увеличение влажности поверхностных и некоторое повышение (обычно на 3 – 4%) средней влажности пиломатериала. На второй стадии постепенно снижают температуру в камере до 40C: для пиломатериалов из древесины мягких хвойных пород со скоростью 5–13 C/ч, а для пиломатериалов из древесины других пород – 3–10 C/ч. При этом, чем толще пиломатериалы, тем меньше скорость охлаждения. Одновременно с охлаждением материала происходит его подсушка и выравнивание влажности по толщине.

Продолжительность стадии увлажнения и подсушки устанавливается такой, чтобы у секции, выпиленной из контрольного образца по окончании обработки и выдержанной до выравнивания в ней влажности с тем, чтобы зубцы имели относительную деформацию изгиба не более 2%.

Определение продолжительности и построения графика цикла камерной сушки Цели и задачи работы:

- графоаналитическим методом определить время, необходимое на сушку пиломатериалов;

- табличным методом произвести цикл камерной сушки.

Обеспечивающие средства:

- диаграммы и номограммы для расчета соответствующих параметров процесса сушки;

- расчетные формулы для расчета продолжительности процесса сушки.

Задание: произвести расчет низкотемпературного процесса сушки для заданного сортимента древесины; построить график цикла сушки.

Требования к отчету: итоги лабораторной работы представить в виде расчета продолжительности сушки для низкотемпературного процесса расчетным путем и с помощью табличного метода. Построить график процесса сушки по рассчитанным параметрам.

Контрольные вопросы:

1.Почему продолжительность процесса сушки невозможно установить экспериментальным путем?

6. От чего зависит продолжительность процесса сушки в I ступени?

7.От чего зависит продолжительность процесса сушки во II и III ступени?

8.Что определяет исх в формуле для вычисления продолжительности процесса сушки по табличному методу?

В связи с невозможностью определения продолжительности сушки пиломатериалов по выбранному режиму экспериментальным путем не представляется возможным в связи с большой ее длительностью и ограниченным временем лабораторной работы, а также координирование режима сушки по влажности материала требует частого ее определения, что сопряжено с рядом трудностей, то процесс камерной сушки выполняется расчетным путем.

А. Низкотемпературный процесс.

Для расчета продолжительности сушки неограниченной пластины толщиной S до средней конечной влажности Wк при равномерно распределенной по толщине влажности Wн применяют формулу:

безразмерная влажность; Wу – устойчивая влажность.

Для расчета продолжительности сушки досок (двухмерное тело) при граничных условиях I рода (Bi ), формула (3.1) будет иметь вид:

где c – коэффициент, учитывающий двухмерность доски, зависящей от отношения S1 / S2, рис.3.1; с – коэффициент замедления сушки штабеля по сравнению с единичным сортиментом, зависящим от ширины штабеля h, скорости циркуляции агента сушки в штабеле и величины c Б, определяется по рис.3.2 и остается постоянным для всех ступеней; А4 – коэффициент, зависящий от характера циркуляции агента сушки. При реверсивной циркуляции Ац = 1,0, при нереверсивной – 1,1.

Множитель Б = / 1 6 можно определить по номограмме рис.3.3, зная температуру агента сушки tс, породу древесины и толщину высушиваемых пиломатериалов S1.

Рис. 3.2 Номограмма для определения коэффициента замедления сушки в штабеле с Рис. 3.3. Номограмма для определения множителя: Б = Рис. 3.4. Диаграмма равновесной влажности древесины Входящая в выражение (3.1) величина устойчивой влажности Wу = Wр (Wр – равновесная влажность) зависит от состояния агента сушки (t и ) и определяется по рис.3. При применении трехступенчатых режимов сушки формула (3.2) позволяет рассчитать длительность первой ступени, когда процесс сушки начинается при равномерном распределении влаги по толщине. Для расчета второй и третьей ступени, когда распределение влаги по толщине становится параболическим, применяют формулу:

Значения величин a 'i, Бi, Qi зависят от состояния агента сушки и определяются для каждой ступени по выше указанным рисункам. Для облегчения расчета множителя lg 1/Qi построен график, приведенный на рис.3. Продолжительность второй и третьей ступени сушки определяется последовательным применением формулы (3.3). Этот метод расчета продолжительности сушки получил название графоаналитический.

Б. Табличный метод Продолжительность цикла сушки /включая прогрев, ВТО и подсушку/ определяют по формуле:

где исх – исходная продолжительность собственно сушки и прогрева пиломатериалов заданной породы и размеров (S1 и S2) нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в камере с реверсивной циркуляцией средней интенсивности ( = 1 м/с;

определяется по табл. 3.1); Ар, Ац, Ав, Ак, АD - коэффициенты, учитывающие соответственно категорию режима сушки, интенсивность циркуляции, начальную и конечную влажность, качество сушки, длину материала на продолжительность цикла.

Для коэффициента Ар установлены следующие значения: мягкие режимы – Ар =1,7;

нормальные – 1; форсированные – 0,8.

Коэффициент Ац находят в зависимости от произведения исх Ар и скорости циркуляции сушильного агента по материалу из табл. 3.2. В тех случаях, когда неизвестна, для приближенных предварительных расчетов ее можно принимать следующей для камер в строительных ограждениях:

- с естественной циркуляцией – 0,2 м/с;

- с циркуляцией слабой интенсивности – 0,5 м/с;

- с циркуляцией средней интенсивности – 1 м/с;

- с циркуляцией повышенной интенсивности – 2 м/с, для сборно-металлических:

- с нереверсивной циркуляцией – 2 м/с;

- с реверсивной циркуляцией – 2,5 м/с.

Таблица 3.1 – Исходная продолжительность исх, ч, сушки пиломатериалов различных размеров, мм Коэффициент Ав, зависящий от начальной Wн и конечной Wк влажности, определяется по таблице 3.3. Коэффициент Aк, учитывающий продолжительность влаготеплообработки и кондиционирования древесины в камере, имеет следующие значения: I категория качества – 1,2; II категория – 1,15; III категория – 1,05; 0 категория – 1,0.

Коэффициент AD для заготовок находят в зависимости от отношения длины материала L к его толщине S1 по табл. 3. Если заданные для расчетов определяющие факторы имеют промежуточные, не указанные в табл. 3.1–3.4 значения, исходную продолжительность сушки и коэффициенты Ац и Ав находят по таблицам путем интерполяции.

Таблица 3.2 – Значения коэффициента Ац для камер с реверсивной циркуляцией Произведение Примечание: при нереверсивной циркуляции табличный коэффициент Ац умножается на 1,1.

Таблица 3.3 – Значения коэффициента Aв влажность, Таблица 3.4 – Значение коэффициента AD Отношение заготовок L к ее толщине S Задание 1. Определить продолжительность сушки березовых необрезных досок толщиной S1 = 40 мм от начальной влажности Wн = 80% до конечной влажности Wк = 8% по нормальному режиму (Б3 – Н) в камере с реверсивной циркуляцией (А4=1,0) при скорости движения воздуха вдоль материала = 1,5 м/с и ширине штабеля h = 1,8 м.

Для расчета продолжительности первой ступени (от 80 до 35 %) воспользуемся формулой (3.2), а второй и третьей ступеней – формулой (3.3). Параметры агента сушки определим по табл. 3.3. Так как по условию задачи материал необрезной, принимаем c =1,0, рис.3.1. результаты расчетов с использованием графиков рис.3.2 – 3.5 сведены в табл.3. Таблица 3.5 – Результаты расчетов Для расчета общей продолжительности сушильного агента необходимо знать категорию качества сушки.

Задание 2. Определить продолжительность сушильного агента по условию задания 1, если высушенный материал должен соответствовать II категории качества. Результаты расчеты с помощью табл. 3.1 – 3.4 дают следующий результат:

На основании таблиц форм II и III строят график полного цикла процесса, включающего начальную обработку, собственно сушку, конечную влаготеплообработку и подсушку материала после влаготеплообработки. На графике строят зависимости tc = f ( ), = ( ) и W = ( ) в одном масштабе времени. Масштаб остальных величин выбирают так, чтобы линии tc и не пересекались. Построенный график дает наглядное представление о порядке и характере протекания цикла камерной сушки пиломатериалов.

На рис. 3.6 построен график процесса собственно сушки по даны табл. 3.5.

Рис. 3.6 График процесса сушки, построенный по данным табл.3.