Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: VI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 18 ноября 2012 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Материаловедение

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Пигина Д.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ ПРИ КОНВЕКТИВНО–АТМОСФЕРНОЙ СУШКЕ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. VI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6. URL: https://sibac.info//archive/technic/6.pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ ПРИ КОНВЕКТИВНО–АТМОСФЕРНОЙ СУШКЕ

Пигина Дарья Андреевна

студент 5 курса, кафедра дизайна и технологии художественной обработки материалов САФУ, г. Архангельск

Галашев Александр Николаевич

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент кафедры дизайна и художественной обработки материалов САФУ, г. Архангельск


 


Влажность древесины в значительной степени определяет свойства и возможности применения пиломатериалов, получаемых в результате механической обработки стволовой древесины. В связи с этим, одной из операций технологического процесса переработки пиломатериалов является сушка. На промышленных предприятиях, где перерабатываются значительные объемы древесины, преимущественно применяется конвективно-тепловой (камерный) способ сушки. При небольших объемах, в отсутствии сушильных камер, пиломатериалы подвергаются атмосферной сушке.


Исследования и их результаты, представленные в данной работе, были выполнены в реальных условиях действующих учебно-производственных мастерских Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова в рамках практических занятий по учебной дисциплине «Основы научных исследований», предусмотренных учебным планом специальности «Технология и предпринимательство».


В названном подразделении САФУ осуществляется индивидуальное и мелкосерийное производство мебели и сувениров, а так же деталей столярных изделий из древесины. Весной 2012 года в мастерские, в качестве сырья, поступила партия необрезных пиломатериалов. В результате удаления обзола на круглопильном станке Ц6-2 были получены обрезные пиломатериалы. Измерения показали, что влажность досок превышает значение транспортной влажности (20—20 %) и их использование в таком состоянии неминуемо приведет к снижению качества продукции в виде коробления, растрескивания и т. п. Поэтому было принято решение о размещении пиломатериалов на высушивание непосредственно в цехе станочной обработки.


Целью проводимого исследования являлось установление характера изменения влажности древесины пиломатериалов, получение аналитических зависимостей процесса сушки и выработки практических рекомендаций по определению сроков сушки.


Объектом исследования, как уже отмечалось ранее, являлись обрезные пиломатериалы из древесины осины и березы, длиной 5 м, шириной от 220 до 250 мм, толщиной 532 мм. Доски были уложены в два отдельно сформированных контрольных пакета по 25 штук в каждом, с разделением междурядными прокладками из реек ЛДСП толщиной 20 мм.


Пакеты размещались в отапливаемом помещении цеха, температура воздуха в течении всего периода наблюдений находилась в пределах от +19 до +21о С, относительная влажность воздуха — от 43 до 52 %.


Измерение влажности осуществлялась при помощи электронного игольчатого измерителя влажности «GANN Compact» с точностью до 0,1 %. Влажность измерялась в трех точках на продольной оси пласти и в пяти точках кромки доски, расположенных уступом. Схема размещения контрольных точек по поверхности досок представлена на рисунке 1. Полученные значения влажности фиксировались в журнале наблюдений с последующей обработкой (отбрасывание ошибочных, определение среднего) отдельно по пласти и кромке.


 

Рисунок 1. Схема расположения точек замера влажности


 


Первоначально контролю подвергались все доски пакетов, но затем, для снижения трудоемкости обработки экспериментальных данных и учитывая, что характер изменения влажности зависит от расположения досок в пакете, было принято решение о проведении контроля девяти досок в пакете: четыре на внешней поверхности, четыре в средней зоне пакете и одна в центре. Схема расположения досок с контролируемой влажностью (обозначены знаком «+») представлена на рисунке 2.


 

Рисунок 2. Схема размещения контрольных досок в пакете

 


Формирование пакетов и первые измерения были выполнены 4 апреля. Последующие измерения проводились 12 и 25 апреля, 22 мая. Таким образом, общая продолжительность эксперимента состояла из трех периодов различной величины. Это обусловлено рядом объективных обстоятельств, связанных с учебным расписанием и режимом работы мастерских.


Целью сушки исследуемых пиломатериалов являлось снижение их влажности до значений, предусмотренных нормативным документом [2], то есть в пределах от 8 до 12 % в зависимости от вида производимых заготовок. Результаты наблюдений представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влажность пиломатериалов W, %

 


№ доски


Среднее значение по пласти


Среднее значение по кромке


4.04


16.04


25.04


22.05


4.04


16.04


25.04


22.05


Осина


1


22,7


20,2


18,6


13,1


27,5


16,5


14,8


10,0


5


25,2


18,9


16,5


11,7


26,8


15,1


12,5


9,4


7


17,4


14,7


13,1


9,9


21,3


13,7


12,2


8,3


9


17,2


13,8


12,6


10,5


23,5


14,5


12,5


10,8


13


20,7


18,4


17,5


14,6


25,2


16,3


14,1


10,9


17


18,3


16,8


15,6


11,5


19,3


13,5


12,7


9,9


19


21,4


19,8


17,9


13,0


25,7


15,3


14,6


10,4


21


21,9


20,0


18,0


13,7


26,4


17,4


14,8


9,6


25


21,2


18,6


17,5


13,5


26,8


17,6


15,6


11,3


Береза


1


18,8


15,5


14,4


11,7


24,1


13,9


12,0


9,3


5


18,5


16,7


15,7


11,9


23,1


14,9


12,8


8,6


7


18,1


14,8


13,9


9,9


18,9


13,1


12,2


9,7


9


18,8


17,3


16,9


14,6


23,7


14,5


13,8


9,8


13


15,1


13,4


12,8


11,5


19,2


12,5


12


9,3


17


14,9


14,6


13,1


9,6


17,3


11,7


11,0


7,8


19


14,9


13,4


12,4


10,6


18,7


11,9


10,8


9,4


21


17,1


13,8


13,1


9,6


22,4


13,3


12,6


8,6


25


18,3


15,7


13,8


11,2


22,1


13,4


12,7


8,5


 


Для того, чтобы повысить информативность и облегчить интерпретацию результатов исследования определялась скорость изменения контролируемого параметра. То есть определялась скорость снижения влажности древесины осины и березы отдельно по каждому периоду. Результаты расчета представлены в таблице 2.


Анализируя табличные значения можно сделать следующие выводы.


1.  В начале процесса сушки более интенсивная потеря влажности наблюдается по кромке досок. Во второй половине процесса скорости сушки пласти и кромки становятся практически одинаковыми.

Таблица 2.

Скорость изменения влажности V, % / сут

 


 доски


Среднее значение по пласти

за период


Среднее значение по кромке за период


1


2


3


1


2


3


Осина


1


0,21


0,18


0,2


0,92


0,19


0,18


5


0,52


0,27


0,2


0,97


0,29


0,12


7


0,23


0,18


0,1


0,63


0,17


0,15


9


0,28


0,13


0,1


0,75


0,22


0,07


13


0,19


0,10


0,1


0,74


0,24


0,12


17


0,13


0,13


0,2


0,48


0,09


0,11


19


0,13


0,21


0,2


0,87


0,07


0,16


21


0,16


0,22


0,2


0,75


0,29


0,20


25


0,22


0,12


0,2


0,77


0,22


0,16


Vср


0,23


0,17


0,15


0,76


0,20


0,14


Береза


1


0,28


0,12


0,10


0,85


0,21


0,10


5


0,15


0,11


0,15


0,68


0,24


0,16


7


0,28


0,10


0,16


0,49


0,10


0,09


9


0,13


0,04


0,09


0,77


0,08


0,15


13


0,14


0,07


0,05


0,56


0,06


0,11


17


0,03


0,17


0,13


0,46


0,08


0,12


19


0,13


0,11


0,07


0,56


0,13


0,05


21


0,28


0,07


0,13


0,76


0,08


0,15


25


0,21


0,21


0,10


0,73


0,08


0,16


Vср


0,18


0,11


0,11


0,65


0,12


0,12


 


2.  Чем выше влажность древесины, тем выше скорость ее изменения при конвективно-атмосферной сушке.


3.  Не смотря на то, что осина и береза относятся к одной сушильной группе древесных пород — второй [4, с. 176], влагоотдача у осины выше, чем у березы, очевидно, это связано с более высокой плотностью.


4.  За весь период наблюдения, требуемая величина влажности не была получена в центральной части пакета у березы (4 % от объема пакета) и центральной и нижней частей у осины (25 % от объема пакета). Можно предположить, что к концу всего периода сушки древесина достигла равновесной влажности, дальнейшее снижение стало невозможным при сложившихся условиях окружающей среды.


На заключительном этапе исследований проводилась аппроксимация зависимости влагосодержания древесины пиломатериалов от продолжительности сушки с целью получения уравнений регрессии с помощью программ пакета Mathcad [1]. Оказалось, что из рассмотренных линейного, параболического, логарифмического, степенного и экспоненциального, максимальным значением коэффициента детерминации R2 обладают экспоненциальные уравнения. Значения коэффициентов уравнения регрессии вида W=aebT и детерминации представлены в таблице 3. Последующая проверка адекватности [3] принятых зависимостей подтвердила их пригодность.

Таблица 3.

Параметры уравнений регрессии

 


Параметр


Осина


Береза


Пласть (Ряд 1)


Кромка (Ряд 2)


Пласть (Ряд 3)


Кромка (Ряд 4)


а


20,7


21,83


17,05


18,56


b


— 0,011


— 0,0178


— 0,009


— 0,0167


R2


1,0


0,89


0,99


0,88


 


На рисунке 3 представлены графические зависимости изменения влажности древесины осины и березы, построенные по уравнениям регрессии с параметрами таблицы 3.


Состояние пиломатериалов по окончании сушки к 22 мая позволило большую их часть использовать для переработки. Оставшаяся часть должна была быть оставлена до снижения влажности ниже 12 %. Стоит отметить, что на всех досках в контролируемых пакетах были замечены торцевые трещины длиной до 70 мм, крыловатость и коробление отсутствовали. Можно в дальнейшем рекомендовать изменять положение досок в пакете с тем, чтобы обеспечить равномерную сушку всего объема пиломатериалов.


 

Рисунок 3. Графическая зависимость влажности древесины от срока сушки

 


В заключении обращаем внимание на то, что полученные результаты исследований могут иметь применение с соблюдением тех же условий по параметрам древесных материалов и условий окружающей среды.


Методика, аналитические и графические зависимости могут быть использованы в дальнейших исследованиях и при практическом определении режимов сушки пиломатериалов в малообъемном производстве.


 

Список литературы:


1.Воскобойников Ю.Е. Регрессионный анализ данных в пакете Mathcad: учебное пособие. СПб.: Лань, 2011. — 224 с.


2.ГОСТ 7319-80. Пиломатериалы и заготовки лиственных пород. Атмосферная сушка и хранение. Введ. 01.01.81. — с поправк. и дополн. — М.: Изд-во стандартов, 1989. — 26 с.


3.Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки. М.: Лесная промышленность, 1984. — 232 с.


4.Справочник по лесопилению / под ред. Хасдана С.М. М.: Лесная промышленность, 1980. — 424 с.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

Комментарии (1)

# Иннокентий 24.11.2012 06:23
Интересная тема. Довольно широко раскрыта!

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.