автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования древесины

На правах рукописи

Ахметова Дина Анасовиа

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика 05.21.05 - Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2009

2 ¡.:Д:] 2003

003471750

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет».

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущая организация

- доктор технических наук P.P. Сафин

- доктор технических наук, профессор А.Я. Мутрисков

- доктор технических наук, профессор A.C. Торопов

- Волжско-Камский научно-исследовательский институт лесной промышленности (ВКНИИЛП)

Защита состоится «11» июня 2009 г. в 14.00 часов на заседании совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д 212.082.02 при Казанском государственном энергетическом университете по адресу: 420066, Казань, ул. Красносельская, д.51.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте КГЭУ \v\vw.KGEU. ги.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного энергетического университета.

Автореферат разослан «11» мая 2009 г.

Ученый секретарь совета Д212.082.02, доктор технических наук, профессор

ВВЕДЕНИЕ

Повышение энергетической эффективности деревообрабатывающих произ-одств и коэффициента использования древесины местных и привозных пород в астоящее время для России является одной из актуальных задач. Требуется энерго-берегающая технология переработки древесины, позволяющая пересмотреть во-росы использования древесины, в том числе низкосортной, для нужд деревянного омостроения и мебельного производства. Такой базовой инновационной энерго-берегающей технологией на сегодняшний день является термомодифицирование ревесины, поднимающее глубину переработки и продукцию из древесины на но-ый конкурентоспособный уровень.

Актуальность. Вследствие постепенного сужения возможных областей ис-ользования химически обработанной древесины и всё более ужесточающихся тре-ований к самим химическим составам, что, в частности, видно из запрета Евроко-иссией применять древесину, обработанную антисептиками, содержащими соли яжелых металлов, рынок потребления термообработанной древесины в последние ды постоянно расширяется, что также объясняется значительным улучшением ксплуатационных свойств древесины: повышается биологическая стойкость, сни-ается равновесная влажность, сокращается коэффициент разбухания древесины ри увлажнении, существенно уменьшается возможность проникновения воды в атериал, улучшаются декоративные свойства и т.д. Несмотря на ряд преимуществ анная технология модифицирования древесины в нашей стране не нашла широко-о применения вследствие высокой энергоемкости процесса, существенно увеличи-ающей себестоимость переработки древесины. Известные в настоящее время зару-ежные технологии в процессе термообработки для защиты материала от кислоро-а, а также подвода тепловой энергии используют перегретый водяной пар или идкую среду. Это, зачастую, приводит к быстрому износу дорогостоящего оборудования вследствие воздействия высокотемпературной агрессивной среды.

В то же время в деревообрабатывающем производстве широкое применение нашли вакуумно-кондуктивные сушильные камеры, возможность использования которых для термомодифицирования древесины до сих пор никем не была исследована. Использование вакуума позволяет не только избежать воспламенения древесины, произвести улов ценных летучих компонентов, удаляемых из неё в процессе воздействия высокой температуры, но и существенно снизить энергозатраты вследствие предотвращения тепловых потерь в окружающую среду, так же значительно интенсифицировать процесс. Кроме того, используемые в настоящее время технологии до сих пор не имеют расчетной базы, позволяющей получить оптимальные режимные параметры процесса, нет четких рекомендаций по выбору температурного режима и продолжительности обработки в зависимости от требуемых качеств готового продукта.

Таким образом, исследование процессов термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов и разработку конкурентоспособных отечественных энергосберегающих технологий и оборудования следует считать

актуальной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Работа выполнялась в рамках гранта Академии наук РТ для поддержки молодых ученых № 8-11/2008 (Г); в соответствии с национальным проектом «Доступное и комфортное жилье - гражданам России»; координационным планом НИР ВУЗов по процессам и аппаратам химических производств и кибернетике химико-технологических процессов.

Цель работы состоит в разработке энергосберегающей технологии вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины, создании метода расчета и рациональных температурных режимов, позволяющих получить готовый продукт с заданными свойствами.

В связи с этим, в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

■ анализ процессов, протекающих в древесине при её термомодифицировании;

■ разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования пиломатериалов в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов;

" разработка математической модели процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, включающая стадии досушки, непосредственной термообработки и охлаждения;

■ разработка алгоритма расчета и моделирование процессов с целью выявления рациональных, с позиций качества и энергозатрат, режимов термомодифицирования;

■ разработка компьютерной методики определения цветовой гаммы термодревесины в зависимости от температуры и продолжительности термообработки;

11 разработка экспериментальных установок для физического моделирования рассматриваемых процессов, а также исследования свойств термодревесины;

■ разработка аппаратурного оформления вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов;

■ промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна. Разработана энергосберегающая технология вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесных пиломатериалов, позволяющая снизить энергозатраты на более чем 30%. Создана математическая модель процесса вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, которая позволяет определить продолжительность стадий досушки, термообработки и охлаждения термодревесины, а также проследить за влиянием различных стадий процесса на качество готового продукта.

По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований, выявлены рациональные режимные параметры ведения процесса в зависимости от требуемых характеристик готового продукта.

Получена зависимость цветовой гаммы термомодифицированной древесины от температуры и продолжительности обработки.

Впервые исследованы закономерности методов осциллирующей сушки древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов, которые позволили сократить

энергозатраты на сушку твердых пород древесины на 26%. Разработаны и реализованы новые режимные параметры вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов.

Практическая ценность. Проведенные исследования позволили:

■ снизить энергетические затраты на проведение процесса термомодифицирования древесины;

■ выявить кинетические закономерности процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины;

■ разработать рекомендации по термомодифицированию древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов;

■ на базе полученных аналитических решений разработать и реализовать компьютерную инженерную методику определения цветовой гаммы термомодифи-цированной древесины в зависимости от входных параметров (температуры и продолжительности обработки);

■ разработать рекомендации по осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушке пиломатериалов из твердых пород древесины с целью сокращения энергозатрат на ведение процесса;

■ усовершенствовать существующие вакуумные сушильные камеры без существенных конструкторских доработок для возможности проведения в них термомодифицирования древесины.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании метода расчета и аппаратурного оформления вакуумно-кондуктивного способа термомодифицирования и осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов, направленных на снижение энергетических затрат при переработке ннзкосортной древесины.

Методика расчета и разработанный технологический регламент термомодифицирования пиломатериалов внедрены на ООО «Выбор».

Ряду предприятий представлена компьютерная инженерная методика определения цветовой гаммы термомодифицированной древесины в зависимости от входных параметров и документация на разработанную конструкцию установки для проведения вакуумно-кондуктивного способа термомодифицирования древесины.

Разработанные конструкции аппаратов приняты к серийному изготовлению предприятием ЗАО «Ферри Ватт». Разработанные экспериментальные установки, методики исследований и программные продукты внедрены в учебный процесс в рамках курса «Гидротермичсская обработка и консервирование древесины».

Автор защищает решение задачи, состоящей в разработке методов расчета процессов сушки и термомодифицирования древесины вакуумно-кондуктивным способом, и в использовании полученных результатов для создания высокоинтенсивных ресурсосберегающих технологий сушки и термомодифицирования, направленных на улучшение качества готового продукта, а именно:

■ энергосберегающую технологию вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины;

■ математическую модель термомодифицирования пиломатериалов вакуумно-кондуктивным способом;

■ результаты математического моделирования и экспериментальных исследований процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины;

■ компьютерную инженерную методику определения цветовой гаммы тер-момодифицированной древесины в зависимости от входных параметров;

■ конструктивные особенности установки для вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов в штабелях и результаты её внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных конференциях «Современные энергосберегающие технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2008» и «Актуальные проблемы развития лесного комплекса»; на Всероссийской конференции «Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология».

Личное участие автора состоит в выборе темы и разработке основных идей диссертации, а также в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. При непосредственном участии автора разработаны лабораторные установки, выполнены эксперименты и проведены промышленные испытания. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве статей.

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях и патент РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

На всех этаяах работы в качестве научного консультанта активное участие принимал д.т.н., профессор Сафин Р.Г.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель,исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе дан анализ современного состояния процесса термического модифицирования и термической переработки древесины, по литературным данным проведен анализ древесины как объекта тепловой обработки. Установлено, что производители до сих пор находятся практически на начальном этапе поиска рациональных технологий термомодифицирования, поскольку в каждой отдельной стране развит лишь один из способов термической переработки древесины. При этом наиболее передовым в этой области являются финские компании с технологией ТЬегтоууоос!. Основные мощности по производству термодревесины представлены именно таким оборудованием. Однако в процессе термообработки для защиты материала от кислорода, а также подвода тепловой энергии, по данной технологии используется перегретый водяной пар, что приводит к большим энергетическим затратам на перегрев пара и за счет теплопотерь в окружающую среду.

При этом один из наиболее распространенных способов теплоподвода - контактная технология — применительно к процессам термического модифицирования

древесины до сих пор исследователями апробирован не был. В то время как использование вакуумно-кондуктивной технологии позволяет не только избежать воспламенения древесины вследствие удаления кислорода воздуха из аппарата, но существенно сократить энергозатраты на ведение процесса за счет использования всей выработанной энергии только на прогрев материала и отсутствия потерь в окружающую среду. Однако в процессе анализа литературы было установлено, что существующая технология вакуумно-кондуктивной сушки с односторонним подводом тепла к материалу не удовлетворяет требованиям по качеству, вызывая неравномерность внутренних напряжений, поэтому актуальными являются исследования ваку-умно-кондуктивной сушки и тепловой обработки пиломатериалов с двусторонним еплоподводом.

Вследствие этого была поставлена задача разработать новую энергосберегающую технологию сушки и термомодифицирования древесины вакуумно-кондуктивным способом с двусторонним подводом тепловой энергии к материалу с целью возможности использования исследуемой технологии на существующих установках без существенных конструкторских доработок последних.

Во второй главе приводятся физическая картина и разработанная математическая модель процесса термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов.

При формировании штабеля пиломатериалы укладываются между двумя нагревательными элементами таким образом, чтобы подвод тепловой энергии осуществлялся одновременно к обеим пластям пиломатериала, обеспечивая симметричное распределение температуры и влажности древесины. При этом в качестве нагревательных элементов используются плиты, представляющие собой две перфорированные металлические пластины с установленными между ними электронагревательными элементами, обеспечивающими минимальную инерционность процесса.

Процесс термомодифицирования древесины можно представить как совокупность стадий прогрева, сушки, непосредственно термического модифицирования и охлаждения (рис. 1).

СО и р- досушка термомодифицирование охлаждение

о

с прогрев выдержка

12 ТЗ Т4 Тк Т

Рис 1. Схема ведения процесса термомодифицирования древесины.

Процесс начинается с прогрева высушиваемой древесины путем включения в работу нагревательных элементов. Процесс осуществляется при атмосферном давлении среды с целью минимизации удаления влаги из материала в процессе прогрева, что особенно важно в зимний период времени. При достижении древесиной заданной температуры начинается стадия сушки материала до абсолютно сухого состояния. При этом начальная влажность древесины, подвергающейся термомодифицированию, в зависимости от условий производства может быть различной: при наличии на предприятии конвективных сушильных камер целесообразна традиционная сушка пиломатериалов (в этом случае начальная влажность древесины, подготовленной к термическому модифицированию, составляет 7-12 %); при отсутствии возможности предварительной сторонней подсушки пиломатериалов — удаление влаги из древесины возможно непосредственно в вакуумно-кондуктивной камере. В конце процесса сушки, когда среднее влагосодержание пиломатериала снизится до 10-12 %, проводят досушку пиломатериала до абсолютно сухого состояния по традиционной вакуумно-кондуктивной технологии: осуществляют постоянный подвод тепловой энергии к материалу при одновременном разрежении в аппарате.

Процесс предварительного удаления влаги из термомодифицируемого пиломатериала является ответственной стадией, поскольку конечное качество термодерева будет определяться отсутствием дефектов (трещин, коробления и т.п.), возникающих на стадии сушки древесины.

Аналитический расчет процессов сушки и нагревания коллоидных капиллярно-пористых тел основывается на решении дифференциальных уравнений тепломассо-переноса. Для описания изменения во времени полей влажности и температуры по толщине материала воспользуемся уравнениями, предложенными A.B. Лыковым, в следующей форме:

5U dz '

Э2Ц Эх2

ЭТ, at

э2т

Т..

Эх

Эх2,

(1)

(2)

Начальные условия для решения представленных дифференциальных уравнений, характеризующие начало всего процесса

U(0;x) = U0, (3)

Т„(0;х) = Тм.0. (4)

Граничные условия для решения дифференциальных уравнений (1) и (2) могут быть записаны в следующем виде

j„oB-P-(Ppa.-p„)=°, (5)

Т„ (t; 0) = Тнагр . (6)

Повышение температуры древесины до 150 °С вызывает начало стадии термического распада. При этом начинается разложение наименее термостойких компонентов древесины с выделением реакционной воды, углекислоты, и некоторых других продуктов, изменяется химический и элементарный состав частицы. Стадия

(ачалыюго разложения древесины эндотермична, поэтому проводится при подводе епловой энергии. С целью предотвращения самопроизвольного возгорания древе-ины процесс термомодифицирования проводят в условиях вакуума, для этого в аботу включены конденсаторы для улова летучих компонентов и водокольцевой акуумный насос. Температура 260-270 °С определяет начало экзотермической ре-кции, что может привести к неконтролируемому разложению древесины, поэтому емпература нагревательных элементов не должна превышать 250 °С.

Окончание периода сушки сопровождается интенсивным прогревом и выдерж-ой материала при заданной температуре термомодифицирования. При этом проис-одит выделение из древесины легко летучих компонентов и их последующая кон-енсация в системе вакуумирования.

Поток парогазовой смеси с поверхности материала при термомодифицирова-ии определяется из выражения

j = (7)

л ПОв л Т-» '

Изменение давления и температуры парогазовой смеси над термомодифици-уемым пиломатериалом может быть определено решением следующих уравнений

€1Р *---

ёТ <к

(«Р-(Тм.по» -Т)+ссмР-],„

-р-

Пс,

У.

1£Г тл

(8)

Па

V..

с V Р-ц

СМ СБ '[Ч

После окончания процесса термомодифицирования древесину необходимо ишить способности самовозгораться. Для этого древесину необходимо охладить до 120 - 130 °С. Понижение температуры продукта осуществляется непосредственно в вакуумно-кондуктивной камере путем подачи водяного пара из парогенератора.

Количество пара, поступающего в камеру за бесконечно малый промежуток времени, может быть определено дифференцированием формулы Сен-Венана-Венцеля

<К = и'-

71 • <1

2к' |к' + 1

•р Р

гпг Л1

ц'-лт-(1Урпг-РП1

д/згк'(к'+1).

ёт +

(9)

ЙР Р.

Вследствие высокой температуры пиломатериала поступивший в камеру пар не конденсируется и полностью расходуется на создание паровой среды в аппарате. При этом давление в аппарате может быть определено по уравнению состояния

Менделеева-Клапейрона. Высокая температура поверхности термомодифицирован-ного пиломатериала вызывает перегрев водяного пара, поэтому для интенсификации данной стадии паровая среда должна охлаждаться путем включения в работу внутреннего конденсатора. Однако во избежание конденсации водяного пара на холодной поверхности конденсатора и, тем самым, понижения давления в аппарате, температура хладагента в конденсаторе должна быть равной температуре насыщения водяного пара при заданном давлении в аппарате. Таким образом, температура хладагента в конденсаторе может быть определена по уравнению Антуана.

Изменение температуры паровой среды на стадии охлаждения может быть определено по выражению

(ЗТ _ «Р• (Тм,п,. - Т)- Ккоя • Л^„„ • ^ л т * спУсв-Р.ц„

Для определения продолжительности стадии охлаждения термодревесины до заданного значения производится расчет процесса теплопереноса внутри материала с помощью дифференциального уравнения (2), граничным условием для решения которого в этом случае является выражение

ЭТ..

'•(т„пов-тп)=-л.м-

дх

(П)

х=0

Для расчета представленной математической модели процессов вакуумно-кондуктивной сушки и термомодифицирования пиломатериалов разработан алгоритм расчета, который состоит из блоков расчета процессов досушки, повышения температуры до заданного значения, термического модифицирования и охлаждения термодревесины, связанных между собой операторами управления. Расчет начинается с активации банка данных, содержащего массивы и функции теплофизических характеристик материала и среды, и ввода исходных данных, представляющих собой начальные условия процесса, параметры технологического оборудования и другие сведения, необходимые для расчета на ЭВМ.

В третьей главе представлено описание экспериментальной установки и методики проведения исследований, а также изложены результаты математического и физического моделирования процессов вакуумно-кондуктивной сушки и термомодифицирования пиломатериалов, приведены результаты экспериментальной проверки основных кинетических зависимостей, установлена адекватность разработанной модели реальному процессу.

В качестве модельных материалов для математических расчетов и экспериментальных исследований кинетики сушки были выбраны три породы древесины с учетом различных групп плотности, наибольшей распространенности в районе средней полосы России и наличия в справочной литературе наиболее полных сведений о теплофизических и физико-механических свойствах: сосна, береза и дуб.

Для проведения экспериментальных исследований была разработана установка, которая содержит камеру тепловой обработки, сообщенную с линией вакуу-мирования, состоящей из вакуумного насоса и конденсатора. Подвод тепловой энергии к обрабатываемому пиломатериалу осуществляется контактным спосо-

бом с помощью теплоподводящих поверхностей, представляющих собой перфорированную металлическую пластину, обогреваемую с помощью нитей накаливания, и теплоизолированную со стороны противоположной обрабатываемому материалу пористым влаго- и воздухопроницаемым материалом.

Применительно к процессам вакуумно-конудктивной сушки пиломатериалов была экспериментально апробирована осциллирующая технология, сушильный процесс в которой складывался из последовательно чередующихся стадий контактного нагревания древесины и вакуумирования. При этом на стадии нагрева в камере создавалось атмосферное давление. Сопоставительный анализ результатов экспериментальных исследований показал целесообразность использования осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки в зависимости от толщины пиломатериала и базисной плотности высушиваемой древесины. Так, для пиломатериалов с базисной плотностью древесины менее 530 кг/м3 и толщиной 35 мм, классическая ваку-умно-кондуктивная сушка является менее п родолжительной по сравнению с осциллирующими технологиями. При более высоких плотностях высушиваемой древесины более предпочтительной является осциллирующая вакуумно-кондуктивная сушка. Для более толстых пиломатериалов подобная переходная точка приходится на плотность порядка 450 кг/м3.

Для определения рационального темпа нагревания материала в периоде прогрева стадии термического модифицирования было проведено математическое моделирование, анализ результатов которого показал, что при ручном управлении одномоментный подъем температуры нагрева до заданного режима вызывает существенное запаздывание изменения температуры центральных слоев по сравнению с поверхностными. Подобная продолжительная выдержка поверхностных слоев пиломатериала при высокой температуре вызывает их большее термомодифицирование по сравнению с центральными слоями и, как следствие, неравномерную цветовую гамму по сечению древесины. Многоступенчатое повышение температуры нагревательной плиты значительно сокращает неравномерность прогрева материала, однако не полностью решает данную проблему. Наиболее равномерное изменение температуры по сечению образца достигается в процессе контактно-импульсного нагрева, представляющего собой многоступенчатый режим с периодически полным отключением нагревательной плиты.

Результаты математического моделирования процесса прогрева пиломатериала в автоматизированном режиме показали, что при проведении процесса на аппарате с программным управлением наиболее равномерное температурное поле по сечению материала достигается в случае задания линейного закона повышения температуры с темпом нагревания не более 1 градуса в минуту. Логарифмический закон повышения температуры, наиболее характерный для конвективного нагревания, приводит к существенным перепадам температур по сечению материала. В связи с чем можно сделать вывод, что контактный метод подвода тепловой энергии в процессе термомодифицирования древесины с позиций качества конечного продукта является более предпочтительным по сравнению с классической конвективной технологией. Кроме того, контактный подвод тепла позволяет значительно упростить

регулирование процессом.

Для возможности математического моделирования процесса термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов были проведены экспериментальные исследования по изменению относительной массы образцов из различных пород древесины (сосны, липы, березы и дуба). Полученные результаты по изменению относительной массы при различных температурах обработки на примере соснового образца представлены на рис. 2. Обработка полученных данных позволяет определить изменение потока летучих во времени, которое необходимо при проведении математического моделирования процессов термического модифицирования древесины и конденсации получаемых продуктов.

т кг

1

0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7

Рис. 2. Изменение относительной массы соснового образца при различных температурах обработки.

, 1-кг/(м с)

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

10 15 20 25 30 П,%

Рис. 3. Зависимость интенсивности потока летучих компонентов от процентного содержания пентозанов в составе древесины.

--- 453 К 1473 К

.493 К 1513 К

-533 К

Экспериментальные исследования непосредственно термического модифицирования древесины показали отсутствие влияния плотности древесины на интенсивность потока массы летучих компонентов. Исследованием химического состава разных пород древесины была установлена степенная зависимость между потоком летучих и содержанием пентозанов в составе древесины, которая представлена на рис. 3.

В тоже время оценка влияния толщины пиломатериала и температуры обработки на интенсивность процесса термомодифицирования указала на существенную зависимость продолжительности процесса термомодифицирования от данного параметра.

Анализ химического строения древесины, подвергнутой тепловой обработке, показал, что воздействие температур в диапазоне до 160 °С продолжительностью до 8 часов не вызывает существенных химических превращений в древесине. Заметные изменения в полосе инфракрасного поглощения начинают происходить при воздействии на древесину сосны температуры 200 °С более одного часа. При этом происходит разложение гемицеллюлоз, температура деструкции которых варьируется в интервале от 200 до 260 °С в зависимости от условий процесса.

Исследование механических свойств термомодифицированной древесины как отделочного материала (ударной твердости и прочности при статическом изгибе) характеризует снижение данных показателей при высокой температуре и продолжительности обработке.

Таким образом, проведенные исследования позволили получить рекомендации по режимным параметрам вакуумно-кондуктивной сушки и термомодифицирования древесины в зависимости от начальной влажности древесины, её породы и размера сортимента.

В четвертой главе представлены описания конструкций аппаратов пилотной и промышленной камеры для термомодифицирования древесины и технологические регламенты проведения процесса, разработанные в соответствии с результатами математического и физического моделирования.

На основе данных, полученных теоретическими и расчетно-экспериментальными исследованиями, спроектирована и внедрена в промышленную эксплуатацию пилотная вакуумно-кондуктивная камера для термомодифицирования пиломатериалов. В результате проведенных промышленных испытаний была выявлена закономерность изменения цветовой гаммы термодревесины в зависимости от температуры и продолжительности обработки применительно к таким породам древесины как сосна, дуб и береза. Компьютерная обработка полученной текстуры термодревесины позволила определить цветовой код по системе кодировки цвета RGB и разработать методику прогнозирования цветовой гаммы термодревесины в зависимости от температуры и продолжительности обработки.

Технико-экономический анализ целесообразности внедрения вакуумно-кондуктивных камер для термомодифицирования пиломатериалов выявил, что исследуемая технология рациональна для предприятий малых форм собственности с небольшой производительностью, поскольку позволяют существенно уменьшить

габариты и, как следствие, металлоемкость камеры по сравнению с существующей на рынке финской технологией термического модифицирования древесины. Кроме того, ведение процесса в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов позволяет снизить энергозатраты на проведение термомодифицирования более чем на 30% за счет отсутствия необходимости использования перегретого пара и практически полного отсутствия потерь тепловой энергии в окружающую среду.

Результаты проведенных исследований позволили усовершенствовать классическую финскую технологию в направлении интенсификации и снижения энергозатрат на проведение процесса и предложить соответствующую модернизацию существующего оборудования. Интенсификация процесса была достигнута в результате сокращения продолжительности заключительной стадии - стадии охлаждения термодревесины. Снижение энергетических затрат на ведение процесса термомодифицирования было осуществлено путем рациональной утилизации отработанной тепловой энергии: высвобождаемая при охлаждении термодревесины теплота расходуется на сушку пиломатериалов. Причем конвективная сушильная камера, использующая утилизированное тепло, работает по «импульсной» технологии, сущность которой состоит в проведении процесса из двух стадий: на первой стадии цикла сушка пиломатериалов проходит в воздухе повышенной температуры и низкой влажности, на второй стадии прекращается работа систем циркуляции, теплоснабжения, воздухообмена и происходит выдержка материала с целью снижения внутренних напряжений.

В приложении к работе приведены элементы программ расчета исследуемых процессов на ПЭВМ, результаты статистической обработки полученных данных и акты внедрений, подтверждающие практическое использование основных результатов работы предприятиями.

Основные результаты работы

1. Предложена технология вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, которая позволяет сократить энергозатраты на проведение процесса более чем на 30% за счет отсутствия необходимости использования перегретого пара и практически полного отсутствия потерь тепловой энергии в окружающую среду.

2. Апробирована технология осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов, которая позволяет не только повысить качество высушиваемой древесины за счет равномерного и симметричного распределения влажности по толщине высушиваемого пиломатериала, но и сократить энергозатраты на сушку пиломатериалов из твердых пород древесины.

3. На основании анализа разработанной физической картины и формализации рассматриваемого процесса, предложено математическое описание вакуумно-кондуктивного способа сушки и термомодифицирования пиломатериалов. Разработан алгоритм расчета процесса, на основе которого создана моделирующая компьютерная программа.

4. В результате математического моделирования и экспериментальных иссле-ований установлены основные параметры, влияющие на процесс термомодифици-ования, предложены рекомендации по режимным параметрам процесса сушки и ермомодифицирования пиломатериалов: наиболее равномерное термомодифици-ование по сечению образца достигается в процессе контактно-импульсного нагре-а, представляющего собой многоступенчатый режим прогрева с периодическим олным отключением нагревательной плиты. Исследованы химическое строение и 1еханические характеристики получаемой термодревесины.

5. Разработана инженерная методика прогнозирования цветовой гаммы тер-юмодифицированной древесины в зависимости от температуры и продолжитель-ости тепловой обработки, основанная на системе кодировки цвета RGB.

6. Созданы экспериментальная и пилотная установки для исследования ука-анных процессов. Отдельные решения, положенные в основу лабораторных уста-овок, в дальнейшем нашли использование в промышленной камере. Эксперимен-альные установки используются в учебном процессе в рамках курса «Гидротерми-еская обработка и консервирование древесины» и позволяют осуществлять всесто-оннее изучение процессов сушки и термомодифицирования пиломатериалов.

7. Произведено усовершенствование классической технологии в направлении нтенсификации и снижения энергозатрат на проведение процесса, предложена и еапизована в производстве соответствующая модернизация существующего обо-удования.

8. Работа удостоена премии «50 лучших инновационных идей для Республики атарстан» и отмечена дипломом IV Казанской венчурной ярмарки в номинации Оригинальная бизнес-идея».

Условные обозначения

- давление, Па; Т - температура, К; m - масса, кг; V - объем, м3; р - плотность, кг/м3; U -лагосодержапие материала, кг/кг; с - удельная теплоемкость, Дж/(кг - К); Х - коэффициент еплопроводности, Дж/(м-с-К); а,. - коэффициент температуропровод-ности, м2/с; s^ - коэф-ициент массопроводности, м2/с; 5 - относительный термоградиентный коэффициент, 1/К; ß коэффициент массоотдачи, м/с; а — коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2-с-К); F - площадь оверхности, м2; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль-К); j - плотность потока, г/(м2 с)Уы> — объем аппарата незанятый материалом, м3; ц - молекулярная масса, кг/кмоль; ц1 коэффициент расхода; к' - показатель адиабаты; х - координата, м; т - время, с. Индексы: 0 начальный; п - пар; м - материал; пов - поверхность; см - смеси; рав - равновесная; нагр -агрев; с.п - система удаления пара; пг- парогенератор.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сафин, P.P. Разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования ревесины / P.P. Сафин, Д.А. Ахметова, Н.Ф. Кашапов, A.B. Канарский, Е.Ю. Разумов // Из-естия ВУЗов. Проблемы энергетики. - 2009. № 3-4. С. 145-151.

2. Сафин, P.P. Исследование вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древе-ны / P.P. Сафин, Д.А.Ахметова, Е.Ю. Разумов, М.К. Герасимов Н «Деревообрабатывающая

ромышленность». - 2009. № 3. С. 24-25.

3. Ахметова, Д.А. Термомодификация древесины при кондуктивном подводе тепла в

герметичных условиях / Д.Л. Ахметова, Н.Ф. Тимсрбаев, Д.Ф. Зиатдинова // Известия ВУЗон. Химия и химическая технология. - 2008 г. - Т. 51. Вып. 7. - С. 76-78.

4. Сафин, P.P. Вакуумно-кондуктивная сушка капиллярнопористых коллоидных материалов с периодическим подводом тепловой энергии / P.P. Сафин, Р.Г. Сафин, Л. Р. Юиусов, Д.А. Ахметова / Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. - 2007 г. — Т. 50. Вып. 11. -С. 88-89.

5. Сафин, P.P. Исследование термомодифицирования древесины сосны в условиях ва-куумно-кондуктивных аппаратов / P.P. Сафин, ДА. Ахметова, P.P. Хасашшш «Дизайн и производство мебели», 2008. № 2, С.36 - 39.

6. Патент РФ № 2279612 Способ сушки пиломатериалов / P.P. Сафин, Е.К. Воронин, Р.Г. Сафин, Р.Р. Хасашшш, А.И. Рассев, С.А. Хайдаров, Н.Ф. Тимербаев // МПК F 26 В 5/04 от 10.07.2006 г.

7. Ахметова, Д.А. Экспериментальная установка для исследования параметров процесса горения древесины / Д.А. Ахметова, Н.Ф. Тимербаев, А.Н. Грачев // Тезисы докладов Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепломас-сообменных процессов, промышленная безопасность и экология» - Казань, 2005. С. 71.

8. Ахметова, ДА. Термомодификация древесины в вакуумно-кондуктивной сушилке. Д.А. Ахметова, P.P. Сафин, Д.Ф. Зиатдинова, Н.Ф. Тимербаев // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса», Брянск: БГИТА, 2007. С. 192.

9. Сафин, P.P. Усовершенствование технологии вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов / P.P. Сафин, З.Р. Мустафин, Л.Р. Юнусов, Д.А. Ахметова // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса», Выпуск 18. Брянск, 2007. С. 141-142.

10. Ахметова, ДА. Влияние термообработки на сорбционные характеристики древесины. Д.А. Ахметова, P.P. Сафин, Д.Ф. Зиатдинова, Н.Ф. Тимербаев // Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» - Вологда: ВоГТУ, 2008. - С. 219-220.

11. Ахметова, Д.А. Влияние термообработки на эксплуатационные характеристики изделий из древесины. / ДА. Ахметова, P.P. Сафин, ДФ. Зиатдинова, З.Р. Мустафин // Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» - Вологда: ВоГТУ, 2008. - С. 221-222. <

12. Сафин, P.P. Экспериментальные исследования термомодификации древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов / P.P. Сафин, Д.А. Ахметова, Р.Г. Сафин Н Труды III Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2008» Т.2. М.: МГУПБ, 2008 г. с. 206 - 209.

13. Мустафин, З.Р. Осциллирующая технология вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов / З.Р. Мустафин, P.P. Сафин, Д.А. Ахметова // Материалы научной сессии. Казань: КГТУ, 2008 г. С. 312.

14. Экспериментальное исследование изменения цветовой гаммы термомодифициро-ванной древесины / Д.А. Ахметова, P.P. Сафин, Д.С. Смирнова II Материалы научной сессии. Казань: КГТУ, 2009 г. С. 280 - 281.

15. Ахметова, Д.А. Цветоведение. Учебное пособие I Д.А. Ахметова, Д.Ф. Зиатдинова, А.Н. Хайруллина, Н.Ф. Тимербаев // Казань: КГТУ. 2007 г. 86 с.

Дниснма ппмтшцмятдольямзг! >UlM(»»4l«t2t.U3m г.: Опптм • w—in»ni КГАУ 4M0I1 -MfiKfc « И.

Кыага* мглреш«*» lyfiu* уммусягст

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

О ТЕРМООБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Анализ способов термообработки древесины

1.2. Современные представления о теоретических основах процесса термической переработки древесины

1.3. Анализ химического строения древесины как агента термической обработки

1.4. Анализ исследований нагревания древесины

1.5. Тепловые характеристики древесины. 26 Выводы

Глава II. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА

ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНО-КОНДУКТИВНЫХ АППАРАТОВ

2.1. Физическая картина процесса

2.2. Формализация процесса

2.3. Математическое описание процесса вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины

2.3.1. Математическое описание процессов прогрева и досушки обрабатываемых пиломатериалов

2.3.2. Математическое описание стадии термического модифицирования и конденсации продуктов

2.3.3. Математическое описание стадии охлаждения термомодифицированного пиломатериала

2.4. Алгоритм расчета процесса термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов

Выводы.

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНО-КОНДУКТИВНЫХ АППАРАТОВ

3.1. Экспериментальная установка для исследования процессов, протекающих при вакуумно-кондуктивной сушке и термомодифицировании древесины

3.2. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процессов, протекающих при вакуумно-кондуктивной сушке и термомодифицировании древесины

3.3. Исследование изменений химического состава термомодифицированной древесины

3.4. Экспериментальные исследования механических свойств термомодифицированной древесины 80 Выводы

Глава IV. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНЫХ АППАРАТОВ

4.1. Пилотная установка вакуумно-кондуктивной сушки и термомодифицирования пиломатериалов

4.2. Результаты опытно-промышленного термомодифицирования пиломатериалов в пресс-вакуумной камере

4.3. Технико-экономической анализ эффективности внедрения вакуумно-кондуктивных камер термомодифицирования древесины

4.4. Усовершенствование технологического процесса и оборудования классической конвективной технологии термомодифицирования на базе проведенных исследований

Выводы.

Повышение энергетической эффективности деревообрабатывающих производств и коэффициента использования древесины местных и привозных пород в настоящее время для России является одной из актуальных задач. Требуется энергосберегающая технология переработки древесины, позволяющая пересмотреть вопросы использования древесины, в том числе низкосортной, для нужд деревянного домостроения и мебельного производства. Такой базовой инновационной энергосберегающей технологией на сегодняшний день является термомодифицирование древесины, поднимающее глубину переработки и продукцию из древесины на новый конкурентоспособный уровень.

Актуальность. Вследствие постепенного сужения возможных областей использования химически обработанной древесины и всё более ужесточающихся требований к самим химическим составам, что, в частности, видно из запрета Еврокомиссией применять древесину, обработанную антисептиками, содержащими соли тяжелых металлов, рынок потребления термообработан-ной древесины в последние годы постоянно расширяется, что также объясняется значительным улучшением эксплуатационных свойств древесины: повышается биологическая стойкость, снижается равновесная влажность, сокращается коэффициент разбухания древесины при увлажнении, существенно уменьшается возможность проникновения воды в материал, улучшаются декоративные свойства и т.д. Несмотря на ряд преимуществ данная технология модифицирования древесины в нашей стране не нашла широкого применения вследствие высокой энергоемкости процесса, существенно увеличивающей себестоимость переработки древесины. Известные в настоящее время зарубежные технологии в процессе термообработки для защиты материала от кислорода, а также подвода тепловой энергии используют перегретый водяной пар или жидкую среду. Это, зачастую, приводит к быстрому износу дорогостоящего оборудования вследствие воздействия высокотемпературной агрессивной среды.

В то же время в деревообрабатывающем производстве широкое применение нашли вакуумно-кондуктивные сушильные камеры, возможность использования которых для термомодифицирования древесины до сих пор никем не была исследована. Использование вакуума позволяет не только избежать воспламенения древесины, произвести улов ценных летучих компонентов, удаляемых из неё в процессе воздействия высокой температуры, но и существенно снизить энергозатраты вследствие предотвращения тепловых потерь в окружающую среду, так же значительно интенсифицировать процесс. Кроме того, используемые в настоящее время технологии до сих пор не имеют расчетной базы, позволяющей получить оптимальные режимные параметры процесса, нет четких рекомендаций по выбору температурного режима и продолжительности обработки в зависимости от требуемых качеств готового продукта.

Таким образом, исследование процессов термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов и разработку конкурентоспособных отечественных энергосберегающих технологий и оборудования следует считать актуальной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Работа выполнялась в рамках гранта Академии наук РТ для поддержки молодых ученых № 8-11/2008 (Г); в соответствии с национальным проектом «Доступное и комфортное жилье — гражданам России»; координационным планом НИР ВУЗов по процессам и аппаратам химических производств и кибернетике химико-технологических процессов.

Цель работы состоит в разработке энергосберегающей технологии ваку-умно-кондуктивного термомодифицирования древесины, создании метода расчета и рациональных температурных режимов, позволяющих получить готовый продукт с заданными свойствами.

В связи с этим, в настоящей работе были поставлены следующие задачи: анализ процессов, протекающих в древесине при её термомодифицировании; разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования пиломатериалов в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов; разработка математической модели процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, включающая стадии досушки, непосредственной термообработки и охлаждения; разработка алгоритма расчета и моделирование процессов с целью выявления рациональных, с позиций качества и энергозатрат, режимов термомодифицирования; разработка компьютерной методики определения цветовой гаммы термодревесины в зависимости от температуры и продолжительности термообработки; разработка экспериментальных установок для физического моделирования рассматриваемых процессов, а также исследования свойств термодревесины; разработка аппаратурного оформления вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов; промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна. Разработана энергосберегающая технология вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесных пиломатериалов, позволяющая снизить энергозатраты на более чем 30%. Создана математическая модель процесса вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, которая позволяет определить продолжительность стадий досушки, термообработки и охлаждения термодревесины, а также проследить за влиянием различных стадий процесса на качество готового продукта.

По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований, выявлены рациональные режимные параметры ведения процесса в зависимости от требуемых характеристик готового продукта.

Получена зависимость цветовой гаммы термомодифицированной древесины от температуры и продолжительности обработки.

Впервые исследованы закономерности методов осциллирующей сушки древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов, которые позволили сократить энергозатраты на сушку твердых пород древесины на 26%. Разработаны и реализованы новые режимные параметры вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов.

Практическая ценность. Проведенные исследования позволили: снизить энергетические затраты на проведение процесса термомодифицирования древесины; выявить кинетические закономерности процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины; разработать рекомендации по термомодифицированию древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов; на базе полученных аналитических решений разработать и реализовать компьютерную инженерную методику определения цветовой гаммы термо-модифицированной древесины в зависимости от входных параметров (температуры и продолжительности обработки); разработать рекомендации по осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушке пиломатериалов из твердых пород древесины с целью сокращения энергозатрат на ведение процесса; усовершенствовать существующие вакуумные сушильные камеры без существенных конструкторских доработок для возможности проведения в них термомодифицирования древесины.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании метода расчета и аппаратурного оформления ва-куумно-кондуктивного способа термомодифицирования и осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов, направленных на снижение энергетических затрат при переработке низкосортной древесины.

Методика расчета и разработанный технологический регламент термомодифицирования пиломатериалов внедрены на ООО «Выбор».

Ряду предприятий представлена компьютерная инженерная методика определения цветовой гаммы термомодифицированной древесины в зависимости от входных параметров и документация на разработанную конструкцию установки для проведения вакуумно-кондуктивного способа термомодифицирования древесины.

Разработанные конструкции аппаратов приняты к серийному изготовлению предприятием ЗАО «Ферри Ватт». Разработанные экспериментальные установки, методики исследований и программные продукты внедрены в учебный процесс в рамках курса «Гидротермическая обработка и консервирование древесины».

Автор защищает решение задачи, состоящей в разработке методов расчета процессов сушки и термомодифицирования древесины вакуумно-кондуктивным способом, и в использовании полученных результатов для создания высокоинтенсивных ресурсосберегающих технологий сушки и термомодифицирования, направленных на улучшение качества готового продукта, а именно: энергосберегающую технологию вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины; математическую модель термомодифицирования пиломатериалов ва-куумно-кондуктивным способом; результаты математического моделирования и экспериментальных исследований процессов вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины; компьютерную инженерную методику определения цветовой гаммы термомодифицированной древесины в зависимости от входных параметров; конструктивные особенности установки для вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов в штабелях и результаты её внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных конференциях «Современные энергосберегающие технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2008» и

Актуальные проблемы развития лесного комплекса»; на Всероссийской конференции «Интенсификация тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология».

Личное участие автора состоит в выборе темы и разработке основных идей диссертации, а также в постановке и решении задач теоретического, экспериментального и прикладного характера. При непосредственном участии автора разработаны лабораторные установки, выполнены эксперименты и проведены промышленные испытания. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве статей.

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых изданиях и патент РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Выводы

Представлены описания конструкций аппаратов и технологических регламентов для реализации процессов вакуумно-кондуктивной сушки и термомодифицирования древесины, разработанные в соответствии с результатами экспериментальных и теоретических исследований, представленными в предыдущей главе. Приведены результаты промышленного внедрения нового вакуумного аппарата для сушки и термомодифицирования древесины и усовершенствование существующей промышленной камеры.

На основе данных, полученных теоретическими и расчетноэкспериментальными исследованиями, спроектирован и внедрен в промышленную эксплуатацию пилотный образец вакуумно-кондуктивного аппарата сушки и тепловой обработки древесины.

Разработана инженерная методика прогнозирования цветовой гаммы термомодифицированной древесины в зависимости от температуры и продолжительности тепловой обработки, основанная на системе кодировки цвета RGB.

В результате проведенного технико-экономического анализа выявлена актуальность создания вакуумно-кондуктивных камер для термомодифицирования пиломатериалов с последующим внедрением в малотоннажные производства, поскольку подобное ведение процесса позволяет существенно сократить металлоемкость конструкции и снизить энергозатраты на термомодифицирование более чем на 30%. В то же время технико-экономический анализ указал на целесообразность внедрения конвективных камер для термомодифицирования в крупнотоннажных производствах с годовой производительностью по термодревесине более 2000 м3/год. Поэтому на базе результатов исследований термомодифицирования древесины в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов было проведено усовершенствование классической конвективной технологии в направлении интенсификации и снижения энергозатрат на проведение процесса, для чего была предложена соответствующая модернизация существующего оборудования. Интенсификация процесса была достигнута в результате сокращения продолжительности заключительной стадии — стадии охлаждения термодревесины. Снижение энергетических затрат на ведение процесса термомодифицирования было осуществлено путем рациональной утилизации отработанной тепловой энергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние годы резко возрос интерес к термомодифицированной древесине, что объясняется повышенными свойствами пиломатериала (повышенная биостойкость, долговечность, низкая равновесная влажность, красивые декоративные свойства) без воздействия химическими веществами. Между тем, до сих пор выпуск термообработанных сортов дерева ограничен относительно небольшим количеством установок, производственная мощность которых составляет 5-10 тыс. м дерева в год. Доля российского производителя термодревесины составляет менее 6 %.

При этом один из наиболее распространенных способов теплоподвода - контактная технология — применительно к процессам термического модифицирования древесины до сих пор исследователями апробирован не был. В то время как использование вакуумно-кондуктивной технологии, позволяет не только избежать воспламенения древесины, вследствие удаления кислорода воздуха из аппарата, но существенно сократить энергозатраты на ведение процесса за счет отсутствия потерь в окружающую среду.

В тоже время до сих пор остается не изученным термомодифицирование пиломатериалов в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов, которые ввиду своего конструктивного решения как раз и целесообразны для предприятий малых форм предпринимательства. Поэтому исследование термомодифицирования контактным способом с защитой древесины от возгорания с помощью вакуума является актуальной задачей. В связи с чем была предложена технология вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов, которая позволяет снизить энергетические затраты на ведение процесса тепловой обработки и расширить номенклатуру малых предприятий за счет выпуска термодревесины.

Теоретическое исследование процесса термической переработки древейшы выявило следующие основные стадии: повышение температуры в камере до 130 - 150 °С и досушка материала при высокой температуре до абсолютно сухого состояния; повышение температуры до значений 190 — 260 °С в зависимости от технологии и выдержка материала при этих значениях с целью придания древесине требуемых свойств и цвета; снижение температуры и доведение влажности древесины до эксплуатационных значений.

На основании анализа разработанной физической картины и формализации рассматриваемого процесса, предложено математическое описание вакуумно-кондуктивного способа термомодифицирования пиломатериалов с выделением стадий сушки, непосредственного термического модифицирования и охлаждения готового продукта. Несмотря на отличие процессов, протекающих на различных стадиях термомодифицирования, система уравнений решается в комплексе как единое целое, поскольку распределение температуры по сечению пиломатериала в конце каждого периода является начальным условием для следующего периода процесса. С этой целью был разработан алгоритм расчета процесса, на основе которого создана моделирующая компьютерная программа.

В результате математического моделирования и экспериментальных исследований установлены основные параметры, влияющие на процесс термомодифицирования, предложены рекомендации по режимным параметрам процесса сушки и термомодифицирования пиломатериалов. Исследованы химическое строение и механические характеристики получаемой термодревесины как строительного отделочного материала.

Апробирована технология осциллирующей вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов, которая позволяет повысить качество высушиваемой древесины за счет равномерного и симметричного распределения влажности по толщине высушиваемого материала.

Созданы экспериментальная и пилотная установки для исследования указанных процессов. Отдельные решения, положенные в основу лабораторных установок, в дальнейшем нашли использование в промышленной камере. Экспериментальные установки используются в учебном процессе и позволяют осуществлять всестороннее изучение процессов сушки и термомодифицирования древесины.

Промышленная реализация результатов исследований указала на рациональность использования предложенной технологии вакуумно-кондуктивного термомодифицирования пиломатериалов в условиях малых предприятий. Технико-экономический анализ выявил, что вакуумно-кондуктивная технология термомодифицирования позволяет сократить энергозатраты на проведение процесса более чем на 30% за счет отсутствия необходимости использования перегретого пара и практически полного отсутствия потерь тепловой энергии в окружающую среду.

Произведено усовершенствование классической технологии в направлении интенсификации и снижения энергозатрат на проведение процесса, предложена и реализована в производстве соответствующая модернизация существующего оборудования.

Разработана инженерная методика прогнозирования цветовой гаммы термомодифицированной древесины в зависимости от температуры и продолжительности тепловой обработки, основанная на системе кодировки цвета RGB.

Работа удостоена премии «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан» и отмечена дипломом IV Казанской венчурной ярмарки в номинации «Оригинальная бизнес-идея».

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Т — температура, К;

Р, р - полное и парциальное давление, Па; m - масса, кг; V — объем, м3; о р — плотность, кг/м ;

U — влагосодержание материала, кг/кг;

W - влажность материала, %;

J, — молекулярная масса, кг/кмоль;

С — удельная теплоемкость, Дж/(кг • К);

Г - скрытая теплота парообразования, Дж/кг;

8 — критерий парообразования;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль • К); А, В — коэффициенты в уравнении Антуана; Яф, п — коэффициенты в уравнении изотермы Фрейндлиха; X — коэффициент теплопроводности, Дж/(м • с • К); аг - коэффициент температуропроводности, м /с; ^ ат - коэффициент массопроводности, м /с; 8 — относительный термоградиентный коэффициент, 1/К; (3 - коэффициент массоотдачи, м/с; кр — коэффициент молярного переноса, с; К - коэффициент теплопередачи,

Дж/(м2 • с • К);

Т - текущее время, с; х, у, z, t - координаты;

F - площадь поверхности, м2; 2 j — поток массы, кг/(м • с);

AU - изменение интегрального влагосодержания материала, кг/кг; s = 2R — толщина пиломатериала, м;

С' - расстояние от центра доски до зоны с влажностью ниже предела гигроскопичности, м;

СТ - напряжение, Па;

Е - модуль упругости, Па; а' - коэффициент усушки, 1/%;

Ь — ширина пиломатериала, м;

1 - длина пиломатериала, м;

ДУ — дифференциальная усадка пиломатериала, м; С — пористость; h - высота, м; * к — коэффициент, зависящий от конструктивных характеристик вакуумного насоса;

Кф - коэффициент фильтрации, м/с;

Q - объемная производительность, м3/с;

SKOH - поверхность теплообмена конденсатора, м2;

VCB - объем аппарата незанятый материалом, м3;

G - массовый расход, кг/с;

Atcp - средний температурный напор, К;

Q' — количество теплоты, Дж;

Г - коэффициент расхода; к' - показатель адиабаты; м — материал;

Индексы п - пар; см - смесь; пов — поверхность; д.в. — древесинное вещество; б - базисная; ж - жидкость; нагр - нагрев; пг - парогенератор; рав - равновесное; п.г - предел гигроскопичности; с.п - система удаления пара; с.г - система удаления газа; кон - конденсатор; пр - прогрев; пл - плита нагревательная; вн - вакуумный насос; вак - вакуумирование; ост - остаточное; атм - атмосферное; О - начальный; кн - конечный; ц — цикл цен - центр.

1. Акишенков С.И. Деформативность и растрескивание пиломатериалов при их сушке. Технология и оборудование деревообрабатывающих производств: Межвуз. сб. науч. тр. ЛТА, 1989, С. 8-11.

2. Алипов С.П., Виноградский В.Ф., Черняк А.И. Сушильные камеры фирмы «Сэмто». // Деревообраб. пром-ть. 1998. -№ 1. - С. 9-10.

3. Алпаткина Р.П. Исследование влагопроводности древесины главнейших отечественных пород: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М.:1971. — 28 с.

4. Ананьин П.И., Петри В.Н. Высокотемпературная сушка древесины. — М.: Гослесбумиздат, 1963. 127 с.

5. Ананьин П.И., Удальцова А.П., Минина Л.Э. Режимы сушки березовых пиломатериалов. // Тезисы докладов семинара и совещания Всесоюзного координационного совета при сушке древесины. Саласпилс, 1933. - С. 124126.

6. Андреева А.А., Преловская А.А. Сравнительная оценка методов расчета продолжительности сушки пиломатериалов. // Деревообрабатывающая промышленность. 1970. - № 11. - С. 12-14.

7. Арциховская Н.В. Исследование влагопроводности древесины. // Науч. тр. ин-та леса АН СССР. 1953. -Т. IX. -С. 127- 157.

8. Ахметова Д.А., Н.Ф. Тимербаев Н.Ф., Д.Ф. Зиатдинова Д.Ф. Термомодификация древесины при кондуктивном подводе тепла в герметичных условиях // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2008 г. - Т. 51. Вып. 7. -С. 76-78.

9. Ахметова Д.А., Зиатдинова Д.Ф., Хайруллина А.Н., Тимербаев Н.Ф. Цветоведение. Учебное пособие. Казань: КГТУ. 2007 г. — 86 с.

10. Ахметова Д.А., Сафин P.P., Зиатдинова Д.Ф., Тимербаев Н.Ф. Термомодификация древесины в вакуумно-кондуктивной сушилке // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса», Брянск: БГИТА, 2007. С. 192.

11. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. — JL: Химия, 1968. — 343 с.

12. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. JL: Химия, 1979. — 176 с.

13. Баженов В.А., Карасев Е.Д., Мерсов Е.Д. Технология и оборудование производства плит и пластиков. М.: Экология, 1992. - 146 с.

14. Беломытцев С.Н. Исследование процесса кристаллизации из растворов в вакуум-кристаллизаторе с циркулирующей суспензией: Автореф. дисс. к.т.н. Харьков, 1975. 16 с.

15. Беломытцев С.Н. Химическое машиностроение. // Сб. науч. тр.: НИИХиммаш. 1973, Вып. 62. - С. 126-133.

16. Белянкин Ф.П. Метод расчета деревянных конструкций по предельным состояниям и задачи исследования длительной сопротивляемости древесины. // Тезисы докладов совещания по теории прочности древесины. ВНИИТО строителей, 1952.

17. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Деформативность и сопротивляемостьдревесины. АН УССР, 1957.

18. Берман J1.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1957. — 320 с.

19. Благодаров Ю.А., Ермилов А.Н. и др. Сравнительный анализ разнотипных установок для сушки древесины. // Деревообраб. пром-ть. — 1994 С. 22-24.

20. Богданов Е.С. Автоматизация процессов сушки пиломатериалов. -М.: Лесная пром-сть, 1979. — 175 с.

21. Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. — М.: Лесн. пром-сть, 1988.248 с.

22. Бондарь А.Г. Математическое моделирование в химической технологии. Киев: Вища школа, 1973. - 280 с.

23. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине: Справочник / Под ред. Б.Н. Уголева. М.: Лесн. Пром-сть, 1989. - 296 с.

24. Бояринов А.И., Кафаров В.В., Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1975. - 578 с.

25. Брагина Л.В., Романенко И.Г., Ройтман В.М. Теплофизические свойства древесины // Нов. исслед. в обл. изготовления деревянных конструкций. -М., 1988.-С. 28-34.

26. Бывших М.Д. Исследование влияния температуры и влажности древесины на её упруго-пластические характеристики. ЦНИИМОД, 1958.

27. Быковский В.Н. Изменение прочности реальных материалов при длительном воздействии нагрузки. // ЖТФ. Т. XXI. - Вып. 19.-1951.

28. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз, 1963. - 587 с.

29. Ваязов В:, Форсайт Д. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных.— М.: Иностранная литература, 1963. — 496 с.

30. Виноградский В.Ф. Сушильные камеры «Аэротерм» // Деревообраб. пром-ть. 1995. - № 2. - С. 10-11.

31. Виноградский В.Ф. Скоростная вакуумная сушка древесины в поле ТВЧ. // Деревообр. пром-сть, 1960. № 7. с. 7-8.

32. Воскресенский Н.А. Замораживание и сушка рыбы методом сублимации. М.: Рыбное хозяйство, 1963. - 257 с.

33. Гамаюнов Н.И., Гамаюнов С.Н. Изменение структуры коллоидных капиллярно-пористых тел в процессе тепломассопереноса. // ИФЖ. — 1996. Т. 69.-№6.-С. 954-957.

34. Гей Н.Н. Влияние скорости движения воздуха на процесс сушки древесины. Дисс. . канд. техн. наук. Киев, 1950.

35. Геллер З.И. Измельчение топлива методом «сброса» давления. // Тр. нефтяного ин-та. 1954, № 14. - С. 42-68.

36. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В 2-х т. -М.: Химия, 1981. 812 с.

37. Герг С., Син К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.,1970.

38. Гернет М.Г., Кулакова В.В., Попова М.В. Интенсифицированные режимы сушки экспортных пиломатериалов. // Деревообрабатывающая промышленность. 1933, № 1. - С. 7-3.

39. Глазнев В.Н., Коптюг И.В., Коробейников Ю.Г. Физические особенности акустической сушки древесины. // ИФЖ. 1999. — Т. 72. - № 3. - С. 437439.

40. Горяев А.А., Новиков А.В., Преловский В.Б., Самородов А.Т. Вакуумно-диэлектирическая сушка заготовок древесины для мебели / Научно-техн. и произв. сб. «Технология судостроения». — Л.: 1982, № 4, с. 54-56.

41. ГОСТ 16483.0-78 «Древесина. Методы испытаний. Общие требования».

42. ГОСТ 16483.21-72 «Древесина. Методы отбора образцов для определения свойств после технологической обработки».

43. ГОСТ 6336-52. «Методы физико-механических испытаний древесины»

44. Гринхил B.JI. Влияние скорости циркуляции воздуха на сушку древесины. Перевод с англ. ЦНБТ, 1936.

45. Дан П., Рей Д. Тепловые трубы: Пер. с англ. М.: Энергия, 1979.

46. Данилин Б.С., Минайчев В.Е. Основы конструирования вакуумных систем. М.: Энергия, 1971. 392 с.

47. Данилов O.JL, Леончик Б И. О преимуществах использования перегретого пара атмосферного давления в процессах сушки. // ИФЖ. — 1967. — Т. 13. -№ 3. С. 283-288.

48. Дерягин Б.В., Альтшуллер М.А. О диффузионном извлечении из пористых материалов в процессе капиллярной пропитки // Коллоидный журнал. — 1946. Т. 8. - № 1 - 2 . - С. 83-87.

49. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Физматгиз, 1963 г. 400 с.

50. Дикие В.М. Сушка сыпучих пищевых продуктов «сбросом» давления в потоке перегретого пара: Автореф. дисс. к.т.н. Воронеж, 1970.

51. Долинский А.А. Использование принципа дискретно-импульсного ввода энергии для создания эффективных энергосберегающих технологий. // ИФЖ. 1996. Т. 69. 6.- С. 885-896.

52. Долинский А.А., Малецкая К.Д., Шморгун В.В. Кинетика и технология сушки распылением. Киев: Наукова думка, 1987. - 224 с.

53. Дьяконов К.Ф. Сохранение прочности древесины при камерной сушке // В кн.: Сушка древесины. Архангельск, 1953. С. 55-72.

54. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Казань, изд-во КГУ, 1993. — 438 с.

55. Езеф Фабера. Прогрессивная технология: вакуумные установки для сушки древесины. // Деревообраб. пром-ть. — 1996 — № 4 — С. 26-27.

56. Емченко Н.П. Термические коэффициенты древесины: Дис. . канд. техн. наук. — Л.: 1955.

57. Закгейн А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 1973. - 233 с.

58. Заявка на изобретение № 93015429, РФ, МКИ F 26 В 19/00. Установка для сушки древесины/ В.И. Погорелый, Н.С. Еремеев, И.В. Воскобойников, А.В. Ромашов. 4 с.

59. Заявка на изобретение № 94037904, РФ, МКИ F 26 В 9/06. Вакуумно-конвективная лесосушильная камера / Н.Н. Худков, А.Р. Крот, В.В. Соколов, Н.А. Савлов, Ю.А. Яковец. 8 с.

60. Заявка на изобретение № 2000117723, РФ, МКИ F 26 В 19/00. Установка для сушки древесины / P.P. Сафин, В.А. Лашков, А.И. Расев и др. — 6 с.

61. Положительное решение по заявке от 08.01.02 на выдачу патента на изобретение № 2001127371, РФ, МКИ F 26 В 19/00. Способ сушки пиломатериалов / P.P. Сафин, В.А. Лашков и др. 8 с.

62. Иванов Ю.М. К вопросу застеклования природной целлюлозы в древесине. Труды Института леса и древесины АН СССР. Т. LI, 1962.

63. Иванов Ю.М. К вопросу образования внутренних трещин при сушке древесины. // Техника воздушного флота. — № 10, 1939.

64. Иванов Ю.М. К исследованию высокоэластического состояния древесины. Труды Института леса и древесины АН СССР. Т. LI, 1962.

65. Иванов Ю.М. О природе деформаций древесины и путях изучения внутренних напряжений при её сушке. // Сушка древесины. Материалы Всесоюзного совещания. М.; Профиздат, 1953. - С. 78-92.

66. Иванов Ю.М. Предел пластического течения древесины. Стройиздат,1948.

67. Иванов Ю.М., Баженов В. А. Исследования физических свойств древесины. АН СССР, 1959.

68. Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Ягодкин И.В. Физические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1978.

69. Идельчик И.Е. Аэродинамика промышленных аппаратов. М.: Энергия, 1964.-287 с.

70. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1975.

71. Изучить реологические показатели древесины основных отечественных пород. МЛТИ. Отчет по научно-исследовательской теме № 102, 1972.

72. Иоффе И.И., Письмен Л.М. Инженерная химия гетерогенного катализа. Л.: Химия, 1972. - 462 с.

73. Ирисов А.С. Испаряемость топлив для поршневых двигателей и методы её использования. М.: Гостоптехиздат, 1955. — 300 с.

74. Исаев Н.В., Кочмарев Л.Ю. и др. Вакуумно-кондуктивная сушильная камера с гибкими электронагревателями.//Деревообраб. пром-ть. 1994 - С.5-8.

75. Исаев С.М., Кожинов И.А., Кофанов В.И. и др. Теория тепломассообмена. М.: Высшая школа, 1979, 495 с.

76. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.: Энергия, 1977.

77. Исследование закономерностей процесса сушки древесины при повышенных скоростях циркуляции сушильного агента: Отчет НИС МЛТИ. М.: 1970.- 196 с.

78. Исследование и внедрение высокотемпературных режимов сушки пиломатериалов, МЛТИ. Отчет по научно-исследовательской теме № 121, 1961.

79. Исследование реологических свойств и режимов сушки древесины трудносохнущих пород. МЛТИ. Отчет по научно-исследовательской теме № 104, 1965.

80. Исследование термовлагопроводности древесины сосны: Отчет НИС МЛТИ. — М.: 1977.-71 с.

81. Калиткин Н.Н. Численные методы. -М.: Наука, 1978. 512 с.

82. Калихман JI.E. Турбулентный пограничный слой несжимаемой жидкости на пористой стенке. // ЖТФ. 1985. - Т. XXV. - № 11.

83. Кантер К.Р. О тепловых свойствах древесины. // Деревообраб. пром-ть.-1957.-№7.-С. 17-18.

84. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1971.-784 с.

85. Кассандрова О.П., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.

86. Каухчешвили Э.И. Исследование сушки и замораживания мясопродуктов в условиях высокого вакуума: Дисс. . к.т.н.: — М., 1950.

87. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1976. - 464 с.

88. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. -М.: Наука, 1976. 500 с.

89. Кирилов Н.М. Расчет процесса тепловой обработки древесины при интенсивном теплообмене. — М.: Гослесбумиздат,1959. 87 с.

90. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975. — 776 с.

91. Кислицин А.Н. Исследования химизма термораспада компонентов древесины. Дисс. . д-р хим. наук. Ленинград: ЛТА им. Кирова, 1974 г.

92. Кислицин А.Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. -М.: Лесная промышленность, 1990.

93. Кныш В.А. Исследование процесса конвективной и радиационно-конвективной сушки шпона: Дисс. . канд. техн. наук. Л.: 1969.

94. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия. — Л.: Химия, 1968. — 432 с.

95. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. М.: Наука, 1966. — 1426 с.

96. Козловский Н.И. Сухая перегонка органических веществ. Скипидар, канифоль и канифольные масла. Казань, 1902.

97. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М.: Высш. шк.,1988.-287 с.

98. Корякин В.И. Термическое разложение древесины. М—JL: Гос-лесбумиздат, 1962.

99. Красухина Л.П. О рациональных режимах сушки березовых пиломатериалов в камерах периодического действия. // Деревообрабатывающая промышленность. 1963, № 6. - С. 5-7.

100. Красухина Л.П. Деформативность древесины и режимы её камерной сушки. Дисс. . канд. техн. наук. — М., 1989.

101. Кречетов И.В. Влажностные деформации древесины. // Деревооб. пром-сть, 1958. № 4. - С. 10-14.

102. Кречетов И.В. Сушка древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 432с.

103. Кречетов И.В. Сушка пиломатериалов. М.: Гослестехиздат, 1946.

104. Кречетов И.В. Сушка древесины топочными газами. М.: Гослес-бумиздат, 1961.

105. Кротов Л.Н. Рациональная структура режимов сушки пиломатериалов. Деревообрабатывающая промышленность, 1988, № 1. — С. 14-15.

106. Кришер О. Научные основы техники сушки. М.: Иностранная литература, 1961 г. -232 с.

107. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Высшая школа, 1970. - 438 с.

108. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 с.

109. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации и кипении. М.: Энергоатомиздат, 1952. - 323 с.

110. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Теплообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергия, 1972. - 341 с.

111. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Турбулентный пограничный слой газа на проницаемой стенке. // ПМТФ, № 1, 1962.

112. Куц П.С., Пикус И.Ф. Тепло физические и технологические основы сушки высоковольтной изоляции. Минск: Наука и техника, 1979. — 294 с.

113. Лабунцов Д.А. Теплопередача при пленочной конденсации чистых паров на вертикальных поверхностях и горизонтальных трубах. // Теплоэнергетика. 1957, № 7. - С. 72-80.

114. Лабунцов Д.А., Зудин Ю.Б. Процессы теплообмена с периодической интенсивностью. — М.: Энергоиздат, 1984. 284 с.

115. Лабутин В.А. Методы расчета и аппаратурное оформление процесса сушки при удалении органических жидкостей и их смесей: Дисс. . докт. техн. наук. Казань, 1984. - 370 с.

116. Лепарский Л.О. Исследование усадки и напряжений в древесине в условиях высокотемпературной сушки при изготовлении строительных деталей. -М.; Дис. канд. техн. наук, 1962.

117. Лыков А.В. О системах дифференциальных уравнений тепломассо-переноса в капиллярно-пористых телах. ИФЖ. - 1974. - T.XXVI. — № 1. - С. 18-25.

118. Лыков А.В. Тепломассообмен. — М.: Энергия, 1978. — 463 с.

119. Лыков А.В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. Л.: Госэнер-гоиздат, 1956. - 464 с.

120. Лыков А.В., Ауэрман Л.Я. Теория сушки коллоидных капиллярно-пористых материалов пищевой промышленности. М.: Пищепромиздат, 1946, 287 с.

121. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.

122. Любимов Н.Я. Теория и практика сушки дерева. Москва, 1932.

123. Мартыненко О.Г., Павлюкевич Н.В. Тепло- и массоперенос в пористых средах.//ИФЖ. 1998.-Т. 71.-№ 1.-С. 5-18.

124. Миронов В.П. Исследование термической массопроводности древесины: Автореф. дис. кан. техн. наук: — М., 1959. — 12 с.

125. Миронов В.П. Исследование термовлагопроводности древесины. // «Сушка древесины», сб.науч.трудов, Архангельск, 1958.

126. Михеева Н.С. Исследование механизма сушки влажных материалов. // Труды МТИПП. 1956. Вып. 6. - С. 64-77.

127. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рацпредложений. // Экономическая газета. 1977. № 10. - С. 11-14.

128. Об основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986 1990 годы и на период до 2000 года. - М.: Политиздат, 1986.-63 с.

129. Орловский М.А., Кукушкина Т.Н. Оборудование сушильных производств. — М.: Пищевая пром-сть, 1973. — 240 с.

130. Патент РФ № 2279612 Способ сушки пиломатериалов / P.P. Сафин, Е.К. Воронин, Р.Г. Сафин, P.P. Хасаншин, А.И. Рассев, С.А. Хайдаров, Н.Ф. Тимербаев // МПК F 26 В 5/04 от 10.07.2006 г.

131. Патякин В.И., Тишин Ю.Г., Базаров С.М. Техническая гидродинамика древесины. -М.: Лесн. Пром-сть, 1990. 304 с.

132. Першаков Н.А. Комбинированная сушка древесины. ЦНИИМОД,1952.

133. Поснов Б.А. Некоторые теоретические вопросы сушки древесины. // Лесопромышленное дело. 1932, № 7, 8, 9.

134. Протодьяконов И.О., Марцулевич Н.А., Марков А.В. Явления переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1981. - 264 с.

135. Расев А.И. Особенности развития техники и технологии сушки пиломатериалов на современном этапе. // Лесной вестник, — 1998. — № 1. — С. 2834.

136. Расев А.И., Олексив Д.М. Конвективно-вакуумная сушилка для пиломатериалов. // Деревообраб. пром-ть. 1993. - № 4. - С. 9-10.

137. Розанов JI.H. Вакуумная техника. М.: Высшая школа, 1990. 207 с.

138. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. — М.: Химия, 1980.-248 с.

139. Руководящие технические материалы. Древесина. Показатели физико-механических свойств. М.: 1962.

140. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. Архангельск, 1985.

141. Сажин Б.С. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. 320 е., ил.

142. Сафин P.P., Ахметова Д.А., Кашапов Н.Ф., Канарский А.В., Разумов Е.Ю. Разработка энергосберегающей технологии термомодифицирования древесины // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2009. № 3-4. С. 145-151.

143. Сафин P.P., Ахметова Д.А., Разумов Е.Ю., Герасимов М.К. Исследование вакуумно-кондуктивного термомодифицирования древесины // «Деревообрабатывающая промышленность». 2009. № 3. С. 24-25.

144. Сафин P.P., Сафин Р.Г., Юнусов Л.Р., Ахметова Д.А. Вакуумно-кондуктивная сушка капиллярнопористых коллоидных материалов с периодическим подводом тепловой энергии // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2007 г. - Т. 50. Вып. 11. - С. 88-89.

145. Сафин P.P., Ахметова Д.А., Хасаншин P.P. Исследование термомодифицирования древесины сосны в условиях вакуумно-кондуктивных аппаратов // «Дизайн и производство мебели», 2008. № 2, С.36 39.

146. Сафин P.P., Мустафин З.Р., Юнусов Л.Р., Ахметова Д.А. Усовершенствование технологии вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса», Выпуск 18. Брянск, 2007. С. 141-142.

147. Серговский П.С. Влагопроводность древесины. // Дервообраб. пром-сть. 1955. № 2 С. 3 - 8.

148. Серговский П.С. Исследование влагопроводности и разработка методов расчета процессов сушки и увлажнения древесины. Дисс. . док. техн. наук, Москва, 1953.

149. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М.: Лесн.пром-ть, 1981. - 304 с.

150. Серговский П.С. Расчет процессов высыхания и увлажнения древесины. Гослесбумиздат, 1952.

151. Серговский П.С., Скуратов Н.В., Уголев Б.Н. Система режимов камерной сушки хвойных пиломатериалов, оптимизированных с учетом напряженного состояния древесины. // Сб. научн. трудов МЛТИ. 1971. Вып. 131. — С. 38-41.

152. Серговский П.С., Уголев Б.Н., Скуратов Е.В. Внутренние напряжения и режимы сушки древесины. // Сб.трудов БНТК. Архангельск: ЦНИИМОД, 1980.-С. 63-72.

153. Серговский П.С., Уголев Б.Н., Скуратов Е.В. Об оптимизации режимов сушки пиломатериалов на основе анализа внутренних напряжений. // Сб. научн. трудов МЛТИ, 1960. Вып. 124. - С. 37-42.

154. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. — М.: Энергоиздат, 1970.-352 с.

155. Таганов И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса. -Л.: Химия, 1979.-208 с.

156. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. -М.: Лесн. пром-сть, 1986. 353 с.

157. Уголев Б.Н. Деформативность древесины и напряжения при сушке. М.: Лесн. пром-сть, 1971. 174 с.

158. Уголев Б.Н. О расчете напряжений в пиломатериалах при асимметричном распределении влажности в процессе сушки. // Лесной журнал. 1982, № 11.-С. 66-70.

159. Фоломин А.И. Движение влаги в древесине и высокотемпературная её сушка в неводных жидкостях. // «Сушка древесины», сб.науч.трудов, Архангельск, 1958.

160. Фоломин А.И. Физические основы процессов пропитки и тепловой сушки древесины. Автореф. дисс. докт. техн. наук. Москва, 1957.

161. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, 1984. 270 с.

162. Чудинов Б.С. Теория тепловой обработки древесины. — М.: Наука, 1968. 255 с.

163. Шубин Г.С. О влагопереносе в древесине. // Науч. тр. МЛТИ. -1983.-Вып. 149. С. 36-39.

164. Шубин Г.С. О механизме переноса свободной влаги в древесине. // Лесной журнал. 1985. - № 5. - С. 120-122.

165. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины. — М.: Лесн. пром-сть, 1990. 336 с.

166. Шубин Г.С., Щедрина Э.Б. Влагопроводность древесины при отрицательной температуре. // Деревообрабатывающая промышленность. 1971. — № 10.-С. 13-15.

167. Шумский К.П. Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения. М.: Машиностроение, 1974. 576 с.

168. Щедрина Э.Б. Исследование тепловых и влажностных характеристик древесины в условиях повышенных и пониженных температур: Дис. . канд. техн. наук. М.: 1976.

169. A comparison of drying time and timber quality in the continuous and cyclic drying of Australian turpentine timber. / Chadwick W.B., Langrish T.A. // Drying Technol. 1996. - 14, № 3-4, 895-906.

170. Anderson A.P. US Patent M 1578609, 1824221, 1022313.

171. Blaugetti F.L. Rev. Fac. ing. quin. Univ. Litiral. 1970. Vol. 38.

172. Can kiln drying times be shortened further? Teylir Fred W. "Forest Ind." (USA), 1987. 114, № 11, 24-25.

173. Drahos V. Sosit pri verkych nebo malych rychlstech proudeni. Drevo, №11ю 1959. Praha.

174. Ellwood E.L. Properties of american beech in tension and compression perpendicular to the grain and their relation to drying. Yale Univ., School of Forestry. Bull., 1954, №61.

175. Eskert E.R., Hartnett J.P. Leit. Ang. Mat. und Physic, 96,259,1958.

176. Grossman P., Kingston R. Some aspects of the rheological behaviour of wood, p. III. Tests of linearity, Austr. Appl. Sci., vol. 14, 1963, № 4.

177. Kollmann F. Rheology and structural strength of wood. Proceedings 5-th World Forestry Congress, vol. 2, 1960.

178. Kollmann F., Schneides A. Der einfluP der Beluffung s geschwindigkeit auf die Trocknung von Schnittholz mit Heipiuft-Dampf-Gemischen. Holz als Ron-und Werkstoff. № 3, 1960.

179. Kroger D.G. S. Afr. Mech. Eng. 1970. Vol. 20, № 4.

180. Leadon B.M. Joun. Aeronaut. Sci., № 10, 1961.

181. Mason Wm. H. US Patent №№ 1578609, 1824221, 1022313.

182. Pentoney R.E., Davidson R.W. Rheology and the study of wood. Forest Prod. J., 1962, № 5.

183. Pfeffen R., Happel J. AICHE J., 1964, V. 5, 605 p.

184. Turcott D. A sublayer theoiy for fluid injection into the incompressible turbulent boundary layer. JAS, vol. 27, № 9, 1960.

185. Zmiany termiczne drewna ogrzewanego / Kania Stanislaw // Przem. Drzew/ 1988. - 39, № 10, 25-27.