Вся электронная библиотека >>>

 Сушка и защита древесины >>>

 

 

Сушка и защита древесины


Раздел: Учебники

 

 

§ 9. Равновесная влажность древесины

 

 

Влага свободная и гигроскопическая. Основным свойством высушиваемой древесины является ее гигроскопичность — способность в полусухом состоянии увлажняться во влажном воздухе, поглощая из него влагу, и отдавать влагу в сухой воздух, т. е. дополнительно высыхать. Таким свойством обладают многие вещества, например поваренная соль, в открытом виде набухающая во влажную погоду, сухие растения, хлебные сухари, высушенные овощи, фрукты, недубленая кожа и т. п., находящиеся в гигроскопическом (полусухом) состоянии.

Влагу в древесине различают свободную (влага выше 30%), находящуюся в полостях клеток и в капиллярах, испаряющуюся при сушке в первую очередь, и влагу гигроскопическую или связанную (молекулярными силами). Связанная влага находится в стенках клеток, между мицеллами, т. е. невидимыми в микроскоп молекулярными цепочками.

Количество гигроскопической влаги в древесине при ее сушке составляет от 30 % до нуля влажности. Граничное значение (30%) между этими разными видами влаги называется пределом гигроскопичности и обозначается шпг- При нагревании древесины величина шпг заметно снижается (до 20% при 100 °С), т. е. часть гигроскопической влаги превращается в свободную. Наоборот, при охлаждении нагретой влажной древесины количество гигроскопической влаги увеличивается до 30 % за счет свободной.

Дополнительная, дифференциальная, теплота набухания. Для испарения 1 кг связанной влаги требуется затратить тепла больше, чем для испарения 1 кг свободной влаги (воды). Теплота, необходимая для отрыва молекул влаги от вещества древесины, возрастает с уменьшением влажности по логарифмической зависимости. При температуре 50 °С теплота набухания (на 1 кг влаги) в зависимости от влажности следующая. Влажность древесины. Следовательно, в диапазоне низкой влажности древесины (например, на поверхности высушиваемых досок она составляет 1...2°/о, при сушке древесных частиц в производстве стружечных плит до 1 % влажности и т. п.) необходимо дополнительно затратить примерно 7з тепла, расходуемого на испарение свободной влаги (около 2500 кДж/кг).

 


 

Понятие о равновесной влажности древесины. В комнатных условиях можно провести следующий опыт. На чашку технических весов положить рыхлый пучок влажной древесной стружки (от фуганка), уравновесив ее гирьками, а на чашку других весов очень сухую стружку. Периодическим взвешиванием обеих проб будет установлено, что сырая древесина заметно высыхает ( 17, а, кривая 1, десорбция — сушка) до постоянной (устойчивой) массы, а очень сухая — постепенно увлажнится (кривая 2, сорбция — поглощение влаги) до своей постоянной массы.

Аналогичный опыт можно провести в комнате с более сухим воздухом. При этом будут получены такие же кривые: десорбции 4 и сорбции 5. В обоих опытах в правой части графика, т. е. с течением времени, эти линии превращаются в горизонтали. Промежуточные прямые 3 и 6 будут показывать равновесную влажность древесины во влажном 3 ив сухом 6 воздухе. При этом температура древесины будет равна постоянной температуре окружаюшего ее воздуха.

Расстояние 7 между двумя параллельными прямыми в правой части  17, а показывает гистерезис сорбции — десорбции, т. е. разность устойчивых влажностей, получаемых при сушке и увлажнении древесины. Следовательно, процессы сушки и увлажнения образца древесины не вполне обратимы. Для нетолстых сортиментов в деревообработке величина этого гистерезиса невелика (менее 1 % влажности), и ею на практике пренебрегают.

Состояние равновесной влажности древесины возникает не с самим воздухом, а с находящимся в нем паром (t и р„ или t и ф и др.); воздух может быть заменен другим газом или может отсутствовать. В результате длительного выдерживания древесины в нагретом состоянии (выше 80 °С) ее равновесная влажность снижается. Она меньше у смолистой и очень плотной древесины, но мало зависит от древесной породы, возраста, частей ствола дерева и т. п.

Диаграммы равновесной влажности древесины. Известно несколько диаграмм равновесной влажности шр древесины. Применительно к управлению и контролю процесса сушки пиломатериалов в производственных условиях желательно иметь

отсчитывалась бы непосредственно по показанию психрометра без потребности в каких- либо дополнительных диаграммах или таблицах параметров воздуха. Такая диаграмма показана на  18, а. На оси ординат нанесена температура t воздуха, а на оси абсцисс — искомая равновесная влажность древесины шр. Кривые линии обозначают психрометрическую разность At. Тонкие линии, близкие к вертикалям, показывают насыщенность пара ф в воздухе.

Преимущество диаграммы по сравнению с существующими в том, что достигается более простой метод определения шр — непосредственно по замеренным в камере параметрам воздуха t и At (находится на диаграмме точка А и затем на оси абсцисс отсчитывается шр). Кроме того, получается повышенная точность отсчета wp при малых значениях At. Это существенно при сушке растрескивающихся материалов в первой стадии процесса, когда рекомендуется применять лабораторные термометры с точностью деления идеалы 0,1°. Возможно определение по этой же диаграмме значений ф; удобно выбирать по ней параметры влаготеплообработки (на вертикалях при заданной o>p=const); также можно надежно пользоваться областью с температурами 100...125 °С, необходимыми для анализа процесса сушки частиц древесины е производстве ДСтП.

На  18,6 приведена ранее предложенная диаграмма для определения wp с осями координат t и At. Она дает наглядное представление об изменениях wp при контролируемых в сушильных установках параметрах воздуха t и At. Эта диаграмма уже нашла широкое производственное применение. На оси абсцисс здесь отложен потенциал сушки — основной режимный параметр. Она удобна для практического использования, особенно при больших значениях At воздуха, т. е. малых величинах wp, не нуждается также в дополнительных психрометрических таблицах. Таким образом, координаты первой диаграммы Wp отображают параметры древесины, а второй — воздуха.

Особенности параметра равновесная влажность древесины. Отмечается актуальность учета параметра шр в лесосушильной технологии и технике с применением новых диаграмм wp (статика сушки). Параметр шр, характеризующий степень гигроскопичности древесины (30 — wp), оказывает решающее влияние на эффективность работы специалистов в следующих производственных условиях:

при оценке качества сушки древесины по конечной ее влажности применительно к метеорологическим условиям последующей эксплуатации изделий;

при установлении расхода тепла на высушивание древесины с пониженной конечной влажностью, когда требуется значительный дополнительный расход тепла на отрыв молекул воды от достаточно сухой древесины;

при управлении сушильным процессом, в том числе на конечной его ступени;

при исследованиях усушки и усадки древесины; при изучении проблемы снижения самой гигроскопичности древесины и в других процессах.

Изучение этого базисного параметра существенно для лесо- технолога так же, как и ознакомление с термодинамикой сушки (процессы на /е?-диаграмме) и реологией сушки (развитие остаточных деформаций в высушиваемой древесине).

Пример. Отсчитано по сухому термометру 60 °С, а по мокрому 50 °С, т. е. Д/= 10°, требуется найти равновесную влажность От цифры 60 (см.  18, а) на оси ординат перемещаются по горизонтали до кривой А/= 10° (точка Л), затем, опускаясь по вертикали вниз, находят на оси абсцисс искомую равновесную влажность древесины 9 %. На пунктирной линии, проходящей через точку А, одновременно находят (р=0,6. Тот же результат будет получен для точки А

Расчетные формулы. При отсутствии диаграммы равновесную влажность древесины в диапазонах ее влажностей 5 ... 25 % и температур 40... 80 °С можно определить по приближенной формуле шр= 115/(Д< + 4), где At — разность температур по психрометру.

Так, при разности температур по психрометру Д/=40—31=9 °С по этой формуле будет Юр = 115/13=8,8 %

Для деталей домостроения, мебели, музыкальных инструментов и т. п. равновесная влажность древесины в готовых изделиях при комнатной температуре наступает лишь через несколько месяцев их эксплуатации. При этом в зимнее время воздух в жилых помещениях с центральным отоплением будет более сухим, поэтому равновесная влажность древесины будет ниже, чем в летнее время.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Сушка и защита древесины. Учебник для техникумов

 

Смотрите также:

 

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ — влажность и плотность древесины, влаго...

Одно из таких свойств — влажность. Под абсолютной влажностью древесины следует понимать выраженное в процентах отношение массы влаги...

 

породы древесины. влажности древесины Сопротивление резанию...

При резании древесины влажностью выше точки насыщения волокон свободная влага действует как смазка на кон- П1МИЫХ поверхностях резца.

 

...На свойства древесины большое влияние оказывает влажность

Влажная древесина отдает влагу окруЖ310' щему воздуху, а сухая поглощает ее. Поскольку влажность воздуха не постоянна, влажность древесины также...

 

Физические и механические свойства древесины....

Каждому сочетанию влажности воздуха и его температуры соответствует определенная гигроскопическая влажность древесины данной породы.

 

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ. Стройматериалы

Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружающего воздуха (относительная влажность и температура) существует зависимость...

 

Высушивание сушка древесины, термогигрометр

Какая номинальная влажность древесины соответствует микроклимату помещения, можно установить с помощью термогигрометра для помещений.

 

древесина попадает в руки мастера-древодела, и содержащаяся...

Обычно для художественных и столярных работ применяется древесина, имеющая влажность 8—12%, а для плотницких — 12—18%.

 

Древесина и древесные материалы. Сушка и обработка древесины. Шпон...

К физическим свойствам древесины относятся свойства, определяющие внешний вид древесины, — текстура, цвет, блеск; влажность древесины и свойства...

 

Древесные стройматериалы и изделия. Структура и свойства древесины....

Следовательно, большую часть объема древесины занимают поры. Влажность древесины существенно влияет на ее физические и механические свойства...

 

Сушка древесины

Свойства древесины, имеющие значение при ее сушке. § 6. Влага в древесине.
§ 8. Гигроскопичность древесины. Равновесная влажность.