Совершенствование технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями различной физической природы

Базаров, Сергей Михайлович

Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями различной физической природы

доктора технических наук: Базаров, Сергей Михайлович
город: Санкт-Петербург
год: 1999
специальность ВАК РФ: 05.21.01
цена: 450 рублей

Диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева на тему «Совершенствование технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями различной физической природы»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями различной физической природы"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М. Кирова

На правах рукописи.

РГБ ОД

БАЗАРОВ Сергей Михайлович

1 9 ЙЮЛ 1233

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ПРОПИТКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ СИЛОВЫМИ ПОЛЯМИ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ.

05.21.01 -Технология и машины лесного хозяйства и лесозаготовок.

05.21.05 -Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение.

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1999 год.

Работа выполнена на кафедре Водного транспорта леса и гидравлики и кафедре Технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургской государственной

лесотехнической академии.

Научный консультант:

• Доктор технических наук, профессор, Засл. Деятель науки и техники РФ, академик. РАЕН ПАТЯКИН В.И.

Официальные оппоненты:

• Доктор технических наук, профессор, академик РАЕН ОВЧИННИКОВ М.М.

• Доктор технических наук, профессор МОЖЕГОВ H.A.

• Доктор технических наук МАЦНЕВ В.В.

Ведущая организация:

• АО «Центральный научно-исследовательский институт лесосплава ЦНИИЛесосплава»

Защита диссертации состоится «23 у> шока. 1999 года в часов на заседании специализированного Совета Д 063.50.01 в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (194018, Санкт-Петербург, Институтский пер. 5, Главное здание, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан «_»_1999 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии.

Ученый секретарь специального Совета

Доктор технических наук, профессор Анисимов Г.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы.

Повышение эффективности работы предприятий лесного комплекса в условиях рыночной экономики при спаде всего промышленного производства и обострения конкуренции с зарубежными технологиями, в существенной степени зависит от качества выпускаемой продукции, ее экологической безопасности, а так же стоимости, определяемой энергоемкостью процессов и металлоемкостью оборудования.

Для того, чтобы выиграть в конкурентной борьбе и быть уверенным в дальнейшей перспективе, необходимы принципиально новые технологии и новые производства.

Это в свою очередь требует принципиально нового подхода к процессам производства и глубокого теоретического обоснования.

Актуальность темы вызвана тем, что в современном технологическом процессе лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств процессы обезвоживания и пропитки играют существенную роль для получения продукции высокого качества с высокими потребительскими свойствами.

Процессы обезвоживания и пропитки (как процессы энерго-массо-переноса) в технологиях лесопромышленных производств осуществляются силовыми полями различной физической природы: гравитационной, центробежной, капиллярной, электромагнитной и др.

Сложность теоретического построения процессов переноса в древесных средах обуславливается анатомическими особенностями строения пространственно-временной структуры водопроводящих путей древесины.

В настоящее время накоплен большой эмпирический материал по структурным, механическим, электрическим и др. свойствам материала древесины. Ха этим этапом следует важный аналитический этап построения уравнений законов сохранения и их решения для сложных процессов энерго-массо-структуро-переноса в материале древесины.

Здесь необходимо выделить две стороны исследования: теоретическую и практическую. Теоретическая строится на фундаментальных основах механики сплошных сред,

статистической механики, биофизики, информатики и др. разделах естествознания.

Праетическая сторона определяется запросами лесозаготовительных и лесо-деревообрабатывающих производств.

Актуальность аналитических исследований обусловлена еще и тем, что решение задач процессов переноса в древесном материале и древесной среде на основании теории размерности и подобия путем построения уравнений регрессии становится дорогостоящим, малоинформативным и недостаточным для создания современных наукоемких технологий.

Цель работы.

Создание математической модели переноса вещества в материале древесины для повышения эффективности технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов, снижения энергоемкости и сроков обработки лесоматериалов, экономии пропитывающих составов, получение клеточного сока как нового лесопродукга.

Объекты и методы исследования.

Процессы обезвоживания и пропитки как процессы переноса в лесоматериалах при воздействии силовых полей различной физической природы используются в технологических процессах лесного комплекса, в лабораторных и производственных условиях. Теоретические исследования проведены с привлечением основ статистической механики, механики сплошных сред, теории групп и др.

Научная новизна.

Научной новизной обладают:

• Феноменологическая модель реологии вязко-фильтрационного тела и спектры размеров структуры капиллярно-порового пространства водопроводящих путей древесины, построенные на основании теории статистических инвариантов;

• Спектры параметров состояния процессов в стационарных условиях и однородных условиях и однородных полях в динамических системах с большим числом степеней свободы;

• Методология оценки роста древостоев и развития технологических процессов с позиции теории групп в информационно-физическом пространстве;

• Закономерности движения вязко-фильтрационной жидкости в процессах обезвоживания и пропитки древесины;

• Расчетные формулы для определения основных параметров состояния процессов обезвоживания и пропитки в силовых полях: центробежном, баротермическом и пьезотермическом;

• Уравнения движения пачки лесоматериалов на вращающейся струне как самобалансирующейся системы, условия самобалансировки и устойчивости вращения.

Научные положения, выносимые на защиту:

• Процессы переноса вещества-энергии-структуры в материале древесины, самого материала в технологических процессах, естественного воспроизводства древесины и развития технологий описываются единой феноменологией в форме группы путей движения в информационно-физическом пространстве (информационный параметр состояния, внутренняя фаза развития и внешнее время);

• Спектры размеров капилляров (пор) по размерам и их пространственно-временное распределение в материале древесины можно построить на основании представлений теории статистической инвариантности;

• Математическая модель движения маловязкой жидкости в капиллярно-поровом пространстве материала древесины как суперпозиция структуризированного ( капиллярного) течения, описываемого уравнениями Навье-Стокса, и деструктуризированного (порового), описываемого обобщенным уравнением фильтрации Дарси;

• Выполненные статистические построения пространственно-временной структуры водопроводящих путей древесины позволяют записать целостную систему уравнений переноса вещества-энергии-

структуры, что позволяет выстраивать механику древесины и древесных сред как нового и в известной мере самостоятельного научного раздела Естествознания;

• Совмещение основного силового поля с акустическим, которое вызывает локальные автоколебания скорости движения жидкости в материале способствует интенсификации процессов переноса вещества;

• Группа симметрии движения в информационно-физическом пространстве, как группа гармонического развития всех связанных структур лесного комплекса.

Значимость для теории и практики.

Разработанная и экспериментально проверенная математическая модель сложных процессов переноса в материале древесины, уравнения развития древостоев и технологических структур, а так же, установленные статистические закономерности формирования параметров состояния стационарных процессов и однородных полей, расширяют и углубляют представления теории технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов и вносят существенный вклад в науку лесопользования.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработан и апробирован на практике математический аппарат расчета основных параметров процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов в силовых полях различной физической природы, которые позволяют сформулировать направление развития перспективных технологий в лесном комплексе.

Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании более эффективного оборудования в лесо-дерево обрабатывающем производстве, технологического процесса лесозаготовок и транспорта.

В соответствии с координационным планом развития научно-исследовательских работ Минлеспрома СССР, Госкомитета по науке и технике и Минвуза РФ данное научное направление развивалось как фундаментальное построение механики древесных сред и теоретических основ лесотехнической гидродинамики древесины.

С 1982г. по 1996г. были выполнены НИР с номерами государственной регистрации тем: 01826058033, 01840083396, 01860029651. 0188003944, 01890085249, 01910053484, 01910056803, 02910000178, 01940005145.

Автор диссертации являлся ответственным исполнителем этих научно-исследовательских работ.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения обсуждались и были одобрены:

• На научных конференциях по итогам НИР (19821998гг.)

• На международных и Всероссийских конференциях (Минск 1968г., Ленинград 1973г., Санкт-Петербург 1995г., Москва 1997 г., Петрозаводск 1998 г.)

• На научных конференциях в вузах (ЛГМИ 1975г., ЛГУ 1978г., СПГАСУ 1997г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 28 работ. Результаты исследований представлены в 22 научно-исследовательских отчетах. Получено 6 авторских свидетельств и 3 патента РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, заключения, списка используемой литературы. Основное содержание работы изложено на 183 страницах машинописного текста, иллюстрировано 47 рисунками. Список используемой литературы включает 174 наименования.

Содержание работы.

Во введении сформулирована актуальность темы, цель работы и научные положения, выносимые на защиту.

1. Состояние проблемы и задачи исследования.

Излагаются способы обезвоживания лесоматериалов: конвективный, кондуктивный, высокочастотный, пневматический, электрокинетический, вибрационно-конвективный, ротационный,

центробежно-высокочастотный, центробежный. Предлагаютс? технологические схемы обезвоживания круглых лесоматериалов.

Представлены способы пропитки: капиллярной диффузионной, под давлением, центробежной злектрокинетической, автоклавной, «вакуум-давление» «давление-давление-вакуум».

Определяющую роль в протекании процессов обезвоживания и пропитки в лесоматериалах играет пространственная структура капиллярно-порового пространства и его проницаемость.

Пористость и проницаемость древесины исследовалась е работе многих ученных: В.А. Баженова, H.A. Можегова, А.Н Обливина, П.Н. Одинцова, В.И. Патякина, О.И. Полубояринова П.С. Серговского, Б.Н. Уголева, E.H. Харук, B.C. Чудинова, Г.С Шубина и др.

Задачи переноса решалить в работах A.B. Лыкова, Ю.А. Михайлова, П.Н. Романенко, Ю.П. Семенова, А.А.Шейдегера и ДР-

Явления переноса в биологических система> исследовались в работах Р.Берда, Е Лайтфута, В Стьюарта и др.

Водопроводящие пути в древесине имеют сложную развитую структуру, поэтому ставится задача перехода от рассмотрения процессов перехрода вещества-энергии к процессам перехода вещества-энергии-информации.

Для этого необходимо раскрыть статистические закономерности спектров размеров капилляров (пор) в материале древесины и их пространственное распределение в условиях сложной статистической картины их формирования, опираясь на статистическую теорию состояния систем с большим числом степеней свободы.

В неравновесной термодинамике известные уравнения Онзагера связывают потоки и движущие силы:

jl lyxi. , l«^,..., (о

для коэффициентов переноса имеет место равенство: [_; ,' - L

LJ J

Для процессов переноса в древесине это означает появление структурных потоков и движущих сил, а так же коэффициентов структуризации системы.

Пространство водопроводящих путей в древесине имеет двухуровневую структуру: капиллярную и поровую. Течение маловязких жидкостей в первой описывается уравнениями Навье-Стокса, а во второй - обобщенным уравнением Дарси. Ставится задача обобщенного суперпозиционного представления течения жидкости в связном капиллярно-поровом пространстве.

При таком подходе становится возможным построить уравнение вязко-фильтрационно- упругого тела в виде:

- £ ££. + X ¿р * < С (2)

-гг—тз? + тж ' {1

в котором £, ^ Д С, (Л - соответственно деформация, сила, параметры модели. Форма построенного уравнения соответствует уравнению колебания осциллятора и указывает на возможности появления новых свойств древесины.

Обезвоживание и пропитка являются неотъемлемой частью ресурсосберегающих технологий. Накопленный эмпирический материал и аналитическое обобщение в рамках построения уравнений регрессии становятся первым начальным этапом исследования сложной картины течения жидкости в капиллярно-поровом пространстве древесины.

Следующим важным этапом развития наших представлений о процессах переноса в древесных средах является построение основных законов переноса вещества-энергии-информации, опираясь на фундаментальные основы статистической механики, теории информации, неравновесной термодинамики, биофизики и других разделов естествознания в их связной целостности.

Создаваемые технологии, механизмы и оборудование лесного хозяйства, лесозаготовительных и

деревообрабатывающих производств решают потребительские задачи общественного развития. Они развиваются, проходя эволюционно-инволюционные стадий, в информационно-физическом пространстве. С представлением пространства связано представление группы путей движения в этом пространстве. Становится возможным построить обобщенное представление развития техногенных и естественных структур и процессов переноса в них в информационно-физическом пространстве; параметр состояния (информация), внутренняя

фаза (внутреннее время) и внешнее время. Группа симметрии этого пространства позволяет построить гармонизированные пути развития техногенных и естественных структур, учитывающих влияние множества факторов, среди которых могут быть и взаимоисключающие. Таким образом, определяется путь построения основ теории перспективного развития лесного комплекса как целого, так и его составляющих элементов.

2. Структура и методы исследования водопроводящих

путей древесины.

Древесина представляет собой комплекс образованных камбием тканей. В ее структуре выделяют годичные слои, сердцевидные лучи, сосуды, смоляные ходы и др. основные элементы системы водопроводящих путей. Ткани выполняют проводящие, механические и запасающие функции. Анатомические элементы хвойных пород организованы в довольно упорядоченную структуру. Проводящую и механическую функцию выполняют трахеиды. Это мертвые, сильно вытянутые клетки с заостренными концами. Оболочки клеток имеют утолщенные и окаймленные поры. В поперечном разрезе форма сечения трахеид близка к прямоугольной. В древесине хвойных пород жидкость может проникать по трахеидам, сердцевинным лучам и смоляным ходам.

Древесина лиственных пород состоит из большего количества анатомических элементов по сравнению с хвойными породами. Здесь проявляется биологический принцип развития от простого (раннего) к сложному (позднему). Отметим, что этот принцип также сохраняется внутри структуры годичного слоя. Проводящими элементами являются сосуды и сосудистые трахеиды. Сосуды представляют собой длинные вертикальные тонкостенные трубки, состоящие из члеников, крупные сосуды состоят из коротких цилиндрических или бочкообразных члеников. Между собой сосуды сообщаются через окаймленные поры.

Движение жидкости в древесине определяется ее сложной пространственно-временной структурой. В ней следует выделять макроскопическую систему, состоящую из сосудов и трахеид, и микроскопическую в форме межмецеллярных и межфибриллярных образований.

Структурная анизотропия строения древесины приводит к различному характеру движения жидкости и газа в продольном, поперечном, а так же радиальном и тангенциальном направлениях.

Пористость материала определяется как отношение объема пор ко всему объему тела. Различают объемную и поверхностную пористости.

Построение модели поровой структуры начинается с моделирования формы пор. В поперечном сечении поры у лиственных пород древесины имеют форму, близкую к кругу. Поэтому с позиции гидродинамики древесины следует решать задачи течения жидкости как в круглых, так и плоских капиллярах. Поровые структуры характеризуются функцией распределения пор по размерам, ее формирование определяется статистическими факторами воздействия, среди которых могут быть определяющие и сопутствующие. Первые формируют модельное значение, вторые - отклонение от наиболее вероятного значения в спектрах распределения.

3. Статистические закономерности формирования структуры водопроводящих путей.

При всей сложности картины образования спектров размеров капилляров и пор теория статистических инвариантов позволяет решать задачу в целом: статистические инварианты выполняют роль однородности неоднородной структуры и являются носителями статистического детерминизма при формировании спектров.

Развивается универсальность предлагаемого подхода к раскрытию статистической структуры природных систем вообще.

В соответствии с общими принципами статистической механики совокупность капилляров (пор) можно представить как своего рода условное фазовое пространство, состоящее из

числа ячеек, равного числу дискретных значений / радиусов

капилляров Ти В каждой ячейке / фазового пространства может

содержаться п> капилляров (пор) радиуса г,, характеризующихся

некоторым признаком а, являющимся в общем случае функцией размеров капилляров (поверхностная энергия, давление и т.п.).

Вероятность распределения капилляров по ячейкам фазового пространства описывается формулой:

S = Hl/ fln-J ,

гдеZZlh! = /ь/ Н2! <- ^ ; (3)

7V = Д7/г, - общее число капилляров. С учетом формулы Стирлинга:

п! = п ехр (-п), п»1 (4)

получаем представление:

P = lnS=NIn S-Z т In lh (5)

Наиболее вероятному распределению капилляров по размерам соответствует экстремум функции In S:

d P = d In S = -E.ln m dni = 0 (6)

Дополним это условие равенствами:

N ~ = const, или ^ d 11 = 0 (7)

Е~Е s.iii = const, или Z&d т = 0 (8)

играющих роль статистических инвариантов сложного процесса.

Первое уравнение характеризует условие постоянстве общего числа капилляров в статистическом процессе и: образования, а второе - носимого ими характерного признак; при этом формировании.

Задача формулируется следующим образом: построит!

наиболее вероятное распределение числа капилляров п

характеризующихся признаком £, в условиях выполнения:

Z In ih d lh = 0, £d lh = 0, % s,d и = 0, (9]

отражающих условие максимума энтропии In S при постоянстве

числа капилляров ^V и их интегрального признака Е.

Воспользовавшись методом неопределенных множителе! Лагранжа, получаем:

Z (-In lh - j3St + a) d ih -0 (10)

из которого следует уравнение:

1пп, + Ре, -а-0 (11)

и его решение в виде:

т = А ехр(- (3&) = 0 (12)

где величины а и /?определяются из условия нормировки. В качестве характерного признака примем энергию образования

£ искривленной поверхности мениска на одну молекулу жидкости:

£ =

п,г

(13)

Поэтому здесь получаем другое выражение:

п, =А ехр(- ¡3 г ) (14)

из которого после дифференцирования получаем:

*• -2 * -1 dn=A г ехр(- р г )dr (15)

Построенную функцию распределения удобно представить в

безразмерном виде :

d n/d г = г ехр[2 (1- г )] 0 (16)

где п = п/ и«; г— г//«; п„,; г„, - модальность спектра. Построенный спектр достаточно хорошо описывает кривые распределения для лиственных пород древесины. Для хвойных пород древесины в качестве характерного признака принята поверхностная энергия образования мениска. В этом случае функция распределения капилляров по размерам принимает вид:

-У -{

dп =Br ехр(-р г') (17)

или в безразмерном представлении:

dn/dr = г expf 4 (1- г )J , (18)

При решении задач рационального лесопользования необходимо знать как спектры распределения древостоев по основным параметрам состояния, так и их распределение по территории.

Аналогичная задача решается при исследовании формирования параметров состояния естественных процессов таких как турбулентность, волнение, рельеф и др. Следует отметить симметричный характер представления явлений турбулентности и течения в древесине. Сложность первого определяется потерей устойчивости ламинарной формы течения в достаточно простых по сравнению со структурой древесины гидродинамических системах, в то время, как для второго характерна ламинарная форма течения жидкости в сложной пространственно временной системе. Развиваемый подход позволяет с позиции статистических инвариантов выстраивать спектральное представление параметров состояния как первого, так и второго явлений, а так же определить функции распределения древостоев по диаметрам, высоте и их взаимное расположение друг относительно друга.

В лесном комплексе имеют место связанные между собой динамические системы, параметры состояния которых формируются в сложных статистических условиях. Для стационарных случайных процессов и однородных случайных полей параметр состояния в общем виде может быть представлен в виде:

и = EZ. ехр( i <р.) (19)

здес£ комплексные случайные величины Z. обладают свойством:

Это означает, что случайный параметр состояния можно представить в виде суперпозиции некоррелированных между собой гармоник со случайными амплитудами и фазами.

Для стационарного случайного процесса можно записать:

u(t) =£ff¡ cosfoxt- cpc-¿) , (20)

и соответственно для однородного случайного поля:

и(х) cos( к. х - (р.), ' (21)

а) о) , ,

(р = arctg(Z• / Z- ); w- =2 /Z ¡ , v Jo ¿ &

(1) С) г

Z, = Z. +z. , Z ~i(Z. - Z. Л J J J J J7

Здесь частота CO: = 2л/Tj , и волновое число kj =2п/к-. Корреляционная функция стационарного случайного процесса равна:

В(т) = Е- cos (й. г , ^ (22)

Гц,е Е. = У2 wf, т > 0) при т—0} В(0)=ЕЕ^. Из общих принципов статистической механик^ известно, что динамические системы с большим числом степеней свободы стремятся к своему предельному равновесному (наиболее вероятному) состоянию. Поэтому решена задача определения параметров состояния в условиях наиболее вероятного распределения по степеням свободы, когда выполняются интегральные соотношения вида:

Е Е. = const; Е Е. Т. = const (23)

J t i 7

J 6 J i *

отражающих условия инвариантности для статистических стационарных процессов и однородных полей.

Для стационарных случайных процессов получено представление: ^

4±_ - i со ехр (- -гт~ ) ? На? w (24)

или в виде: . ~ ^

41 ^Z^expUO-Zl],

1П5 (25)

где Е = Е/Ет , 6) = со / со,„ , Ет - мода при со = о)т Для однородного случайного поля соответственно имеет место выражение:

¿Л- ^ I к-2ехр (~2ги/к ) ЩГ и г (26)

или

dE _

где к -к/km

Вместе со знанием закона распределения вероятностей (нормального, пуассоновского, биномиального и др.) построенные соотношения позволяют получить многоинформационную картину пространственно-временного протекания процессов в лесном комплексе и его состояния. При длительном лесопользовании наряду с пространственным распределением древостоев необходимо знать и их временное развитие. Рост древостоев можно рассмотреть как с кинетических, так и информо-физических представлений. Согласно дендролгии развитие древостоев характеризуется фенотипом с четко выраженными периодами вегетации и покоя. Покой можно рассматривать как своего рода состояние динамического равновесия, а вегетацию как переход от одного состояния динамического равновесия к другому. Такой переход в первом приближении можно описать кинетическим уравнением Ш /Ш — А1 с временным условием &.<= ¿<= Ь+ю. В качестве параметра роста можно принять как высоту, так и диаметр древостоя. Так возникает цепочечное представление роста древостоев:

±¿0 -Ь3о

е = е<>ехр(/ А1<И)ехр(/ АгШ)... (28)

^ог

При постоянном значении А1 на интервале интегрирования цепочка решения принимает вид:

е = во ехр [Аг (Ьо — и )/ ехр [А1 (&о - -б - $1*(,о < Величина^характеризует фазу одной вегетации, а сам процесс вегетации складывается из суммы.

Процессы переноса в древесине, развитие древостоев V технологических процессов лесозаготовок и лесообработку можно рассматривать в обобщенном представлении как группу путей движения в информационно-физическом пространстве Здесь возникает решение двух задач:

1. Прямой задачи, когда необходимо сформулировать законь эволюции и инволюции;

2. Обратной задачи, когда по известным законами эволюции ^ инволюции выстраивается развитие.

Группа движения в информационно-физическом пространстве складывается из вращения информации (параметра состояние

системы) по фазе и поступательного перемещения ее во времени. В суперпозиции возникает винтовое движение информации по информационной форме, определяемой симметрией самого информационного пространства и формы в этом пространстве. Такое представление построено для процессов переноса в древесине, развитии древостоев и лесотранспорта.

Принцип развития как группы путей симметрии информационно-физических пространств становится естественным представлением гармонизированного характера развития природных и техногенных систем в условиях воздействия множества факторов, среди которых могут быть и несовместимые друг с другом. Принцип гармонии (симметрии) отличается от вариационного (оптимизационного) принципа, согласно которому выполняется функциональная экстремизация систем по одному или нескольким предпочтительным факторам из их большого множества.

Таким образом выстраивается перспективное направление представлений развития лесного комплекса как единого организма и процессов переноса в нем с позиции одного класса функций вместо очень большого числа уравнений регрессии.

4. Математическая модель движения жидкости в

древесине.

В технологических процессах лесной и деревообрабатывающей промышленности имеет место пропитка древесины малоконцентрированными водными растворами, которые, как и саму естественную влагу, можно рассматривать как маловязкую ньютонову несжимаемую жидкость. Движение такой жидкости описывается уравнением количества движения:

X 4-9 А и • \ ^ 1 Ъ /от

ж " ^^ ^ '

р, V, р, и, X, / — соответственно плотность, кинематическая вязкость, давление, составляющие скорости движения вдоль прямоугольных координат, координаты и время.

Течение жидкости в древостоях и в материале древесины в силовых полях различной физической природы является

достаточно медленным и характеризуется малыми значениями чисел Рейнольдса. Основное значение здесь приобретают силы трения - правая часть уравнений. Поэтому принимается квазистационарное ползущее течение, описываемое уравнением

которому соответствует уравнение Лапласа для давления

Ар—О. Деструктуризированное течение жидкости в древесине описывается обобщенным уравнением Дарси:

здесь к - коэффициент фильтрации, у =

Математическое моделирование течения жидкости в сложной капиллярно-поровой системе водопроводящих путей древесины основывается на построении уравнения суперпозиции уравнений Навье-Стокса и Дарси, которое описывает вязко-фильтрационное движение жидкости:

Ползущее вязко-фильтрационное течение описывается уравнениями:

которым так же соответствует уравнение Лапласа для давления.

Структура построенных уравнений соответствует уравнению колебания осциллятора, это означает возможность моделирования течения жидкости в древесине исследованием движения маятника или их системой.

Растущее дерево представляет собой гомеостатическую систему, которая поддерживает свои параметры состояния на квазипостоянном уровне путем организации колебательных режимов протекания процессов тепло-массообмена и передачи информации как внутри себя, так.и с окружающей средой.

В гомеостатической системе создается пространственно-временная решетка, шаги которой определяются периодом

(30)

колебания и длиной волны протекающих процессов переноса вещества-энергии-информации. В этой связи встает задача построения уравнений движения жидкости на пространственно-временной решетке как внутреннего пространства-времени гомеостатического тела. Поэтому делается переход от внешнего непрерывного пространства-времени к дискретному внутреннему пространству-времени: . , .

I _ ± 1 ^^ ¿±1

М > ^ ¿£1

или

I I ¿ъ £

где ^ =есгЬ «?х= £1X^271X1/^1' асг-

соответственно частота и волновое число решетки. Это означает, что деформация пространственно-временной решетки гомеостатической системы может оказывать влияние на характер процессов переноса вещества-энергии-информации в ней самой.

Наличие в структуре материала древесины развитой поверхности контакта древесного вещества с жидкостью приводит к представлению двумерной среды, размерность которой на единицу меньше размерности трехмерного пространства. Уравнения Навье-Стокса течения двумерной среды при отсутствии массовых сил принимают вид двух строчек: ~

1-й ; (35)

где р2, <7 - соответственно поверхностные плотность, вязкость и давление.

Линию контакта поверхностей с различающимися параметрами состояния можно представить себе как одномерную среду и записать для нее уравнение движения в виде:

- «г '

5. Течение жидкости в водопроводящих путях древесины.

В сложной капиллярно-поровой структуре древесины можно выделить сквозные, тупиковые, полупроницаемые, связные и др. капилляры. Сами стенки являются проницаемыми. Заполнение сквозного капилляра. Для ползущего течения жидкости в круглом капилляре скорость принимает вид:

i у кук („г 4Z) для максимальной скорости имеет место уравнение:

1меет место ypaвнe^

решение которого имеет вид:

(37)

(38)

Jb- JLL J Ь. (39)

Заполнение тупикового капилляра. Движение жидкости в тупиковом капилляре рассматривается в условиях изотермического сжатия защемленного газа. Решение получено

m iz JPt'Jpùm» .

-р- + 2р + -р? + T^JffVP? + +<Mff„ iEùd? . iD-p-p

Заполнение капилляра с полупроницаемой перегородкой. Если размер отверстия в перегородке существенно меньше диаметра капилляра, то имеет место уравнение:

жRz de 7ь\ч $ р

~гГ Ж= ' (41)

и его решение:

для фильтрационной перегородки получим решение в виде:

К* {Сп Ро Ро (43)

Заполнение сквозного капилляра с проницаемыми стенками. Здесь для плоского капилляра движение жидкости будет описываться уравнением

7г + (44)

Щ - ¿> эх + (44)

где \о- скорость вытекания (втекания) жидкости. Решение построенного уравнения имеет вид:

Течение жидкости в поровых структурах. Заполнение сквозной поровой диафрагмы можно описать уравнением:

и > (46)

решение которого имеет вид:

Так как широкий капилляр заполняется жидкостью быстрее узкого, то при наличии сквозной стенки возникает боковое течение из широкого капилляра в узкий. Представлено решение данной задачи.

Здесь так же рассматривается вязко-фильтрационное течение жидкости в капиллярах. Решение задачи строится на основе представления решения уравнения движения осциллятора без трения, с трением и под действием внешней периодической возмущающей силы.

С позиции интенсификации процессов переноса в древесных средах становится перспективным исследование развития периодического поля, в котором происходит возрастание во времени колебательной составляющей скорости движения, т.е. автоколебательных ламинарных структур в поле, стационарного в среднем. В результате решения уравнений

получена связь периода колебания с масштабом переноса и кинематической вязкостью жидкости.

Процессы обезвоживания и пропитки могут рассматриваться как процессы перехода от одного состояния динамического равновесия до включения силового поля к другому. Переход от неравновесного состояния к равновесному во времени в первом приближении можно описать уравнением:

где р - макроскопический параметр состояния системы.

р — равновесное значение параметра р,

г — характеристика время протекания процесса. Общее решение данного кинетического уравнения имеет вид:

8р = 8ро ехр (-(/т) > (49)

или в фазовом представлении:

8 р - 8ро ехр (-ср), (р = аЛ, со= 1 / т . (50)

Для процесса обезвоживания имеет место выражение:

р = рк+(ро-ри) ехр (- 1/т) (51)

а для процесса пропитки получена формула:

р = рк-(рк -ро) ехр (- 1/т) (52)

где ро,рк- плотность, соответствующая начальному и конечному состояниям.

6. Теория процессов обезвоживания лесоматериалов.

Обезвоживание в поле центробежных сил. Во вращающейся прямоугольной системе координат с постоянной скоростью вращения уравнения движения имеют вид:

+ , (53)

сила Кориолиса: К --2р С0&$/~ (54)

центробежная сила: F4 — р (ù г (55)

скорость: V=iu + jv + kw (56)

Сила Кориолиса по осям прямоугольной системы координат примет вид :

F** = - 2р ú) (w cos ср - V sin ф) , (57)

Fk¡. ~-2р сои sin (р ^ (58)

Fky - 2р сои cos ç , (59)

Где <р угол между осью oz и горизонтальной плоскостью. Три строчки уравнения движения представляются в виде:

, (60)

J)t J5 ty ^ L 5

-+- 7 Д1Г 7

= - J- Ц -i-ZcOU.^4

л 9 Á w. <62>

Для рассматриваемого ползущего движения левой частью уравнений можно пренебречь. Если направление центробежной силы совпадает с осью капилляра, то движение жидкости в нем будет описываться системой уравнений:

(63)

Lit (64>

■р ^ - А >

2./ „ч л (65)

--zcotl-cojl+z)--)) AW.

для плоского ползущего течения получаем уравнения:

-2(0 IV + ^Ли = 0 (66)

г 7 ¿Р

2а и + со Г^г у А м = 1/р * • (67)

В условиях, когда и«й) )течение можно описать уравнением:

ЭР г 7 - Ур'тЩ' + (О уАн> = 0. (68)

Жидкость на оси вращения разрывается, поэтому истечение жидкости^из капилляра будет происходить при условии:

УгрСОК >Р.

При истечении жидкости возникает градиент противодавления:

эр _

Давление жидкости прекратится при условии:

, Р0)

откуда можно определить остаточную длину столбика жидкости: / -р _

Для крупных капилляров эпюра скоростей будет описываться формулой:

ро/ R , Z 2 \

¿-J- , ■ ,72)

И время обезвоживания можно определить соотношением:

í -

(73)

/равнение для максимальной скорости истечения жидкости в капилляре имеет вид:

2го решение получено в виде:

■и

(75)

Продольное плоское изобарическое течение жидкости в ггационарном центробежном поле описывается двумя :трочками:

^ . СО

ц * ) Т?г-"1Та~ т ' (7в}

соторые можно объединить в одну строчку:

(77)

эешение построенного уравнения имеет вид:

СО

Я (78)

^ОесС^у)^^)-^ у)]

;(79)

* р — - .-I

(80)

если ось вращения совпадает с осью капилляра, то система уравнений движения имеет вид:

^-¿¿РгГ-тМг/ , (81)

<82>

-4 = — 9 Л И/. (83)

Во вращающемся круглом продольном капилляре скорость течения описывается параболическим профилем:

w-A [1 - (у /if], и — В [1 — (у/г?] (84)

в котором:

А _ I . « "ÍJlJL 1 *

A- zi) toy в-

Течение жидкости в поровои плоской диафрагме описывается уравнением. р „Н

Л о ч -< (85)

J3 £

В условияхР = CíWSf, и и « coz получаем w = (k/g) со z . Система уравнений:

-2ú)u-gk и = 0, 2сои + со z-gk w = 0 (86)

имеет решение в виде:

Здесь также рассмотрено аналитическое решение задачи самобалансировки пачки лесоматериалов (контейнера) на вращающейся струне. При быстром вращении происходит самоцентровка тел, когда центр масс, не совмещенный с осью вращения, приближается к оси вращения. Это обстоятельство делает данный поход перспективным для создания технологий обезвоживания и пропитки лесоматериалов.

Решение задачи самобалансировки строится в связанных одной неподвижной и трех вращающихся прямоугольных систем координат. В качестве обобщенных координат служат четыре угла отклонения пачки лесоматериалов относительно

неподвижного пространства. Для угла а отклонения струны от вертикальной оси получено выражение:

С0бо( (шс(+Х 9 liho¿= О,

л 3 (88)

ЭРQ- ■ .

здесь / - длина струны, а - расстояние от точки крепления пачки

лесоматериалов на струне до центра масс С, 9- угол между вертикальной осью и прямой, соединяющей центр масс с точкой крепления струны.

При &>-¿><=>o получаем формулу silla — - (a/l) sin в у из

которой следует, что при /—><~=> угол а О .

Построены уравнения движения пачки лесоматериалов с учетом сопротивления среды, в которой она вращается на основании уравнений Лагранжа li-рода для четырех обобщенных координат и линеаризированные уравнения малых колебаний для исследования задачи устойчивости движения.

При исследовании обезвоживания лесоматериалов методом сброса давления построено решение задачи сжатия защемленного воздуха под давлением и его расширение при сбросе давления.

При исследовании пьезометрического обезвоживания лесоматериалов принимается представление о том, что влажную древесину можно рассматривать как упруго-фильтрационное тело. Построено решение задачи для плоского и круглого

штампов, а так же для случая, когда круглый валец движется по плоской древесине.

Выполнены экспериментальные проверки для центробежного обезвоживания лиственных и хвойных сортаментов (рис. 1, 2) и сбросе давления (рис.3), для метода обезвоживания сбросом давления опытным путем получено уравнение регрессии изменения влажности образцов из древесины березы и осины.

7. Теория процессов пропитки лесоматериалов.

Построено решение задачи пропитки капиллярно-поровой структуры древесины, расположеной перпендикулярно направлению действия центрбежных сил. Здесь движение фронта пропитки в капилляре будет описываться уравнением:

2 Z О Р СО ОС t

Ц = . , -Ь -и 7

S JLL iu cli

решение которого имеет вид:

ой х г {Н

(89)

(90)

где х - расстояние от оси вращения, г- радиус капилляра. Время заполнения капилляра равно:

afxH*-

(91)

Для фильтрационного течения получено выражение для скорости пропитки:

сйХ

- , (92)

и-

-1

2Э

1 времени:

При встречно-центробежном способу пропитки градиент давления на фронте пропитки равен:

А!--¿>а>ла-А<н),

Ах ~ & ^ - о-»)

эму соответствует скорость движения:

Построенное уравнение имеет решени^

ТГ1 - г ^—+

Здесь время пропитки становится равным:

(95)

(96)

(97)

Для фильтрационной пропитки имеет место, уравнение для скорости: ^

-1 л. / & ]иМ- .

V-о, «

решение которого имеет вид: - leí

Ч ^ 2Г Г \t/t +

(100)

Т г тг

откуда следует выражение для времени пропитки:

При попутно-центробежном способе пропитки уравнение для скорости движения с^окга можно записать в виде:

и = ¡и Л. (101)

Решение построенного уравнения имеет вид: поэтому время заполнения здесь равно:

I ц} * / и№1 л ± = ш ( ~ТПГйТ >

(102)

(103)

Для фильтрационного режима течения имеем уравнение для скорости:

и — к g cú fu dt (104)

о 7

которому соответствует решение: Л

и = Uo ехр (к g со t) (105)

Поэтому время пропитки можно орределить по формуле:

/ % 0 / С оо ^ , \

При суперпозиции рассматриваемых способов следует учитывать давление защемленного воздуха, что усложняет задачу и становится предметом дальнейших исследований.

Построено решение задачи заполнения капилляров и порового пространства древесины в автоклаве. Для капилляров без учета противодавления защемленного воздуха скорость пропитки можно определить из уравнения: _

,, Iх Р V Р

<107)

из которого следует, что время пропитки:

i = §$ I ■ (108)

С учетом противодавления защемленного воздуха скорость пропитки будет описываться уравнением:

его решение имеет вид: о . п

-щгт- - ЛР Рг г/- 7х

яЧр-р^л, МР-Р.) + —рт- J б> ' (1")

откуда следует время первого.этапа пропитки: -ч о , .

— + ТР + р2—+ 1 Р^ ^ а(р-РоУ^Р'Ро)-Рй}. (111)

Далее происходит движение жидкости в результате растворения газа и его диффузии, поэтому полное время пропитки равно:

1 _ ж , № Г Мо 1о , ШИ-о)

^Р-Р.) Я^Р-Ро)2"!^ кГР-Ро)

и ра. ■ р

здесь к -постоянная Генри, -универсальная газовая постоянная, Т - температура в градусах К, И - коэффициент диффузии, параметр:

Задача пьезометрической пропитки решается как обратная задача обезвоживания: сжатый элемент древесины находится в объеме несжимаемой жидкости. Начальные условия задачи выглядят следующим образом:

при г^ 9, давление на древесину равно Р — Е Ah/h

при t>0, усилие, сжимающее древесину, снимается и она возвращается в исходное положение, вызывая пропитку.

В результате исследования задачи получена формула для

где / - ширина, Е - модуль упругости, ш - пористость.

При разрывном характере заполнения внутреннего порового пространства фильтрационное движение будет обусловлено градиентом давления, вызванного образованием вакуума.

Задача намокания капиллярно-поровой структуры лесоматериалов решается в представлении движения жидкости в эквивалентном капилляре данной структуры древесины. Это движение состоит из двух этапов:

• Под действием капиллярных сил

• При растворении (диффузии) защемленного воздуха.

В заключении данной главы представлено экспериментальное и теоретическое сравнение процесса пропитки материала древесины для рассматриваемых силовых полей: центробежном, баротермическом и пьезометрическом, а также при намокании лесоматериалов в подводном и надводном состояниях (рис. 4, 5, 6, 7). Представлены уравнения регрессии,

QI Ю1_)1/М ОГкОАЛАЫН ППППМТ1/1Л'

(113)

обобщающие опытные данные пропитки образцов древесины разных пород.

Следует отметить, что построенные математические модели процесса пропитки в различных силовых полях в достаточной степени описывают исследуемое явление и могут быть использованы для расчета основных параметров состояния процесса пропитки в технологических процессах.

8. Опытно-промышленное внедрение технологических

процессов обезвоживания и пропитки древесины.

Представлены центрифуги с вертикальным и горизонтальным расположением центробежного поля. Установка с вертикальным полем ОКЛ-3 позволяет загружать лесоматериалы длиной до 2 м, а установка с горизонтальным полем ОКЛ-2 - лесоматериалы длиной до 6 м.

Основными конструктивными элементами центробежных установок являются рама сварной конструкции, узел крепления лесо-пиломатериалов, электродвигатель постоянного тока, ограждающий кожух каркасной конструкции, электрическая схема плавного регулирования вращения до угловой скорости 250 рад/с.

График зависимости плотности лесоматериалов от числа оборотов вращения центрифуги показан на рис.8.

Достаточно эффективной является центробежно-конвективная установка обезвоживания лесо- и пиломатериалов, ее основными узлами являются: корпус, устройство крепления древесных изделий, вентилятор с регулятором расхода воздуха, электронагреватель с регулятором температуры. Представленная установка существенно сокращает время сушки по сравнению с камерной сушкой.

Модифицирование материала древесины производилось на центрифуге НПО "Центр". После пропитки физико-механические свойства материала древесины ольхи и березы превышали свойства сосны и дуба.

Представлена конструктивная возможность создания самобалансирующейся центробежной установки обезвоживания (пропитки) лесо- и пиломатериалов длиной до 4 м, объемом 2 куб.м.

В целях качественного улучшения сушки изделий из древесины и ее сокращения во времени была создана опытно-промышленная установка, в которой изделия погружались в гидро-баро-термальное поле и выдерживались в нем 100-1800 с. После сброса давления изделие высушивается в высоко температурном поле.

Для местной пропитки древесных материалов была создана установка, в которой пропитка производится в пьезотермическом поле. Это поле создается упругими вальцами, в которых имеется система тупиковых отверстий, заполненных пропитывающей жидкостью. Скорость перемещения пиломатериалов 50 см/с при глубине пропитки 0,2 см.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Повышение эффективности технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями, прежде всего, связано с необходимостью построения для реального сложного статистического процесса переноса вещества-энергии-структуры в водопроводящих путях древесины адекватной информационно емкой математической модели.

Выполненные теоретические разработки и экспериментальные проверки позволили получить впервые следующие достоверные результаты, имеющие важное научно-техническое значение:

1. Сформулировано обобщенное представление процессов переноса вещества-энергии-структуры в материале древесины в силовом поле, самого материала древесины в технологических процессах и при естественном воспроизводстве леса. Такое обобщенное представление процессов переноса и развития достигается путем рассмотрения их каи траекторий путей движения в информационно-физическом пространстве (параметр состояния внешнее время и внутреннее время). Представление развития естественных и техногенных структур лесногс комплекса как траекторий движения в информационно физическом пространстве позволяет построить гармонические пути их развития в условиях наличи$

очень большого числа факторов, среди которых могут быть и взаимоисключающие.

2. На основании теории статистических инвариантов построены спектры размеров капилляров (пор) и пространственная структура водопроводящих путей древесины; сами спектры носят одномодальный характер и с их помощью определяются граничные условия проницаемости капиллярно-порового пространства древесины в процессах обезвоживания и пропитки в силовых полях. Данный подход позволяет сформулировать спектры значений параметров состояния стационарных процессов и однородных полей в естественных и техногенных структурах лесного комплекса.

3. Для моделирования движения жидкости в капиллярно-поровом пространстве древесины построена реология вязко-фильтрационного тела. На ее основе построены новые уравнения движения жидкости в водопроводящих путях древесины как суперпозиция уравнений структурированного капиллярного (уравнения Навье-Стокса) и деструктурированного порового (уравнение обобщенного закона Дарси) течений. Это означает появление в материале древесины нового класса течений, описываемого новыми уравнениями движения. Становится возможным построение целостного представления материала древесины в виде феноменологической модели вязко-фильтрационно-упруго-пластического тела, позволяющей решать новые проблемы модификации древесного материала и условий его естественного воспроизводства.

4. Древесный материал в естественных условиях развития древостоев формируется как гомеостатическая система, находящаяся в состоянии динамического взаимодействия с окружающей средой. Это состояние может поддерживаться в результате самоорганизации системы в, своего рода, пространственно-временную решетку, параметры состояния которой определяются масштабом пространственно-временной периодичности протекания процессов переноса при взаимодействии. Поэтому выполнено построение уравнений законов

сохранения для пространственно-временной решетчатой структуры, моделирующей

гомеостатическое состояние материала древесины в естественных условиях его формирования. Модель вязко-фильтрационно-упруго-пластического тела будет более адекватно по сравнению с существующими отображать состояние древесины и древесных сред в силовых полях.

5. Для интенсификации процессов переноса вещества в лесоматериалах представлено перспективное направление технологических процессов обезвоживания и пропитки путем совмещения основного силового поля с акустическим, которое вызывает локальные автоколебания и индуцированные колебания проводящей системы, приводящие к увеличению ее проводимости.

6. Разработанная математическая модель движения жидкости в водопроводящих путях древесины позволяет построить теоретические основы процессов обезвоживания и пропитки в силовых полях: центробежном, пьезотермическом, барометрическом, осмотическом и др. не только для каждого из них, но и их суперпозиции. Благодаря этому становится возможным создавать более эффективные технологии и оборудование лесного комплекса.

7. Одним из перспективных направлений совершенствования технологических процессов обезвоживания и пропитки является создание самобалансирующихся центрифуг, в которых возможна суперпозиция центробежного поля с другими полями: тепловым, конвективным, высокочастотным, акустическим и др. Построенная математическая модель условия самобалансировки и устойчивости вращения пачки лесоматериалов или пиломатериалов на вращающейся струне (канате) соответствует этому направлению.

8. Время обезвоживания и пропитки древесины в центробежном поле обратно пропорционально квадрату угловой скорости вращения, квадрату эквивалентного радиуса капилляров, плотности жидкости и прямо

пропорционально вязкости жидкости. Для достижения значений конечной плотности материала древесины, время вращения должно быть для лиственных пород 300-420 с, а для хвойных 900-1200 с; при этом окружная скорость вращения для лиственных пород должна составлять 100-110 м/с, а для хвойных 135-145 м/с. При этих условиях обеспечивается изменение плотности для лиственных пород на 17-23%, а для хвойных 35-40%. Удаление влаги является эффективным фактором всего технологического процесса сушки лесо- и пиломатериалов. Время пропитки древесного материала в центробежном поле намного меньше времени пропитки в других силовых полях.

9. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что в пьезотермическом поле обезвоживание и пропитка древесины зависят от модуля упругости упругого элемента, коэффициента пористости древесины, величины упругой деформации, времени нагрузки, скорости вращения вальцов. Наиболее приемлемым является деформация линейных размеров до 0,2 и отношения диаметров вальцов к линейному размеру 6.

10. В результате исследования процессов обезвоживания и пропитки в баротермическом поле установлено, что основными факторами, влияющими на процесс движения жидкости в древесине являются: внешнее давление, эквивалентный радиус капилляров, вязкость жидкости, линейный размер изделия из древесины. Эффективно идет развитие процессов переноса при времени выдержки 600-1800 с и давлении 3-5 МПА.

р/

800

во О

О Ю 20

Рис. I. Снижение шо шости .шстнешнлх сортиментов во времени: о - береча: -- ольха: х - осшш.

. Мин

Рис.2. Снижение плотности хвойных сортиментов но времени; о - сосна: х - ель.

Р мп&

Рис. 3. Снижение к. и ».ноет оОргпдон ич /[реиесипи ое;;е ил к осииы; о ол)е ¡а. \ - «сини.

Рис.4, ['рафикпоопигкн материала дрс-иесины: о - Гда.1: \ - осшиг

< О

•à} миц

1'ис.5.1 lpoiniTKa материала древесины (» ncrnpoôcviaioxi ноле.

<?, %

А i ^^

■i

МИН

Pîic.6. Прошита ма<ериа:;а дпевесшм но воечепи' 1 -- р-1.0 МПа; 2 - р---2.0 МПа: л - р=3.!> МП а

ß,

5 о

¿ t. ¿¿/г.

3>o

ne.7, Намокание материала дренесины: î - чреиесина над водой: 2 - древесина на иоде.

900

Î00

ïoo

goo

i2oo

l^ic.S. Снижение плотности лесоматериалов в

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Базаров С.М., Блох А.Г., Нахман Ю.В. "Некоторь закономерности формирования дисперсного состава капег при распыливании жидкости", Ж. "Теплоэнергетика" №1967, с. 34-39

2. Базаров С.М., Блох А.Г., Нахман Ю.В. "Тепло-массоперенос при распаде жидкости на капли. ", Тепл< массоперенос , т.4, Минск 1968, с. 367-378

3. Базаров С.М., Блох А.Г., Нахман Ю.В. " Тепло-массоперенос при распаде жидкости на капли", Тез. Доклад Всесоюзного совещания по тепломассообмену, Минск 196! с. 89

4. Базаров С.М, "Пространственное течение невязко сжимаемой жидкости" тез. Доклада, научно-техническо конференции ВВМИОЛУ, Л., 1970, с.7

5. Базаров С.М. "Решение уравнений Навье-Стокса для плоски потоков несжимаемой жидкости" тез. Доклада научнс технической конференции ВВМИОЛУ, Л., 1970, с.8

6. Базаров С.М., Блох А,Г,, Сорокин Ю.Л. "Исследовани турбулентного течения несжимаемой жидкости прямолинейном канале". Бионика, №7,1972, с.21-27

7. Базаров С.М., Блох А.Г,, Сорокин Ю.Л. "Уравнения движени маловязкой жидкости с релаксационными свойствами Бионика, №7,1972, с. 43-51

8. Базаров С.М., Блох А.Г. "Размер зародышей конденсации потоке перенасыщенного пара". Инж.ф.ж., №1, 1973, с.53-58

9. Базаров С.М., Сорокин Ю.Л. "К интегрированию уравнени пограничного слоя несжимаемой жидкости на плоско пластине." Гидромеханика, №23, 1973, с.47-54

10. Базаров С.М., Павлов А.Н., Мозгов H.H. "О некоторых общи статистических закономерностях формировани динамических образов", 3-я Всесоюзная конференци "Проблемы инженерной геологии в связи с рациональны! использованием среды", Л., 1976, с.55-59

И.Патякин В.И., Меньшиков В.Н., Базаров С.М., Фаст В> "Элементы основ механики древесных сред".. Изв. ЛТА, выг 2,1994, с. 103-112

12. Базаров С.М, "Общие закономерности формирования многопараметрических образов" Монография "Гидрогеология шельфовых областей", Л., 1980, с. 37-64

13. Базаров С.М., Дмитриева И.Н., Патякин В.И. "Центробежное обезвоживание лиственничных сортиментов для целей лесосплава"., М., ВИНИТИ, №684д, с. 21, 1981

14. Базаров С.М., Дмитриева И.Н., Патякин В.И. "Построение модели течения жидкости в древесине в поле центробежных сил"., М., ВИНИТИ, № 683д, с. 22, 1981

15. Базаров С.М, "Развитие представления структурной энтропии", М., ВИНИТИ №5905, 1981, с.6

16. Базаров С.М., Патякин В.И., Полищук В.П., и др. "Элементы теории центробежной пропитки древесины"., М., ВИНИТИ, №6, 1981, с.24

17. Базаров С.М., Нуллер Б.М., Марков В.И. "Элементы теории образования и развития трещин в древесине"., М., ВНИПИЭИ, № 1377 лб,с. 13, 1984

18. Базаров С.М., Патякин В.И., Марков В.И. "Движение маловязкой жидкости в капилляре с упругими стенками"., М., ВНИПИЭИ, № 1378 лб., с.9, 1984

19. Базаров С.М., Новиков В.И. "К вопросу движения пропитывающей жидкости в древесине"., М., ВНИПИЭИ, № 1779 лб, 1986, с. 12

20. Базаров С.М., Меньшиков В.Н., Полубояринов О.И, "Кинетическое уравнение развития древостоев", ВНИПИЭИ, № 1914, 1987, с.11

21. Базаров С.М, "К обезвоживанию и пропитке древесины в силовом механическом поле"., М., ВНИПИЭИ, № 2568 лб,

1989, с. 12

22. Базаров С.М. "К вопросу определения параметров пропитки древесины в упруго механическом поле"., М., ВНИПИЭИ, № 2707 лб., 1990,с.12

23. Патякин В.И„ Тишин Ю.Г., Базаров С.М, "Техническая гидродинамика древесины"., М., "Лесная промышленность",

1990, с.304

24. Базаров С.ММ,, Варварин С.В., Меньшиков В.Н. "К эволюции лесных ресурсов и заготовительных производств", изв. ЛТА, Вып.№3, 1991, с. 65-71

25. Базаров С.М., Меньшиков В.Н. "Элементы основ теории развития перспективных лесоинженерных технологий,

оборудования и производств", ЛТА, "Лесоинженерное дело 1997, с.28-33

26. Патякин В.И., Базаров С.ММ,, Бирман А.Р., Марченко В.ВЕ "Пути решения проблем безотходной технологии первично обработки биомассы дерева", Всерос.конф. "Экологе экономические проблемы лесного комплекса", СПб, 199/ с.53-54

27. Базаров С.М., Евдокимов Л.И., Патякин В.И. и др. "Способ устройство изготовления торцевых шашек из цельно древесины"., М„ НИИГПЭ, № 9605, 1996,с. 12

28. Патякин В.И., Базаров С.М. "Элементы механики древесны сред", Петрозаводск, РИА, научные труды №1, 1998, с.54-61

Авторские свидетельства.

1. Патякин В.И., Базаров С.М., и др. "Способ сушк лесоматериалов" A.C. № 1112206,1983

2. Патякин В.И., Базаров С.М, и др. "Способ обезвоживани лесоматериалов" А.С, № 112207, 1983

3. Патякин В.И., Базаров С.М, и др. "Способ предварительно тепловой обработки высоковлажных пиломатериалов" A.C. N 1234709, 1984

4. Базаров С.М, Марков В.И. и др. "Устройство дл предварительной обработки высоковлажных древесны материалов" А.С, № 1407806,1986

5. Базаров С.М. Рудаков И.С., Марченко В.В. "Способ снижени водопоглощения древесины" A.C. № 1257045, 1986

6. Базаров С.М. Евдокимов Л.И,, Патякин ВВВ.И. "Спосо местной пропитки древесины" A.C. № 1625694, 1989

Патенты РФ.

1. Базаров С.М., Евдокимов Л.И. и др. Устройство для изготовления изделий из цельной древесины, №2075386 1995.

2. Базаров С.М., Легуша Ф.Ф. и др. Способ и устройство формообразования изделий из цельной древесины, №2089385, 1997.

3. Базаров С.М., Герасюта С.М., Патякин В.И., Сырников Ю.П. Способ изготовления профилированных изделий из материала цельной древесины или древесных сред, №2125932, 1997.

Лицензия ЛР № 020578 от 04.07.97.

Подписано в печать с оригинал-макета 12.05.99 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд.л. 2.0. Печ. л. 3.0. Тираж 100 экз. Заказ 86. С17.а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбЛТА 194021. Санкт-Петербург. Институтский пер.. 3

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Базаров, Сергей Михайлович

Введение.

Глава I. Состояние проблемы и задачи исследования.

1.1. Существующие способы и технологии обезвоживания.

1.2. Существующие способы и технологии пропитки.

1.3. Краткий анализ теоретических исследований.

1.4. Обоснование проблемы и задачи исследования.

Глава II. Структура и методы исследования водопроводящих путей древесины.

2.1. Основные структурные элементы и их особенности.

2.2. Особенности микроструктуры как водопроводящей системы.

2.3. Газогидропроницаемость древесины.

2.4. Пористость древесины и моделирование ее структуры.

2.5. Методы исследования структуры водопроводящих путей.

Глава III. Статистические закономерности формирования структуры водопроводящих путей древесины.

3.1. Статистический детерминизм строения капиллярнопорового пространства.

3.2. Пространственно-временная структура естественных процессов.

3.3. Кинетика развития древостоев.

3.4. Эволюция древостоев, лесозаготовительных производств и транспорта.

Глава IV. Математическая модель движения жидкости в древесине.

4.1. Уравнения Навье - Стокса.

4.2. Обобщенное уравнение Дарси.

4.3. Реологическая модель вязко-фильтрационной жидкости.

4.4. Движение на пространственно-временной решетке биологической среды.

4.5. Уравнения пленочных и струнных течений.

Глава V. Течение жидкости в водопроводящих путях древесины. 5.1. Элементы технической гидродинамики древесины.

5.2. Кинетика переноса свободной влаги.

5.3. Движение в периодическом поле.

5.4. Статистические представления процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов.

Глава VI. Теория процессов обезвоживания лесоматериалов.

6.1. Обезвоживание в поле центробежных сил.

6.2. Самобалансировка пачки лесоматериалов на вращающейся струне и плавающей платформе.

6.3. Обезвоживание сбросом давления.

6.4. Пьезометрическое обезвоживание.

6.5. Результаты экспериментальных проверок.

Глава VII. Теория процессов пропитки лесоматериалов.

7.1. Пропитка в центробежном поле.

7.2. Пропитка в баротермическом поле.

7.3. Пьезометрическая пропитка.

7.4. Кинетика намокания лесоматериалов.

7.5. Результаты экспериментальных проверок.

Глава VIII. Опытно-промышленное внедрение технологических процессов обезвоживания и пропитки древесины.

8.1. Центробежное обезвоживание и пропитка древесины.

8.2. Автоклавная пропитка.

8.3. Пьезотермическая пропитка.

Введение 1999 год, диссертация по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, Базаров, Сергей Михайлович

Актуальность темы. Процессы обезвоживания и пропитки лесоматериалов в технологиях лесопромышленных производств играют существенную роль. Они осуществляются силовыми полями различной физической природы: гравитационной, центробежной, электрической, акустической и др. Сложность построения процессов переноса вещества - энергии в древесных средах обусловливается сложной пространственно-временной структурой водопроводящих путей древесины.

Это означает, что процессы переноса должны рассматриваться в триединой системе вещество - энергия - информация.

В настоящее время накоплен большой эмпирический материал по структурным, механическим, физическим и др. свойствам материала древесины. За этим начальным этапом следует важный аналитический этап исследования путем построения и решения уравнений законов сохранения на уровне представления феноменологических моделей сложной структуры капиллярно-порового пространства лесоматериалов.

Данная работа строится как важный элемент гидротермодинамики древесных сред в связанной системе reo- и биосфер. Ее объектом становится взаимосвязанная система атмосферы - древостоя - почвы. При этом необходимо выделить две основные стороны исследования — теоретическую и практическую. Первая строится на фундаментальных основах механики сплошных сред, статистической механики, биофизики и др. разделах естествознания; вторая — определяется запросами лесозаготовительного и деревообрабатывающего производств и лесного хозяйства.

Задачей теоретических исследований становится формулирование перспективных направлений развития технологий путем разработки методик расчета основных параметров состояния протекания процессов.

Процессы переноса рассматриваются с двух основных позиций энергоматериальной и структурной, взаимопроникающих друг в друга. Поток энергии приводит к деструктуризации (рост термодинамической энтропии), а получение информации — к структуризации (рост структурной энтропии). Развитие древесной среды происходит как результат их суперпозиции.

Системный подход предполагает соблюдение принципа дополнительности, целостности и тождественности. Тождественность проявляется при анализе, когда объект исследования расчленяется на отдельные самостоятельные части, обладающие разными и не связанными между собой признаками: осмос, растворение, фильтрация, сорбция и др. Это детерминистические дифференциальные представления элементов сложной картины процессов переноса.

Структура древесины существенно сложнее инженерно-технических конструкций, и она формируется в условиях проявления статистического детерминизма, когда на процесс накладываются инварианты в виде сохранения суммы экстенсивного параметра состояния (площади, объема, числа элементов системы и ДР)

Статистическая гидромеханика, рассматривающая сложный характер движения жидкости, связанный с локальной потерей устойчивости ламинарной формы движения, становится как бы симметричной гидротермомеханике древесных сред, исследующей ламинарную форму движения в сложной структуре водопро-водящих путей древесины.

В данной работе развивается целостный подход путем построения суперпозиционного представления вязко-фильтрационного течения жидкости с последующей возможностью объединения с упруго-пластическими свойствами древесины путем построения реологии вязко-фильтрационно-упруго-пластического тела, как феноменологической модели древесных материалов.

Водопроводящие пути в древесине имеют развитую поверхность контакта с древесным веществом. Молекулы воды непосредственного контакта образуют прочно связанный монослой. С феноменологических позиций это образ пленки, как двухмерного пространства. За монослоем следует диффузионный слой, а за ним — свободная вода.

В свою очередь, граница связности поверхностей с различными параметрами состояния становится монослоем одномерного (струнного) пространства. Поэтому при изучении движения жидкости в древесных средах в принципе необходимо использовать не только уравнения переноса в трехмерном пространстве, но и в двух- и одномерных, а так же в пространствах с растворяющейся размерностью.

Актуальность аналитических исследований обусловлена так же тем обстоятельством, что решение задач переноса в лесоматериалах на основе теории размерности и подобия становится дорогостоящим, ввиду дороговизны проведения массивов опытных измерений для материалов с изменяющейся внутренней пространственно-временной структурой.

Аналитические модели, учитывающие сложную структуру древесины, являются информационно емкими и расширяют наши знания, что будет способствовать созданию на их основе прогрессивных технологий обезвоживания и пропитки лесоматериалов с целью улучшения их физико-механических, а, следовательно — и потребительских свойств.

Цель работы. Создание математической модели перенос вещества в материале древесины для повышения эффективности технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов, снижения энергоемкости и сроков обработки лесоматериалов, экономии пропитывающих составов, получения клеточного сока как нового лесопродукта.

Объекты и методы исследования. Процессы обезвоживания и пропитки как процессы переноса в лесоматериалах при воздействии силовых полей различной физической природы используются в технологических процессах лесного комплекса, в лабораторных и производственных условиях.

Теоретические исследования проведены с привлечением основ статистической механики, механики сплошных сред, теории групп и др. Научная новизна. Научной новизной обладают: феноменологическая модель реологии вязко-фильтрационного тела и спектры размеров структуры капиллярно-порового пространства водопроводящих путей древесины, построенные на основании теории статистических инвариантов; спектры параметров состояния процессов в стационарных условиях и однородных полях в динамических системах с большим числом степеней свободы; методология оценки роста древостоев и развития технологических процессов с позиции теории групп в информационно-физическом пространстве; закономерности движения вязко-фильтрационной жидкости в процессах обезвоживания и пропитки древесины; расчетные формулы для определения основных параметров состояния процессов обезвоживания и пропитки в силовых полях: центробежном, баротер-мическом и пьезотермическом; уравнения движения пачки лесоматериалов на вращающейся струне как самобалансирующейся системы, условия самобалансировки и устойчивости вращения.

Научные положения, выносимые на защиту: процессы переноса вещества - энергии - структуры в материале древесины, самого материала в технологических процессах, естественного воспроизводства древесины и развития технологий описываются единой феноменологией в форме группы путей движения в информационно-физическом пространстве (информационный параметр состояния, внутренняя фаза развития и внешнее время); спектры размеров капилляров (пор) по размерам и их пространственно-временное распределение в материале древесины можно построить на основании представлений теории статистической инвариантности; математическая модель движения маловязкой жидкости в капиллярно-поровом пространстве материала древесины как суперпозиция структуризирован-ного (капиллярного) течения, описываемого уравнениями Навье-Стокса, и дест-руктуризированного (порового), описываемого обобщенным уравнением фильтрации Дарси; выполненные статистические построения пространственно-временной структуры водопроводящих путей древесины позволяют записать целостную систему уравнений переноса вещества-энергии-структуры, что позволяет выстраивать механику древесины и древесных сред как нового в известной мере самостоятельного научного раздела естествознания; совмещение основного силового поля с акустическим, которое вызывает локальные автоколебания скорости движения жидкости в материале, способствует интенсификации процессов переноса вещества; группа симметрии движения в информационно-физическом пространстве, как группа гармонического развития всех связанных структур лесного комплекса.

Значимость для теории и практики. Разработанная и экспериментально проверенная математическая модель сложных процессов переноса в материале древесины, уравнения развития древостоев и технологических структур, а также, установленные статистические закономерности формирования параметров состояния стационарных процессов и однородных полей, расширяют и углубляют представления теории технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов и вносят существенный вклад в науку лесопользования.

Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании более эффективного оборудования в лесо- и деревообрабатывающем производстве, технологического процесса лесозаготовок и транспорта.

С 1982 г. по 1996 г. были выполнены НИР с номерами государственной регистрации тем: 01826058033, 01840083396, 01860029651, 0188003944, 01890085249, 01910053484, 01910056803, 02910000178, 01940005145.

Автор диссертации являлся ответственным исполнителем этих научно-исследовательских работ.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения обсуждались и были одобрены: на научных конференциях по итогам НИР (1982.1998 гг.), на Международных и Всероссийских конференциях (Минск, 1968 г., Ленинград, 1973 г., Санкт-Петербург, 1995 г., Москва, 1997 г., Петрозаводск,

1998 г.), на научных конференциях в ВУЗах (ЛГМИ, 1975 г., ЛГУ, 1978 г., СПГАСУ, 1997 г.).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, заключения, списка используемой литературы. Основное содержание работы изложено на 212 страницах машинописного текста, иллюстрировано 51 рисунком. Список используемой литературы включает 174 наименования.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями различной физической природы"

Заключение

Повышение эффективности технологических процессов обезвоживания и пропитки лесоматериалов силовыми полями прежде всего связано с необходимостью построения для реального сложного статистического процесса переноса вещества-энергии-структуры в водопроводящих путях древесины адекватной информационно емкой математической модели.

Такое обобщенное представление процессов переноса и развития достигается путем рассмотрения их как траекторий путей движения в информационно-физическом пространстве (параметр состояния, внешнее время и внутреннее время).

Представление развития естественных и техногенных структур лесного комплекса как траекторий движения в информационно-физическом пространстве позволяет построить гармонические пути их развития в условиях наличия очень большого числа факторов, среди которых могут быть и взаимоисключающие.

Данный подход позволяет сформулировать спектры значений параметров состояния стационарных процессов и однородных полей в естественных и техногенных структурах лесного комплекса.

Становится возможным построение целостностного представления материала древесины в виде феноменологической модели вязко-фильтрационно-упруго-пластического тела, позволяющей решать новые проблемы модификации древесного материала и условий его естественного воспроизводства.

4. Древесный материал в естественных условиях развития древостоя формируется как гомеостатическая система, находящаяся в состоянии динамического взаимодействия с окружающей средой. Это состояние может поддерживаться в результате самоорганизации системы в своего рода пространственно-временную решетку, параметры состояния которой определяются масштабом пространственно-временной периодичности протекания процессов переноса при взаимодействии.

Поэтому выполнено построение уравнений законов сохранения для пространственно-временной решетчатой структуры, модулирующей гомеостатиче-ское состояние материала древесины в естественных условиях его формирования.

Модель вязко-фильтрационно-упруго-пластического тела будет более адекватно, по сравнению с существующими, отображать состояние древесины и древесных сред в силовых полях.

6. Разработанная математическая модель движения жидкости в водопро-водящих путях древесины позволяет построить теоретические основы процессов обезвоживания и пропитки в силовых полях: центробежном, пьезотермическом, баротермическом, осмотическом и др., не только для каждого из них, но и в их суперпозиции. Благодаря этому становится возможным создавать более эффективные технологии и оборудование лесного комплекса.

Построенная математическая модель условия самобалансировки и устойчивости вращения пачки лесоматериалов или пиломатериалов на вращающейся струне (канате) соответствует этому направлению.

Для достижения значений конечной плотности материала древесины время вращения должно быть: для лиственных пород 300.420 с, а для хвойных —

900.1200 с; при этом окружная скорость вращения для лиственных пород должна составлять 100.110 м/с, а для хвойных — 135.145 м/с. При этих условиях обеспечивается изменение плотности для лиственных пород на 17.23%, а для хвойных—на 35.40%.

Удаление влаги является эффективным фактором всего технологического процесса сушки лесо- и пиломатериалов.

Время пропитки древесного материала в центробежном поле намного меньше времени пропитки в других силовых полях.

Наиболее приемлемой является деформация линейных размеров до 0,2 и отношение диаметров вальцов к линейному размеру 6.

10. В результате исследования процессов обезвоживания и пропитки в ба-ротермическом поле установлено, что основными факторами, влияющими на процесс движения жидкости в древесине, являются: внешнее давление, эквивалентный радиус капилляров, вязкость жидкости, линейный размер изделия из древесины.

Эффективно идет развитие процессов переноса при времени выдержки 600.1800 с и давлении 3.5 МПа.

Библиография Базаров, Сергей Михайлович, диссертация по теме Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

1. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. — М.:Гостехиздат, 1947. 552с.

2. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — М.:Мир, 1979. 568 с.

3. Александров П.А. Экспериментальное исследование электрокинетического способа обезвоживания древесины. — В кн.:Новое в технике и технологии лесосплава. Под ред. В.И.Патякина. Л.:ЛДНТП, 1976. 36.38 с.

4. Арлей, Бух К. Введение в теорию вероятностей и математическую статистику. — М.:ИЛ, 1951.-247 с.

5. Арнольд В.И. Математические методы классической механики. — М.:Наука, 1974.-431 с.

6. Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения. — М.:Наука, 1984.-319 с.

7. Аэродинамика разреженных газов / Сб. под ред. И.В.Валандера. — Л.: Л ГУ, 1963.-268 с.8. A.C. СССР, №1112206.9. A.C. СССР, №1234709.10. A.C. СССР, №125543.11. A.C. СССР, №1257045.12. A.C. СССР, №1407806.13. A.C. СССР, №1112207.14. A.C. СССР, №1625694.

8. Баженов В.А. Проницаемость древесины жидкостями и ее практическое значение. — М.:АН СССР, 1952. 83 с.

9. Баженов В.А. Водопроницаемость древесины. Труды ин-та леса, 1953, б.т.9. - 186.204 с.

10. Базаров С.M., Дмитриева И.H., Патякин В.И. Построение и совершенствование теоретической модели течения жидкости в древесине в поле центробежных сил. — М.:ВНИПИЭИ, 1981.-21 с.

11. Базаров С.М. Общие закономерности формирования многопараметрических образов на шельфе. В кн.Гидрогеология шельфовых областей. Авт. Короткое А.И., Павлов А.Н., Юровский Ю.Г. — Л.:Недра, 1980. - 37.64 с.

12. Базаров С.М., Нахман Ю.В., Блох А.Г. Некоторые общие закономерности формирования дисперсного состава капель при распыливании жидкости / Теплоэнергетика. 1967, №7. - 34.38 с.

13. Базаров С.М., Вараварин C.B., Меньшиков В.Н. К эволюции лесных ресурсов и заготовительных производств. — СПб.:ЛТА, вып.3/161, 1995. 65.71 с.

14. Базаров С.М., Меньшиков В.Н. Полубояринов О.И. Кинетическое уравнение развития древостоев. — М.:ВНИПИЭИ, №1914, 1987.

15. Базаров С.М., Марков В.И., Нуллер Б.М. Элементы теории образования трещин в древесине. — М.:ВНИПИЭИ, №1377, 1984.

16. Базаров С.М., Марков В.И. Движение маловязкой жидкости в капилляре с упругими стенками. — М.ВНИПИЭИ, №1378,1984.

17. Базаров С.М., Блох А.Г., Варварин C.B. Размер зародышей конденсации в потоке перенасыщенного пара / ИФЖ, №1, 1973. 53.58 с.

18. Базаров С.М. и др. К обезвоживанию и пропитке древесины в силовом механическом поле. — М.:ВНИПИЭИ, №2568, 1989.

19. Базаров С.M., Марков В.И., Патякин В.И. Элементы теории центробежной пропитки древесины. — М.:ВНИПИЭИ, №6,1989.

20. Базаров С.М., Блох А.Г., Нахман Ю.В. Тепло- и массоперенос при распаде струи жидкости на капли. — Минск:Тепло- и массоперенос, №4, 1968. -367.377 с.

21. Базаров С.М. К вопросу определения параметров пропитки в силовом упругомеханическом поле. — М.:ВНИПИЭИ, №2701,1990.

22. Базаров С.М., Меньшиков В.Н. Элементы основ гармонического развития перспективных технологий лесного комплекса. — СПб.:ЛТА, 1997.

23. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика. — М.:Стройиздат, 1972.648 с.

24. Булыгин Н.Е. Дендрология. — М.:Агропромиздат, 1985. 375 с.

25. Ванин С.И. Древесиноведение. — М.-Л.:Гостехиздат, 1940.

26. Варварин C.B., Лукьянов Д.В. Новая технология количественного анализа, расчета и прогнозирования жизненных циклов социально-экономических, производственных и иных событий. — СПб.:ВВМИОЛУ. Морские технологии, 1996. -21.22 с.

27. Вихров В.Е. Измерение анатомических элементов растительных тканей методом микрофотографирования. — М.:Бумпром, 1939.

28. Вихров В.Е. Строение и физико-механические свойства ранней и поздней древесины сибирской лиственницы / Труды ин-та леса, т.4,1949.

29. Воларович М.П. Работы Пуазейля о течении жидкости в трубах. — М.:Изв. АН СССР. Серия физическая, №1,1947.

30. Волькенштейн М.В. Биофизика. — М.:Наука, 1981. 575 с.

31. Воронов А.Г. Геоботаника. — М.:Агропромиздат, 1980. 411 с.

32. Вялов С.С. Реологические свойства грунтов. — М.:ВШ, 1978. 447 с.

33. Гиббс Д.В. Элементарные принципы статистической механики. — М.:Гостехиздат, 1947. 320 с.

34. Горшин С.Н. Консервирование древесины. — М.:ЛП, 1977. 326 с.

35. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. — М.:Мир, 1970.-407 с.

36. Григоров О.И. Электрокапиллярные явления. — Л.:ЛГУ, 1973. 196 с.

37. Григорьев А.Ф. Пропитка древесины способом центрифугирования. — Йошкар-Ола:Изв. ПЯТИ, 1935, вып.4-с. 1.15 с.

38. Гусев Н.Д. Движение жидкости в древесине. Научные труды МЛТИ. — М.:ГЛБИ, 1950.

39. Гуревич Л.Э. Основы физической кинетики. — М.:Гостехиздат, 1940.

40. Гуров К.П. Основания кинетической теории. — М.:Наука, 1966. 351 с.

41. Давид Р. Введение в биофизику. — М.:Мир, 1982. 208 с.

42. Давыдов А.Ю. Теория капиллярных явлений. — М., 1951.

43. Дерягин Б.В. Определение удельной поверхности поровых тел по скорости капиллярной пропитки. Коллоидный журнал / АН СССР, 1962, т.146, №1.

44. Дерягин Б.В., Апьтшуллер М.А., О влиянии физико-механических свойств защемленных газов на пропитку пористых тел. ДАН СССР, 1963, т.152.

45. Де Гроот С.Р. Термодинамика необратимых процессов. — М.:ГИТЛ, 1956.-280 с.

46. Де Уист Р. Гидрогеология с основами гидрологии суши. — М.:Мир, 1969.

47. Джапаридзе Л.И. Старческие сдвиги торусов. — М.АН СССР, 1941,т.32.

48. Джапаридзе Л.И. О водопроницаемости спелой древесины и заболони у ели и пихты. — М.:Природа, 1936, №9.

49. Древесина. Показатели физико-механических свойств. РТМ. — М.:Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР, 1962. 48 с.

50. Достижения лесосушильной техники. Материалы третьего Всесоюзного научно-технического совещания по сушке древесины. — М.:ГЛБИ, 1955.

51. Дынкин Е.В. Марковские процессы. — М.:Физматгиз, 1963. 655 с.

52. Зарубаев Н.В. О движении воды в капиллярных трубках. — Л.:ЛПИ, №178, 1955.-80.89 с.

53. Захаров П.С. Применение сосущей силы кроны для сушки и пропитки древесины. — М.:ГЛБИ, 1959.-42 с.

54. Захаренков Ф.Е., Патякин В.И. Механизация транспортных и погрузоч-но-разгрузочных работ на береговых складах. Обзор. — М.:ВНИПИЭИ, 1973. 38 с.

55. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. — М.:Химия, 1974. 416 с.

56. Заречник О.С., Лозовой Б.Л. К вопросу о вычислении величины смачивания твердых поверхностей жидкостями. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 1960, т.З, вып.4.

57. Иванов Ю.М. и др. Ускоренный способ пропитки древесины в горяче-холодной ванне. — М.:Госстройиздат, 1958.

58. Иванов Л.А. Влажность древесины ствола в связи с влагообменом в дереве. Труды ин-та физиологии растений, 1948, вып.1.

59. Ишлинский А.Ю. Прикладные задачи механики. — М.:Наука, 1986.

60. Калниньш А .Я. и др. Консервирование и защита лесоматериалов / Справочник. — М.:Лесная промышленность, 1971.

61. Каргополов М.И., Мерзляков Ю.И. Основы теории грунтов. — М.:Наука, 1982.-286 с.

62. Кисилев H.H. Проводимость растворов минеральных веществ по сердцевинным лучам. НТИ / МЛТИ, 1956, №19.

63. Клайн Д.С. Подобие и приближенные методы. — М.:Мир, 1968. 317 с.

64. Клеточная стенка древесины и ее изменение при химическом воздействии. Бернарет И.И., Ведерников H.A. и др. — Рига:3нание, 1972. 510 с.

65. Коллинз Р. Течение жидкости через пористые материалы. — М.:Наука, 1964.-360 с.

66. Компанеец A.C. Теоретическая физика. — М.:ГИТТЛ, 1957. 563 с.

67. Кофман Г.Б. Рост и форма древесины. — М.:Наука, 1986. 210 с.

68. Кречетов И.В. Сушка древесины. — М.:ЛП, 1980.-432 с.

69. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. — М.:ЛП, 1987. 326 с.

70. Кпумл Я. Современное состояние центробежной сушки древесины. — Дргиево, 1968, №2.

71. Ксенжек О.С. и др. Центробежный метод нахождения функции распределения пор по размерам в пористых средах. Физ. химия, 1967, т.41, вып.7. -1602.1607 с.

72. Кубо Р. Статистическая механика. — М.:Мир, 1967.-452 с.

73. Кусков М.М., Некрасов Д.Н. Капиллярный гистерезис при подъеме жидкостей в капиллярах переменного сечения. Физ. химия, 1960, вып.7, т.34.

74. Килимин В.В. Исследование процесса ротационного обезвоживания пиломатериалов. Дисс. на соискание уч. степ, к.т.н. — М.:МЛТИ, 1980.

75. Кирпичев М.И. Теория подобия как основа эксперимента. Изв. АН СССР, ОТН, №4,5, 1945.

76. Лайфут Э. Явление переноса в живых системах. — М.:Мир, 1968. 317с.

77. Ладнау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. — М.:Наука, 1988. 733 с.

78. Ладнау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. — М.:Наука, 1964.

79. Лебедев П.Д. Сушка и инфракрасными лучами. — М-Л.:Госэнергоиздат, 1957. 232 с.

80. Лебедев П.Д., Зуев А.И. Сушка древесины в жидких средах. — М-Л.:Госэнергоиздат, 1957. 64.

81. Левич В.Г. Курс теоретической физики. — М.:Наука, 1963. 910 с.

82. Лекторацкий Д.Н. Защитная обработка сырых лесоматериалов. — М.:Лесная промышленность, 1965. 146 с.

83. Лесная энциклопедия. Анучин Н.П., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. — М.Советская энциклопедия, 1985. -тт.1 и 2.

84. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.:Наука, 1970. 904 с.

85. Лоэв М. Теория вероятностей. — М.:ИЛ, 1962. 420 с.

86. Лыков A.B. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. — М-Л.:Госэнергоиздат, 1954. 372 с.

87. Лыков A.B. Теория сушки. — М.:Энергия, 1968. 472 с.

88. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. — М-Л.:Госэнергоиздат, 1963. 535 с.

89. Любимов Н.Я. Теория и практика сушки дерева. — М.:Гостехиздат,1932.

90. Маделунг Э. Математический аппарат физики. — М.:Наука, 1968. 618с.

91. Макаров Н.М. Продолжительность пропитки древесины водой и водными растворами красителей и солей. — Воронеж, 1957.

92. Макаров Н.М. Движение гигроскопической влаги в древесине в процессе водопоглощения. Научные доклады высшей школы. - Лесойнженерное дело. 1958, №2.

93. Малкин O.A. Релаксационные процессы в газах. — М.:Атомиздат, 1971.-275 с.

94. Меньшиков В.Н. Прогнозирование таксационных показателей древостоя. — М.:ВНИТИ, №177, 1984.

95. Меньшиков В.Н. Основы технологии заготовки леса. — Л.:ЛГУ, 1987.220 с.

96. Меркин Д.В. Введение в механику гибкой нити. — М.:Наука, 1980.

97. Мигачев А.И. Центробежная сушка для древесины / Деревообрабатывающая промышленность, 1969, №4.

98. Милехина М.М. К теории капиллярного осмоса. Коллоидный журнал / АН СССР, 1961, Т.23, вып.2.

99. Миронов В.П. Исследование закономерностей перемещения влаги в древесине в зависимости от температуры и влажности. Труды ЦНИИМОД. — М.:ГЛБИ, 1950.

100. Можегов H.A. Измерение пористости и проницаемости древесных материалов и объема лесоматериалов на технологических потоках газодинамическим методом. Дисс. на соискание уч. степ. д.т.н. — М.:МЛТИ, 1992. 576 с.

101. Монин A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. — М.:Наука, 1967.-720 с.

102. Мостков М.А. Прикладная гидромеханика. — М.-Л.:Госэнергоиздат, 1963.-462 с.

103. Некрасов Д.Н., Кусков М.М. Капиллярный подъем жидкости в пористых средах и капиллярный гистерезис. ДАН СССР, 1960, т.133, №6.

104. Нерпин C.B., Чудновский А.Ф. Физика почвы. — М.:Наука, 1967. 584с.

105. Никин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. — М.-Л.:АН СССР, 1962.

106. Николаевский В.Н. Капиллярная модель диффузии в пористых средах.- Изв. АН СССР, ОТН. Сер. Механика и машиностроение, 1959, №4.

107. Оснач Н.А. Проницаемость и проводимость древесины. — М.:Лесная промышленность, 1964. 182 с.

108. Одинцов П.Н. Строение клеточной стенки трахеид древесины ели и его влияние на процессы набухания, гидролиза и адсорбции. Дисс. на соискание уч. степ. д.т.н. — Рига, 1956. 604 с.

109. Патякин В.И. Уравнение кинетики впитывания воды древесиной и ее применение для расчета оптимальной продолжительности молевого лесосплава.- Сб. научн. трудов по лесосплаву / ЦНИИ лесосплава. — М.:Лесная промышленность, 1968, вып.8. 14.30 с.

110. Патякин В.И. Исследование сушки и водопоглощения древесины с целью сокращения потерь на лесосплаве. Дисс. на соискание уч. степ, к.т.н. — Л.: Л ТА, 1967.

111. Патякин В.И. Расчет процессов сушки и водопоглощения круглых лесоматериалов. Сб. научн. трудов по лесосплаву ЦНИИлесосплава. — М.:Лесная промышленность, 1971, вып.13. - 9.30 с.

112. Патякин В.И., Крутоголов Л.Г., Клевицкий М.М. Повышение плавучести круглых лесоматериалов путем центробежного обезвоживания. В кн.:Механизация лесоскладских и лесоперевалочных работ на лесосплаве. - Сб. трудов ЦНИИлесосплава. — М.:ЛП, 1974.

113. Патякин В.И. Проблема повышения плавучести круглых лесоматериалов. — М.Лесная промышленность, 1976. 263 с.

114. Патякин В.И. Лесосплав без потерь. — М.:Лесная промышленность, 1974.-128 с.

115. Патякин В.И., Крутоголов Л.Г., Полищук В.П. Уравнение центробежного обезвоживания. В кн.Совершенствование технологии первоначальноголесосплава и транспорта леса в плотах и судах. Сб. трудов ЦНИИлесосплава. — М.:Лесная промышленность, 1978. -47.56 с.

116. Патякин В.И. Проблемы обезвоживания и сохранения плавучести древесины. Дисс. на соискание уч. степ. д.т.н. — Л.:ЛТА, 1979. 560 с.

117. Патякин В.И., Меньшиков В.Н., Базаров С.М., Фаст В.И. Элементы основ механики древесных сред. Изв. СПб ЛТА, 1995, №40.

118. Паяткин В.И., Тишин Ю.Г., Базаров С.М. Техническая гидродинамика древесины. — М.:Лесная промышленнсть, 1990. 304 с.

119. Пейн Т. Физика колебаний и волн. — М.:Мир, 1979. 389 с.

120. Перелыгин Л.М., Уголев Б.Н. Древесиноведение. — М.:Лесная промышленность, 1971. 286 с.

121. Перманов H.A. Конвективно-высокочастотная сушка древесины. — М.:ГЛБИ, 1963.-112 с.

122. Петерсон С. Анализ и прогноз погоды. — Л.:Гидрометиздат, 1961.652 с.

123. Плаченов Т.Г. Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел.-Сб. изд. АН СССР, 1958.-251.258 с.

124. Полубояринов О.И. Плотность древесины. — М.:Лесная промышленность, 1976.-160 с.

125. Пригожин И. От существующего к возникающему. — М.:Наука, 1973.211 с.

126. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. — М.:Наука, 1973.-328 с.

127. Расев А.И. Об эффективности механических способов обезвоживания древесины. В кн.:Сушка древесины / Труды Всесоюзной юбилейной научно-технической конференции. — Архангельск, 1968. - 245.251 с.

128. Седов Л.И. Механика сплошной среды. — М.:Наука, 1970.

129. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. — М.:ГИТТЛ, 1954.-357 с.

130. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. — М.:Лесная промышленность, 1975. 400 с.

131. Серговский П.С. Оборудование гидротермической обработки древесины. — М.:Лесная промышленность. 304 с.

132. Соколов П.В. Сушка древесины. — М.:Лесная промышленность, 1968.

133. Соколов В.И. Центрифугирование. — М.:Химия, 1976. 405 с.

134. Скоргелетти В.В. Курс теоретической электрохимии. — Л.:Химия, 1974.-567 с.

135. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. — М.:Химия, 1976. 232 с.

136. Тихимолова К.П. Исследование движения жидкостей под действием электрического поля в капиллярных системах сложного состава и строения. — Л.: Л ГУ, 1973.-456 с.

137. Тихомолова К.П., Левит А.Б., Патякин В.И. и др. Роль предварительной пропитки образцов рабочими растворами. — Л.:Наука. Журнал пркладной химии / АН СССР, 1976, т.49. 2705.2709 с.

138. Тихомолова К.П., Левит А.Б., Патякин В.И. и др. Основные электрокинетические характеристики электрокинетического обезвоживания древесины и роль гетеропористости. — Л.:Наука. Журнал прикладной химии / АН СССР, 1976, Т.49.-2709.2710 с.

139. Тихомолова К.П., Левит А.Б., Патякин В.И. и др. Изучение роли перерывов в наложении электрического поля при электрокинетическом обезвоживании древесины. — Л.:Наука. Журнал прикладной химии / АН СССР, 1977, т.50. -2076.2079 с.

140. Техн. отчет. Исследование эффективности работы опытно-промышленной установки бездефектной сушки заготовок из березы для народного потребления. — Л.: J1TA, 1982, 1983.

141. Техн. отчет. Разработать способы обезвоживания и пропитки древесины в нестационарных силовых полях и выдать рекомендации на создание опытного оборудования. — Л.:ЛТА, 1986, 1987,1988.1989. 1990.

142. Техн. отчет. Обоснование технических требований для T3 на установку прессовой пропитки древесины. — Л.:ЛТА, 1989, 1990.

143. Техн. отчет. Разработать теоретические основы термогидромеханики древесных сред. — Л.:ЛТА, 1991,1992,1993,1994.

144. Техн. отчет. Разработать теоретические основы управления техногенными процессами формообразования структуры древесных сред. — Л.:ЛТА, 1994, 1995, 1996.

145. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. — М. Лесная промышленность, 1986. 368 с.

146. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. — М.:Лесная промышленность,

147. Френкель Я.И. Статистическая физика. — М.-Л.:АН СССР, 1948. 760с.

148. Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов. — М.:Мир, 1967.

149. Харук Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. — Ново-сибирск:Наука, 1976. 190 с.

150. Ханмалидов К.М. Теоретические основы и экспериментальные исследования сушки древесины с одновременной пропиткой в горячих масляных ваннах. Дисс. на соискание уч. степ. д.т.н. — Л.:ЛТА, 1952.

151. Хилл Т. Статистическая механика. — М.:Мир, 1960. 347 с.

152. Хуанг Г.К. Статистическая механика. — М.:Мир, 1966. 253 с.

153. Чудинов B.C. Вода в древесине. — Новосибирск:Наука, 1984. 270 с.

154. Шамаев В.А. Модификация древесины. — М.:Экология, 1991. 126 с.

155. Шейдегер А.Э. Физика течения через пористые среды. — М.:Гостехиздат, 1960. 249 с.

156. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — М.:Наука, 1969. 742 с.

157. Эйрос Р. Научно-техническое прогнозирование и досрочное планирование. — М.:Мир, 1971. 287 с.

158. Яромир Р. Движение капиллярной влаги в древесине бука. — П.Древраски выскум, т.5, №2,1960. 137.157 с.

159. Batchelor G.К. The theory of homogeneous turbulence. — C.V.P., 1953.

160. Eckert E.R.G., Drake B.M. Heat and mass transfer. McGraw-Hill, N.Y.,1959.

161. Goldstein S. Modern development in fluid dynamic. O.V.P., 1938.

162. Knudsen J.G., Katz D.L. Fluid dynamic and heat transfer. McGraw-Hill, N.Y., 1958.272

163. Lin G.G. The theory of hydrodynamic stability. G.V.P., 1955.

164. Lykov A., Mikhaylov Y. Theory of energy and mass transfer. P.H.I., N.Y1961.

Похожие работы

Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева
05.21.00