автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Технология камерной сушки твердых лиственных пород

ид

, и \VtOU 1993

1 Ч ШУИ МИНИСТЕРСТВО СШРЛЗОПЛППЛ УКРАИНЫ Львовский политехнггчес.'ггнг •• шепнут

На правах рукописи

БИЛЕЯ ПЕТР ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 07-1. 047

ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕРНОЙ СУШКИ ТВЕРДЫХ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД

Специальность 05. 17. 08 — процессы и аппараты химической технологии;

05. 21. 05 — технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ЛЬВОВ — 1993

Работа выполнена на кафедре технологии деревообработки Львовског лесотехнического института

Официальные опонснгы — доктор технических наук, професоо

С. П. РУДОБАШТА; '

— академик международной инженерной Ака демин, доктор технических наук, профсссо; Г. М. ШУТОВ-.

— дочтор технических паук Я. Н. ХАНЫК;

Ведущая организапт — Украинское научно . пронз'юдстленноэ дерево.

обрабатывающее оЗ'ьединенне

Защита состоится .......... '1993 г. в ^..Т..... часов на засе-

дании специализированного совета Д 068. 36. 03 при Львовском политехническом институте по адресу:

! 290013, г. Львов, пл. Св, Юра 3-4, кори; 8; ауд 339

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Львовского политих. ннческого института по адресу; Львов-13, ул. Профессорская, 1.

Автореферат разослан « ——» ........................ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д 068. 36. 03 доктор химических наук, профессор

^-^ГЙГжизневскии.

ОБЩАЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность проблемы. По характеру взаммосзязи материала с влагой древесина отнесена к капиллярно-пористым коллоидным телам. Такое классификационное определение др.евесины в ранге влажных тел связано с ее капиллярно-пористым строением и тем, что стенки клеток обладают, свойствами ограниченно набухающих гелей. Древесина , является сложным "биологическим продуктом, на свойства которого влияют порода, место и условия произрастания, местоположение образца в стволе дерева и другие факторы. Для применения древесины р народном хозяйстве она должна подвергаться сушке, которая является одним из самых дорогостоящих, длительньх и энергоемких технологических процессов.

Анализируя современное состояние техники и технологии сушки пиломатериалов, следует отметить, что мебельные и деревообрабатывающие предприятия укомплектованы сушильными камерами устаревших конструкций на 72%, доля современных составляет всего лишь 2д%. Средний уровень механизации трудоемких работ, автоматизации, контроля и регулирования процесса составляет 10...20%, что часто приводит к невыполнению технологических требований и низкому качеству кы.ерной сушки. Особенно низкое качество наблюдается при сушке пиломатериалов и заготовок из древесины твердых лиственных пород, Где дефекты /трещины и коробление/ достигают до 40%.

В теоретическом плане вопросы сушки древесины проработаны, в основном, на примере хвойных пород. Поэтому механический перенос физических закономерностей сушки хвойных пород на твердые лиственные привел к значительным отклонениям теоретических данных с их практической реализацией. Расхождения теоретических данных с произведет венными достигают 20...40%, что существенно отражается на эффективности проведения процесса сушки.

Создавшееся положение в области теории, оборудования и технологии сушки древесины твердых лиственных пород требовало проведения специальных исследований, обобщения производственного опыта и результатов исследований, разработки оптимизационной технологии и рациональных аэродинамических схем сушильных камер. Обьемы сушки пиломатериалов и заготовок из древесины твердых лиственных пород на отдельно взятых мебельных и деревообрабатывающих предприятиях относительно невелики, поэтому предметом данного исследования является их конвективная сушка в камерах периодического, действия, как базовой технологии, основанной на использовании самого расп-

ространенного способа подвода тепла к высушиваемому материалу.

Материалы диссертации положены в основу исследований, проведенных автором по техническому заданию координационного Совета отраслевых министерств, производственных объединений и предприятий: "Разработка, внедрение и исследование лесйсушильных камер с перфорированными перегородками и осевши вентиляторами" /номер госрегистрации 7506694/, 1976; "Интенсификация процесса сушки пиломатериалов твердых лиственных пород" /номер госрегистрации 7808П41/, 1973; "Интенсификация процесса сушки липовых и буковых заготовок" /номер госрегистрации 73076255/, 1979; "Проведение испытаний экспериментального образца сушильной камеры- конструкции ЛЛТИ и разработка режимов камерной сушки пиломатериалов карпатского бука" /номер госрегистрации 79047909/, 1979; "Исследование физико-механических свойств и разработка предварительных режимов сушки карпатского бука" /номер госрегистрации 80033368/, 1980; "Разработать режимы камерной сушки пиломатериалов карпатского бука" /номер госрегистрации <31053346/, 1931; "Разработать раздел к "Руководящим материалам по технологии сушки буковых пиломатериалов" /номер госрегист-рацш 01823057095/, 1932; "Исследование, разработка и внедрение усовершенствованной сушильной камеры конструкции ШГГИ" /номер госрегистрации 30033869/, 1983; ."Разработать режимы промежуточной и конечной влаготеплообработки при сушке пиломатериалов твердых' лиственных пород /бук, дуб, граб/" /номер госрегкстрацик 01830025465/, 19зЗ; "Исследование процесса сушки буковых заготовок нелинейной конфигураций" /номер госрегистрации 01Ы1С03202/, 1934; "Совершенствование пр'оцессов гидротермической обработки и склеивания древесины" /номер госрегистрации 01340037096/, 1935; "Разработать нормы допустимых дефектов сушки пиломатериалов твердых лиственных пород в мебельном производство",/номер госрегистрации 01550035922/, 1936; "Разработать показатели качества и рекомендации по технологии сушки пиломатериалов твердых лиственных пород в мебельном производстве" /номер госрегистрации 01360011523/, 1937.

Данная проблема является разделом научного направления кафедры технологии деревообработки по проблеме "Комплексное и рациональное использование лесных ресурсов".

Цель работы. Создание систем сушильных камер с улучшении™ технико-экономическими показателями на основании исследований их аэродинамики и тепломассообменных процессов при сушке древесины на примере твердых лиственных пород.

Научная новизна. Установлено, что одним из наиболее эффективных способов интенсификации процесса сушки и улучшения качества, шсушиваемого материала является создание равномерной циркуляции -1гента сушки., На основании анализа влияния равномерности циркулями агента обработки на количественные, и качественные показатели [роцесса сушки разработаны требования к аэродинамике лесосушиль-|'ых'камер периодического действия, специализирующихся на'сушке пи-:оматерйалов твердых лиственных пород. Получено аналитическое рвение задачи распределения воздуха через'щели перфорированной-пе-»егородки, размещенной в лесосушильной камере. Найдена зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления перфорированной пере-'бродки от основных геометрических и кинематических параметров ка-[еры, определены его оптимальные значения.. Описано истечение струй оздуха из щелей распределительных перегородок и дано обьяснение опутствувщих ям явлений. Исследован характер распрёделения темпе-атурного поля в сушильных камерах и его зависимость от параметров реды и периода, сушки. Показано, что применение в лесосушильных . амерах перфорированных перегородок для распределения агента.суш-и целесообразно как с точки зрения уменьшения энергетических зат-ат, так и с точки зрения улучшения качества высушиваемого мате-иала.

Определены отличительные особенности строения и физико-меха-ических свойств древесины твердых лиственных пород, показана из-енчивость этих свойств и влияние на них процессов тепловой обра-отки, условий произрастания, типа насаждений* возраста, местопо- • ожения образца в стволе и других факторов. Предложена "методика асчета полей влагосодержания при.исследовании механизма конвек-ивной сушки .пиломатериалов, показавшая, что при сушке древесины вердых лиственных пород практически отсутствует стадия нерегулярно режима изменения влажности. Соответственно с этим дан анализ обьяснение кинетики сушки. Составлена методика построения раци-таяьных режимов низкотемпературного процесса, сушки пиломатериа-эв твердых -лиственных пород в паровоздушных камерах периодического зйствия. Даны рекомендации по оптимизации режимов начальной и эомежуточной вла'готеплообработки.. Разработана методика определе-1Я остаточных деформаций в процессе сушки.' Определены требования качеству сушки пиломатериалов твердых лиственных пород.

В результате аналитических и экспериментальных исследований Гро динамических и теплоинерционны* характеристик сушильных камер,

свойств древесины, кинетики и механизма сушки получены необход! мыв- .для инженерных расчетов зависимости, графики ц номограммы.

Практическая значимость работы и реализация результатов в промышленности. Разработаны системы сушильных камер с перфорирс ванными перегородками, в которых по сравнению с современными о' чественными и зарубежными типами камер данного класса, процесс сушки.интенсифицируется в 1,5...2,0 раза с одновременным сниже! ем энергозатрат и улучшением качества высушиваемого материала. Составлена программа и метода инженерного расчета параметров К1 налов и перфорированной перегородки. Полученные математические «одели аэродинамики сушильных камер и их теллоинерционных хара теристик позволяют проводить технологический, тепловой и аэрод намический расчет различных модификаций конвективных сушилок и осуществлять в нас широкий спектр технологических разработок р жимов тепловой обработки и сушки древесины. Созданное оборудов ние и разработанная технология позволяют в значительной степен изменить технологический процесс сушки, осуществленный на прим •трудносохнущей древесины твердых лиственных пород, и'таким обр зом,- практически решить данную проблему.

Результаты исследований внедрены на:

- предприятиях лесной и деревообрабатывающей промышленное стран СНГ и прошли практическую апробрц^га на Львовском заводе левизионных узлов, Львовском мебельнбм комбинате, Каменка-Буге лесопаркетном комбинате, Ужгородском механическом заводе, Вели Березнянском, Мукачевском и Стрийском мебельных комбинатах, Св лявском и Менторском лесокомбинатах, Сколевском и Тересвянскоы ДЖе, Уфимском заводе средств передвижения и других предприяти с общим экономическом эффектом /в ценах на 1.01.1991 г./ свыше 300 тыс. рублей в год.

Разработки диссертации включены:

- в "Руководящие технические материалы по технологии каме ной сушки древесины" /Архангельск, 1985/, раздел "Проведение г цесса сушки";

- в изменения к ГОСТу 19773-84 по режимам сушки пиломатр^ лов из древесины твердых лиственных пород; \

- в "Инструкцию по определению показателей качества и прс дению процесса с-ушки пиломатериалов и заготовок твердых листве ных пород" /Архангельск.: ЦНИИШД, 1968/;

- в техно-рабочий проект опытного образца усовершенствовг

ной камеры конструкции ЛЖИ, выполненного в 1980 году Ивано-Фран-ковским ПКГИ /Минлеспром Украины/ по техническому заданию ЛЛГИ /заказ № 4053/ с экономическим эффектом от внедрения одной камеры 8,1 тыс. рублей в: год.;

- в техно-рабочий проект модернизации сушильных камер /по схеме ЛДТИ-3/ для Чинадиевской опытно-экспериментальной кэблучно-колодочной фабрики по техническому заданию ЛЛТИ /заказ'№ 4410/ с экономическим эффектом от внедрения одной камеры 7,9 тыс. рублей в год /в ценах на 1.01.1991 г./;

- в учебный процесс высшей школы, где они представлены двенадцатью методическими разработками, общим объемом 26,8 п.л. в курсах: "Гидротермическая обработка и консервирование древесины" и "Основы научных исследований".

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные разделы докладывались на:

- Всесоюзных научно-технических конференциях с зарубежными участниками: "Актуальные направления развития сушки древесины" /Архангельск, 1930/, "Состояние и перспективы развития сушки дре- ' весины" /Архангельск, 1985/, "Совершенствование техники, технологии и кооперации в производстве оборудования для сушки древесины" /Архангельск, 1990/;

- Международных симпозиумах и конференциях: "Строение, свойства и качество древесины" - -Симпозиум Координационного совета по современным проблемам древесиноведения /Москва , .1990/,' УП Международном Симпозиуме па сушке /Лодзь, 1991/, 8 Международная конференция по сушильному делу "Новые направления и тенденции исследований в развитии промьшенных и сельскохозяйственных сушилок" /Карловы Вары, 1991/, Международная конференция 7ир&0 по сушке древесины /Вена, 1992/;

- Всесоюзных научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях по сушке древесины:' "Научно-технический семинар по сушке древесины токами высокой частоты" /Воронеж, 1977/, "Рациональное использование энергетических ресурсов при сушке пиломатериалов"-/Саласпилс, 1933/,'"Совершенствование методов и режимов сушки пиломатериалов с целью повышения их качества, снижения брака и производственных потерь /Красноярск, 1984/, "Модификация и защитная обработка древесины" /Красноярск, 1989/;

- Всесоюзных научно-технических конференциях по проблемам' древесиноведения: "Современные проблемы древесиноведения" /Воро-

-с-

неж, 1981/; "Современные проблемы древесиноведения" /Красноярск, 1987/; . ■

- Всесоюзных, и республиканских научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях по сушке материалов: "Разработка и внедрение высокоэффективных сушильных установок" /Симферополь, 1978/, "Дальнейшее совершенствование теории, техники и технологии сушки" /Чернигов, 1981/, "Оптимизация процессов сушки" Дарьков, 1983/, "Разработка прогрессивных способов сушки различных матери- ' алов,и изделий на основе достижения теории тепло-массообмена." /Черкассы, 1987/;

- Республиканских отраслевых научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях: "Достижения техники и технологии деревообрабатывающей промышленности" /Киев,'1973; 1975/, "Повшение эффективности, и качества в деревообрабатывающей промыпленности" /Киев, 1977/, "Научно-технический прогресс в.¡лесной и деревообрабатывающей промыпленности" /Киев, 193I; Ивано-Франковск, 1981/у "ровыпени'е эффективности деревообрабатывающих производств" /Киев, 1984/, •"Основное направление и ускорение научно-технического прогресса в деревообрабатывающей промыпленности в 12-й пятилетке" /Киев, 1986/, "Научно-технический прогресс в лесной и деревообрабатывг щей промышленности" /Киев, 1991/;

- ежегодных научно-технических конференциях Львовского лесотехнического института по итогам научно-исследовательских работ /1972 - 1993 гг./.

.Публикации. Материалы диссертации опубликованы в одной монографии, 3 брошюрах,•22 научных статьях, 35 тезисах докладов научных конференций'и одном авторском- свидетельстве на. изобретение.

Автор защищает:

- систему сушильных камер с перфорированными перегородками, расширяющими возможности конвективного способа сушки;

- математическую модель распределения агента обработки при помощи перфррированнкх перегор'оДок, позволяющую определить основ. ные~"5эродинамич»ские характеристики сушильных камер;

- методику расчета оптимальных параметров узлов и элементов циркуляционной сиЬтемы и Температурных полей в зависимости от периода процесса и равномерности распределения агента обработки;

- методику.раочета полей влагосодержания в материале при от- • сутствии стадии нерегулярного режима изменения влажности и велици-

•n • * ■ I > *

■ ны остаточных деформаций при сушке;

- новые режимы и требования к качеству сушки пиломатериалов и заготовок из древесины твердых лиственных пород, а. также методы определения продолжительности начального прогрева, промежуточной и конечной влаготеплообработск; , I

- результаты аналитических ч экспериментальных исследований системы сушильных камер, режимог. и технологии сушки-твердых лиственных пород. •

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав и выводов, изложенных-на 313 сгр., из которых 213 стр. - основной текст, 52 стр. - рисунки, 16 стр.' - таблицы,-а также список использованной литературы, включарций 224 наименования.

Приложения /отдельный тог./ включают в себя основные методики экспериментальных исследований,программы расчетов на ЭВМ, экспериментальные данные, материалы ^¡о внедрению и использованию результатов исследований. !

ОСНОВНОЙ' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В лервой главе приведен обзор схем аэродинамики и систем су-■ .шильных' камер периодического действия, проанализированы их о^обен^ -ности1, сравнительные преимущества, недостатки, техническая характеристика. Дан анализ применяемых режимов и• технологии сушки .пиломатериалов из древесины твердых лиственных пород, области их.использования. Выделены критерии'оптимизации, охватывающие технические, технологические и экономические- аспекты двух цельных функций: интенсификации /Ту/ процесса- сушки и повышение'качества высушиваемого /Ку/ материала,' поставленны задачи исследования.

Анализ аэродинамики наиболее распространенных сушильных камер периодического действия./с естественной циркуляцией, "эжекцион-ного типа с вентиляторами размещенными в торце и у боковых стен/ позволил определить такие их основные недостатки, как неравномерное распределение агента сушки по штабелю материала /значение которого колеблется от 23 до 100%/ и нерациональное использование циркулирующего потока, потому что 30...70% его проходит мимо штабеля, ^которые приводят 'к некачественной сушке и неэффективной зат- 1 рате Материальных и энергетических ресурсов. .

Применяемые в настоящее время режимы и технология сушки дре'-

весины твердых лиственных пород не обеспечивают качественного к интенсивного проведения процесса в связи с отсутствием ряда точных физических данных и сведений об особенностях -строения этих по род, окаэвваяцих влияние на теоретические расчеты, кинетику и механизм сушки. Неточное определение условий проведения процесса сушки приводит к значительные дефектам, достигающим 40£.

Сушка древесины представляет собой очень сложный процесс в течении которого изменяются ее физические и эксплуатационные свойства. Эффективное проведение процесса сушки определяется двумя взаимосвязанными группами критериев, образующих соответствующие целевые функции /рис. I/, описанных в общем виде следующим образом.

ту №&ЛЛ>?*,?,£.Оср,Ст) ' 'У

Изучение влияния данных критериев на условия и хараятер проведения процесса, позволяет рационально использовать базовый конвективный способ в решении проблемы сушки пиломатериалов и заготовок из древесины твердых лиственных пород.

Во второй главе определены нормы допустимых отклонений от средней скорости циркуляции при низкотемпературной сушке пиломатериалов твердых лиственных пород, рассмотрены средства оптимизации аэродинамических характеристик сушильных камер периодического действия. Рассмотрены два способа создания равномерности циркуляции: п&ралельное подключение вентиляторов и применение перфорированных распределительных перегородок. Определено влияние равномерности циркуляции агента сушки и температурного поля на равномерность про-сыхания материала.

Главным требованием оптимизации аэродинамики является равномерность распределения сушильного агента по штабелю материала. Увеличение скорости циркуляции ускоряет процесс и в некоторой степени улучшает равномерность проськания пиломатериалов. Однако ско-. рость циркуляции следует ограничить условиями тепломассообмена. Известные основные способы достижения равномерности циркуляции в .сушильных камерах:'специальная укладка и расположение штабелей /камеры с естественной циркуляцией/; установка наклонных стенок или экранов, создающих леременнбе речение воздушного потока /камеры : УЛ,ВК-4/; применение всевозможных экранов' и распределительных ре-шоток /камеры ШН-2, 6Ш-2К, ЛЛГИ/; паралельное подключение вентиляторов. /камеры МТИ, КБ ММСК-1, ВПКТИМ, СПЛК-2, СПМ-2К, ЛЛГИ/ ■ • • . ' . \

Рис. I. Классификация критериев оптимизации

JJi, BK-4 идругие/ - имеют свои особенности, не всегда.поддаются управлению и не являются универсальными. Требования к равномерности циркуляции при сушке пиломатериалов твердых лиственных пород могут быть сформт 'чрованы на основании анализа, уравнения продолжительности сушки низкотемпературного процесса.. Зависимость продолжительности процесса, /при прочих равных условиях/ от скорости циркуляции можно аппроксимировать выражением

к/шт

где С - коэффициент, учитывающий замедление процесса при сушке в штабеле;

Q - коэффициент, зависящий от множителя /Сь 64 /, принимает значения: Q = 1,70 при Се - 49; Ct = 0,75 при Сгб< =80; а = 0,35 при Сг= 120; а = 0,15 при Ct =,160; Q = 0,10 при Ct 5, 2 200;Сгб, ~ мн житель, показыващий совместнае влияние жесткости режи ма, породы и размеров материала на продолжительность сушки;

Ь5шт - средняя скорость циркуляции агента, сушки по штабелю ма териала, М/с.

Если принять за критерий равномерности требование, чтобы отклонение продолжительности сушки отдельных зон штабеля не превыпало 5%, то допускаемые отклонения скорости циркуляции /Д 4££ / не должны превшать при данной толщине материала / Si » мм/ значений вычислительнных по формулам:

- при Ufum . = 1,0 м/с, лСиГ = 0,35-0,0038 ^ /4/

- при ¿у = 1,5 м/с, доJ = 0,52-0,0053 /5/

- при ,.гт = 2,0 м/с, ¿¿J- = 0,92-0,0106 Гу /6/

------Ы/ (J—

шт

Создание равномерной циркуляции сушильного агента, по всему штабелю является одним из наиболее эффективных способов интенсификации процесса, сушки /за счет одновременного просыхания материала/ и улучшения качества высушиваемого материала., так как при равномерном распределении агента сушки создаются также и одинаковые тем рературЯо-влажностные условия для проведения .процесса.

' Расчеты продолжительности сушки графоаналитическим методом с . использованием данных опытных сушек и . выражения /3/ позволили йо--'лучить приблизительное значение /при средней скорости = 1,5 .м/с/ степени влияния неравномерности циркуляции / (Г^ / на увели-

\

:ение продолжительности / лТ" / сушки ^ОС

ДТхО^А^ , /7/

■де ¿4" - коэффициент неравномерности циркуляции анента сушки в качестве которого принят коэффициент изменчивости %

П - число наблюдений. Из формулы /7/ видно, что на каждый процент неравномерности (иркуляции приходится увеличение продолжительности сушкй на 0,4%.

Точность автоматического регулирования /рекомендуется пропор-(ионально-интегральный закон регулирования/ параметров среды зави-:ит от температурно-влажностного поля сушильной камеры, создавае-гого ее циркуляционной и тепловой системой. Приближенно зависи-юсть равномерности распределения температур Iот равномер-гасти циркуляции / (Т^/о/ можно выразить отношеним

(Л = С , /9/

■де С - коэффициент пропорциональности;

¿£ - коэффициент равномерности температурного поля в качестве которого принт коэффициент изменчивости %

, ло/ ^

■6 - средняя температура в камере,"С; / - отклонение от средней температуры,"С. . Для лесосушильных камер с перфорированными перегородками по 1кспериментальным исследованиям автора получены следующие эмпири-[еские зависимости

/п/) 01=Н,5ехр(-0,2251)./1г/

'де у - относительная площадь щелей перфорированной перегородки _ при / = 8,2;

и - относительная длина, воздухораспределительного канала при /=0,9. V ■

Затем по выражению ~ О (Н ¿Г ■£

определится значение дисперсии температур в камере при соответст вующих параметрах воздухораспределительной системы и средней те/, пературе агента сушки. При этом необходимо учесть, что равномерность температурного поля будет зависеть от степени насыценноста воздуха 'водяными- парами^ %

6,1-0,053 <Р , /14/

где ¡Р - относительная влажность воздуха, %. В практике конструирования лесосушильных камер применяется тако? способ достижения равномерности циркуляции, как рассредоточенная установка параллельно подключенных вентиляторов /например, ВК-4, ВПКГИМ с вентиляторами на вертикальных валах, КБ, ММСК-1 с наклс но установленными вентиляторами, конструкции МГЙ, УЛ-1, УЛ-2, СПЛК-2, СПМ-2К, ЛЛГИ-2, ЛЛГИ-З и других/. Возникающие при этом трудности конструктивного и эксплуатационного■порядка дополняйте явлением-наложения воздушных потоков1; резко снижающих производительность вентиляторов.

Эффективность параллельной работы вентиляторов / опре

деляется величиной коэффициента наложения воздушных потоков, коч рый находим по формуле

1к)т°/о > ™ где 2.\1[- сумма расходов отдельно работающих вентилятора в ^ /с 1/^- расход при параллельном подключении вентиляторов ,лг/' Равномерность подачи воздуха из вентиляторной установки /иь щей четыре вентилятора/ при одном работающем вентиляторе соста.1 ляет 33,6...51,5$, при двух - = 4,9....40,2%, при че

тырех - = 4,6...6,9$. Таким образом, в воздухоподводящем /к штабелю/ канале можно достичь достаточно равномерное по длине ке нала распределение агента, сушки. Дальнейшее распределение сушил! ного агента по штабелю материала, зависит от его размещения, спос ба укладки, наличия паразитных' потоков и геометрических параметр нагнетательного канала. В производственных условиях значение вое растает в 4...5 раз. Получена экспериментальная зависимость велк чины коэффициента, наложения воздушного потока от количества. / X параллельно подключенных вентиляторов . \

<?„ =- 2,2 х2 + 25,4 х - 23,2 , % /16/

Полученные данные рекомендуется использовать при проектировании вентилоторного оборудования в сушильных камерах с параллел

ным подключением вентиляторов, а также при определении коэффициента. использования агента сушки - (/

£ = ¡4 /17/^

где \/ц - количество агента, сушки, циркулирующего в штабеле,

В третьей главе дано аналитическое решение задачи распределения агента сушки через перфорированные перегородки и определения ее коэффициента аэродинамического сопротивления. Найдены значения параметров каналов и перегородки в зависимости от геометрических и кинематических характеристик сушильных камер. Дана, методика. расчета, элементов и узлов циркуляционной системы. Показано, что применение перфорированных перегородок позволяет получить любую заданную равномерность распределения воздушного потока.

Тупиковые воздуховоды с распределением воздуха через первори-рованные перегородки или продольные щели часто применяются для нужд вентиляции. Применение их в сушильных камерах имеет ряд отличительных особенностей, требующих соответствующего исследования.

1 Баланс количества, воздуха, которое подается в воздуховод с распределительной перфорированной перегородкой, и вытекающего из негр, описывается равенством --

где ~ количество воздуха, подаваемого в канал /воздуховод/

в единицу времени Р3/С ;

/I - коэффициент истечения воздуха из щелей, в тонкой

стенке ~ 0,62; Ур - суммарная площадь щелей /, отнесенная к площа-

ди выходного сечения канала /Г /, то еетьУ-2"У//" лРсет- избыточное статическое давление воздуха.^в канале; р - плотность воздуха, Так как поле скорости есть функция распределения давления в ' канале, то.одно и то же поле скорости можно получить и при раздаче воздуха, через перфорированную перегородку и через продольную щель. Таким образом, можно значительно упростить аналитическое решение задачи распределения воздуха /рис. 2/.

В задаче принята классическая методика, решения аэродинамической задачи. На расстоянии X от конца /принятого за. начало. координат/ воздуховода4с одной продольной щелью проведем сечение и составим уравнение Бернулли, принимая в "учет только избыточное Давление

и

£

(=3 .6 с=з си из

а п а

си Леи СП СП СП СП СП СП

а/ физическая модель

и

дх

I. ■

ч I К*.

б/ аналитическая модель

Рис. 2. Модель канала, с перфорированной • перегородкой

/19/

где/' ДРХ д /?0 - избыточное /по отношении с атмосферным/ стати- •

' .,г ческое давлений в соответствующих сечениях )(;О,П<2; ■Г-у-* - динамическое давление в сечении X , /в сечении О-динамическое'давление равно нулю, так как осе- ,. вал' скорость в заглушённом конце канала С10 = 0/; , ЛР- потери давления в\воздуховоде, Па.

Подставив соответствующие значения членов уравнения и произведя преобразования, получим дифференциальное уравнение в общем виде, описывающее физические явления, происходящие в нагнетательном канале с продольной щелыо

/20/

где - расход воздуха через щель/с

¿/х- осевая скорость в канале - средняя скорость ис-

течения из щели Р/с ] $ - ширина эквивалентной щели;Л7;^ - длина канала, М; Л - коэффициент трения воздуха о стенки канала; ч£х - боковая поверхность канала, Уравнение /20/ можно представить в безразмерной форме

Щ - > /21/

г^е - параметр перфорированной перегородки;

Л Ъ - параметр воздуховода /канала/. ■ Решение уравнения /21/ позволяет найти скорость истечения возДуха в любой щели при любых заданных параметрах перфорированной перегородки и канала., а также расхода воздуха. Однако, несмотря на. принятые допущения и упрощения, полученное решение достаточно сложное для практического применения.

Рассмотрим как распределяется поток воздуха внутри канала. Приняв условие, что - -

; О, = о /22/

уравнение /21/ с условиями /22/ представляется краевой задачей обыкновенного дифференциального уравнения, решение которого позволяет получить следующую расчетную зависимость

* ' ■бгр*/')* ■ /[ 6 / /23/

где расход воздуха на входе в канала/С;

X -. безразмерная координата.,Х г */¡_ . 5 На основании»проведенных автором экспериментальных исследований равномерности распределения агента сушки при помощи перфориро-«чнной перегородки принята эмпирическая зависимость, с достаточной

для практики точностью описывающая данный процесс

=ао.+а/х)+ ог(х)г+а1Сх)'5 , /24/ •

гДе. О0 О, С[г (2^ - коэффициенты уравнения; йУу - скорость '' истечения воздуха из щели в заданной точке^; X - безмерная координата.

Анализ результатов экспериментальных исследований, проведенных на модели и в производственных условиях показал, что равномерность распределения зависит, в основном, от параметра, перегородки - ^ и параметра, канала /являющихся коэффициентами тео-

ретического уравнения/. Значения^и и Л для каждого конкретного случая величины постоянные. Было найдено, что с уменьшением относительной площади щелей /при постоянной величине Т. / распределение поля скорости улучшается. Равномерность распределения воздуха улучшается также и при увеличении 'относительной длины канала /принимая У* = £0/7,?]? /. Аппроксимация экспериментальных данных позволила получить следующие эмпирические зависимости -

^о,г>ехр(о,-/5б11ы) /25/; ¿=13,8 е*р(-о,об5 (/«) /26/

Выбрав по этим зависимостям желаемую равномерность циркуляции агеига. сушки / 6/, получим оптимальные значения относительной. площади щелей / £ / и длины канала / I: /.

Перфорированные перегородки позволяют получить почти .идеальную равномерность распределения воздуха / Щ; = 2...3%/, однако аэродинамическое сопротивление такого канала очень велико;

Полное давление на входе в нагнетательный канал

А Рп - Л Рн ' &Рсп7 + Дрд+Ь Ртр у /27/ где дРСЛ)- статическое давление,/7(2; АРст=у^г >

здесь <5^/- скорости истечения из щели в канале /у входа/ Г/С' ■ лРд " динамическое давление,ДпЭ ^ > Па; Д Р/яр - потери давления на трение в канале, По.

.5 Произведя соответствующие преобразования, получим

_ . - ■ , - ^ / ' /28/ где 01 - относительная скоросты, СО" = ¿Он/Сигср

-19г

Приняв, что С(Г',,,»/ V

(¿Л г И - Г ,

, г

[олучим /о у, Р Ци

Т • . /30/

р

Если обе части уравнения /30/ умножить на /рЦц » то по_ ;учим, что А рн

рЩ ~2Еи /31/

•де Ей - критерий Эйлера.

По результатам экспериментальных исследований получены эмпи-шческие зависимости аэродинамического сопротивления от относительней площади щели и длины канала

?=2,2ехр(0,0521) /32/; Г*3//-'>? /33/

;оторые связаны между собой отношением

г ехр (- о, оз1) /34/

Формула /29/ преобразованная в расчетную зависимость позво-[яет промоделировать на. ЭВМ различные параметры возрухораспреде-[ительного канала и перегородки, а затем рассчитать их элементы.

В четвертой главе описаны особенности строения и физико-мё-ганических свойств древесины твердых лиственных пород. Характерно, гго признаки /тип перфорации сосудов, число и характер распреде-гения сосудов, направления контактных стенок сосудов,' включения ! полостях клеток и другие/ анатомического строения по разному шиягат на. процессы гидротермической обработки древесины. Огмечает-;я черезвычайная изменчивость свойств древесины как по породам, ?ак и в пределах одного биотипа, что необходимо учитывать при про-зедении процессов сушки и тепловой обработки.

Положительное влияние анатомического строения на процессы ^идротермической обработки древесины оказывают такие признаки: рав-юмерное расположение сосудов, простые перфорации, узкие полоски равномерно расположенной паренхимы, отсутствие тиля и веществ.в ;осудах, отсутствие толстостенных 'волокон. Капиллярные явленит февесины тесно связаны со структурой клеточной стенки, породой февесины, местоположением в древесине, ее возрастом и другими факторами. .

Исследование распределения влажности свежесрубленной древеси-

ны бука показало отклонения как по высоте ствола / h /. так и по диаметру d /, что выражено эмпирическими зависимостями:

уп = 74,0 + 0,60 h /35/; 1л/л = 74,3 + 0,61 ä /36/.

VJU = 63,7 + 0,76h- /37/; V/ц = 85,9 - 0,51 d / 38/ Обобщены данные по величине усушки основных лиственных nopoj Построена номограмма для определения припусков на усадку буковых пиломатериалов в зависимости от конечной влажности / Wk / и т°л-щины / S/ / материала. Получены расчетные формулы

АФ + ^?)(40-М)/эа/1 ßrr(°.07S^)(A0-WK) №

ßv = (/2,0+^£)K /41/; где к= 0,93 - 0,023^

ß ß ~ коэффициент тангенциальной, радиальной и ^ обьемной усушки.

Таким образом, усадка, поверхностных слоев начинается при сре ней влажности -материала И/ я 40%, что позволяет повысить величинз переходной влажности до 35...40%.

В пятой главе приводятся материалы исследования механизма конвективной сушки твердых лиственных пород, анализ методов расче та полей влагосодержания. Исследование послойной влажности /описанное не по параболической, а по*косинусоидальной зависимости/ показывает, что при сушке пиломатериалов и заготовок из древесин! твердых лиственных пород практически отсутствует стадия нерегуля] ного режима, изменения влаги. Определено значение влажности материала, при которой наблюдается наибольшая величина остаточных деформаций. Проверка классических уравнений /Лыков A.B., Шубин Г.С, полей влагосодержания при сушке пиломатериалов твердых лиственныз пород показала, большие отклонения расчетных данных от экспериментальных. Причиной неудовлетворительного совпадения является практическое отсутствие при их сушке, стадии нерегулярного режима. пер( мещения влеги. Другой причиной можно считать неправильный подбор исходного уравнения распределения влажности по толщине материала, Более точным является уравнение

' U(x,T) ~ COS J|r /42/

Анализ методов расчета полей влагосодержания v. исследования, проведенные автором, позволили получить уравнение плагосодерж&рщ в центре / Цц / и на поверхности сортимента / Ün /

-21.г

* ир * (ан~ир )ехр ; /43/

» в + /44/

Так как в процессе сушки изменяются режимные параметры среды и влажность материала, то на Л -ой ступени режима влажность в данный момент времени / Т / и координата. / У / определится по форму-

у ' 77 У '

где ос г0 - массообменные критерии Био и Фурье;

С/р и и ~ соответственно равновесное и начальное влагосо-держание древесины; ^ - половина толщины сортимента., М .

Чтобы убедиться в отсутствии стадии нерегулярного режима, были проведены специальные опыты, при которых одновременно высушивались -буковые заготовки толщиной 19, 25, 32 и 40 мм. Раскрой секции влажности на полоски в процессе сушки позволил определить характер изменения и распределения влажности по толщине./рис. 3/.

Скорость сушки в стадии регулярного режима, периода падающей, скорости сушки определяется с одной стороны влагопроводностью /<2'/, ас другой - влагообменом /ос /

/46/;^/7=ОС^-КоУ' /47/ из которых находим д' ^"¿Д @

• я-ьв ''"ж:' -0 .

И - "ТГ" , где ¿п О = —Ш--

Щ V И/ - И/р

коэффициент сушки, который определяется из кривой скорости сушки и из кривой сушки по средней скорости за малый промежуток времени.

Наиболее удачной моделью исследования динамики развития внутренних напряжений-при сушке является предложенная'Б.Н.Уголевым' трехстержневая, которая характеризует изменение остаточных деформаций в поверхностных1 и центральной частях' сортиментов. Более сложной является многостержнрвая система для которой величина, напряжений в ¿-ом'стержне в ч/-ый момент врег^.ч расчитывается по

60

и) 50 4о

о

«О

10

5,- !9ми

/ 'ъ/'^МУ!

2-К)4 .4-/0* 6-Ю* 8Ч04 Т; С.

4-/0

в-Ю' Те,С.

Рис. 3. Коэффициент сушки: а/ центрального; б/ поверхностного слоя

Рис. 4. Изменение градиента влажности поверхностного слоя при сушке бука '

формуле

■ 1 ~ 1 \ ' /48/

где в^ - величина напряжений в ¿-том стержне, имевшихся'в л, / момент времени /-I;

- приращение напряжений в -том стержне за промежуток времени ]-!...] п _

£ г{ /49/

где Р - коэффициент усушки; ¿7) <■

Е* - модуль упругости древесины.

Модуль упругости в I -том сечении материала, в момент времени /"Г / в зависимости от температуры / £ /и влажности / ¡V / аппроксимируется линейным уравнением

¿(^^а-в^+Са /50/

где 0 0 С- коэффициенты уравнения, равные, соответственно, для бука: 980; 8,0; 0,21; 25,3 и для дуба: 1200; 9,5; 0,24; 31,3.

Предложена, методика, измерения деформации поверхностных слоев1-, пг которой определяется характер' развития в них напряжений. На простроганных заготовках /контрольных образцах/ перед сушкой размечаются зочы выпиловки контрольных секций и измеряется начальная длина наружных и внутренних зон, из которьк будут в последствии отбиратся полоски.

По известной величине полной усушки находим длину слоев-полосок в абсолютно сухом состоянии

Определив величину изменения длины /¿} £ / поверхностных и внутренних слоев и отнеся ее к начальной длине, получим значение деформаций / с? / этих слоев. Имея значения деформации можно найти величину напряжений

■ , /53/ .

В процессе исследований было обнаружено, что наибольшая величина. остаточных деформаций наблюдается при. [{/—~ 25% для различных пород и толщин. Данное значение влажности и является вторым значением переходной влажности в реАах сушки.

Большой интерес представляет определение градиента, поверх-

ностной влажности / vU /п различных пород во время сушки

' (vU)n=2(Wn-MP)/Sj . /54/

Получены эмпирические зависимости

для бука -г для дуба

/ , , ,,2,47 / .. \ //2,62

(у U)п = 0,53(/ /55/ (vtf)n = 0,6QU /56/

Долю толщины, отсекаемую касательными кривых /55/ или /56/ на линии U = 0,30, можно ориентировочно считать глубиной испарения и судить по ней /по доле толщинь/ о потенциале сопротивляемости поверхностных слоев, ибо, чем толще слой, тем меньше вероятность нарушения его целостности /рис. 4/.

В шестой главе разработаны рекомендации по оптимизации режимов сушки, начального прогрева, промежуточных и конечных влаготеп-лообработок. Найдены их математические модели, учитывающие количественные и качественные характеристики данных процессов. Изменение режимных параметров в процессе сушки принято ступенчатым, однако представленное в работе описание изменения режимных параметров по времени позволит перейти к АСУ ТП сушки пиломатериалов.

Проведенные Шубиным Г.С. исследования позволили составить расчетную зависимость продолжительности начального' прогрева по аналогии с расчетом продолжительности сушки. На практике такой метод реализовать трудно в связи с отсутствием сведений о циркуляционных характеристиках камеры, начальной влажности и температуры материала.

Целевая функция оптимизации начального прогрева материала может быть записана следующим образом

' 5 = (Ps, Kic, Up, S< )] + /57/

¿\це С - себестоимость процесса прогрева; Sj - толщина материала, мм; - продолжительность прогрева, час.; tdp - температура древесины в центре сортимента, принимаем

. tto'tc-:*/с.

В результате аналитических и экспериментальных исследований процесса нагрева-чюлучена. следующая зависимость .

, /58/

•и в частных случаях:

- для бука top «V, 9S- % ф К/ , ; ■

- для дуба Тпр - 3,08 -W 'S{$**S? ф час • /6Q/

- для граба %р = 3,35 •/0~ CgW^OC. /gjy

Построены номограммы /рис. 5/ и составлены таблицн, по которым можно определить продолжительность начального прогрева. При этом отсчет продолжительности произведен с момента достижения в камере заданных параметров среды, чем исключается влияние тепловой инерционности камеры, начальных тепловых и влажностных характеристик материала.

По результатам экспериментальных исследований найдена продолжительность обязательной /при А/ = 2Ъ%/ промежуточной влаготепло-обработки:

TSgK =1,8-0,18-Ю,0037Г/ /62/ TdyS =1,8 - 0,15^+0,0053<Г/ /63/

Ориентировочно продолжительность промежуточной влагообработ-ки /Vno » час/ при скорости циркуляции й/т = 1,0,..1,5 м/с для пиломатериалов толщиной Sy > 20 мм определится по. формуле

.. Г/70 8^/1/й-^/ , /64/ где А, в - коэффициенты, учитывающие влияние породы; для бука . * и клена. А = 0,025, в = 3,5; для ясена. /j = 0,027,

&= 4,0;.'для дуба и ильма А = 0,036, 5 = 5,5; для граба = 0,028, в = 6.,5. Продолжительность конечной влаготеплообработки зависит от породы древесины, толщины и средней конечной влажности пиломатериалов, параметров среды. При конечной влаготеплообработке температуру среды принимают по последней ступени, а психрометрическую разность - 1...2°С. Продолжительность конечной обработки /¿ко, час/ можно определить по формуле , > . •

-/о* /65/

где С - коэффициент, учитывающий породу древесины: для бука и клена С = 0,23; для ясена. С = 0,26; для дуба и ильма С= 0,33; для граба С = 0,28; Мц Wq - соответственно, влажность в центре и на. поверхности сортимента, % абс.

Для расчета продолжительности обработки по формуле /65/ отношение Wu, можно принять равным 2,5. Рациональный режим сушки должен обеспечить минимальную длительность процесса и наименьший

расход тепла при сохранении качества высушиваемого материала. С

?пр

Ой® ■ «с ЛУл

1 \

6 4 2 0 20 40 Ы

ПрододкитемчотьпрогревоТчас Толщина мотериола б^л?

Рис. 5. Номограмма определения продолжительности начального прогрева буковых пиломатериалов

90

<?>

V

г§>

52

Ъ60

%

Ч

50

сг

|| ко

$=22 ММ

'Чм ' Омм

О 10 20 20 40 50 60 Влажность древесины И/%

Рис. 6. Изменение параметров среды при сушке бука

повшением относительной влажности воздуха уменьшается значение критической влажности и скорости сушки, но увеличивается коэффициент влагопроводности, поэтому есть смысл, определив параметры среды в начале процесса, увеличивать одновременно температуру по сухому и мокрому термометру /рис. 6/. По приведенным экспериментальным исследованиям и расчетам на ЭВМ качество сушки обеспечивают параметры среды, описанные»уравнениями параболы

^и-Юг, /66/; агг /67/;

где (20/ дог д - коэффициенты уравнения регрессии;

и - влагосодержа. :ие материала,

и =^/100

Изменения параметров среды были описаны также и во временной зависимости. Например, ' .' ^

для бука при = 32 мм

¿с = 54? ' °С /69/;

г и " , ,

для дуба при Оу = 32 мм ; сс ± 396 0£ /70/,

где Т- продолжительность сушки, час.

' Решая совместно /66/ и /69/ для бука /аналогично и для других . пород/, учитывая динамику развития остаточных деформаций процесс ' сушки был разделен на ступени: при толщине до 32 мм - три ступени, в диапазоне 32 < 5/ <С 50 мм - четыре ступени, и при 50 < 5"/ <"75 -пять ступеней. - _ ]

Описание изменения режимных параметров от времени позволит ввести микропроцессорную технику для ведения процесса сушки и АСУ ТП сушки пиломатериалов.

В седьмой главе обобщены результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний лесосушильных камер, в которых применены распределительные перфорированные перегородки, определена. их экономическая эффективность.-Разработаны требования к качеству сушки пиломатериалов по основной группе твердых лиственных пород. Экономическая эффективность режимов сушки и влаготеплообра-ботки подтверждена опытными данными..Исследование аэродинамики, сушильных камер показали, что уменьшение неравномерности циркуляции способствует, интенсификации процесса, улучшению качества, высушива.-емогр материала, снижению затрат тепловой и электрической энергии.

С одной стороны геометрические параметры сушильных камер можно подобрать таким образом, чтобы равномерность распределения воздушного потока, бьла, наилучшей, а. с другой стороны та.кое сочетание

§/5 «у

|

о

II &

< п

9е-Щ ^лС

'*350, г~/,77 V

0,735 е г,32/

24 Мвъ

•я

18 1 §

С)

I §

6

<1>

'0,30 0,45 ОМ 0,75 0,90 1,0£ ^В Относительная площадь щелей-£

О £

I

й> 4

I .

Рис. 7.1. Зависимости X Оаг и дС от У

■ -0,225 1 а

0,062 С

' &с Г-5

V (

1}

в

л /2

Относительное длана /стало А

5»

ч 12

1 9

0

1 б

з

Ч)

Рис. 7.2. Зависимость С4

геометрических параметров приводит к значительному повыпению аэродинамического сопротивления кольца циркуляции и, соответственно, к увеличению расхода электроенергии на привод вентиляторов и снижению эффективности работы вентиляторной установки и в результате к повыпению затрат на сушку. На рис. 7.1 и 7.2 изображена взаимосвязь аэродинамического сопротивления перфорированных перегородок £ и равномерности циркуляции ¿£г от параметров перфорированной перегородки £ и относительной длины канала £ и их влияние на снижение себестоимости процесса, сушки дС , руб./м^. Данные зависимости обобщают результаты лабораторных и производственных экспериментальных исследований, проведенных на лесосушильных камерах ЛЛГИ-1 /построенные на Львовском заводе телевизионных узлов и Каменка-Бугском лесопаркетном комбинате/, ЛЛТИ-2 /эксплуатируемых на Ужгородском механической заводе/ и ЛЛТИ-З /эксплуатируемых на Львовском мебельном комбинате/.

Лесосушильные камеры с перфорированными перегородками могут применяться при сушке всех древесных пород при низкотемпературном режиме. Но особенно хорошо они зарекомендовали себя при сушке труд-носохнущих сортиментов, к которым относятся и твердые лиственные породы. Сушка таких материалрв очень длительная, поэтому остро стоит вопрос,создания средней по интенсивности, но-равномерной циркуляции агента сушки. Сравнительные характеристики камер с перфорированными перегородками /конструкции ЖГИ/ и наиболее распространенными сушильными камерами периодического действия приведены в таблице.

' Технические характеристики сушильных камер.

»? .. Т и п н к а мер

п/п: показатели :эжекцио„. ■. : : ные -:СШ1К-2: УЛ-1 :СПМ-2К: УЛ-2 :СПЛК-1:СПВ-62 :ЛТА-Гипро-: :ВК-1Гк-4: ЛЛГИ-1 ЛЛТИ-2 ЛЛГИ-3

1:2 : 3 : 4 : 5 : 6 г 7

I. Удельна* установленная мощность вентилятора. -Л/ уд,- квт/куб.м 1,20 , 0,6 1,20 0,85 0,90

2 Удельная тепловая мощность калорифера. м2/м3 18,7 со -18 ¡2 1818- 13,3

Продолжение таблицы

I 2 : 3 : 4 : 5 •: 6 7

3 Коэффициент неравномерности циркуляции - , % 56 23 ' 28 35 12

4 Коэффициент использования воздушного потока - ф , % 30...70 50...70 50.. ..70 30. ..70 80...90

5 Отклонение температуры от среднего значения в камере,' <5^ ос 7...10 3...4 3,. .4 5.. • V 2 • • • 3

Проведенные в производственных условиях экспериментальные исследования подтверждают правильность теоретических выводов и рекомендаций по оптимизации аэродинамических и температурных характеристик сушильных камер с перфорированньми перегородками, режимов и технологии сушки пиломатериалов из древесины твердых лиственных пород. Экономическая эффективность результатов исследований 3,39...7,72 руб./м^ высушиваемого материала /в ценах на 1.01. 1991 года/, что для преДЬиятий Минлеспрома Украины составляло экономию более-2 млн. рублей. ■

В Ы В О Д*Ы

1. Разработаны системы сушильных камер с улучшенными технико-экономическими показателями, имеющие по сравнению с.современными отечественными и зарубежными типами сушильных камер даного класса, в 2...3 раза более равномерную циркуляцию и почти в 2 раза более полное использование.воздушного потдка. Создание эффективной циркуляции выравнивает температурно-влажностные поля агента обработки, интенсифицирует конвективный тепломассообмен и способствует более точному' ведению процесса гидротермической обработки и, соответственно, повшению качества высушиваемого материала. Разработана и апробирована теория расчета созданных систем сушильных • камер.

2. Разработаны научные основы анализа различных схем паровозДушных сушильных камер периодического действия,'„режимов и технологии сушки древесины на критериальной основе. Предложены кпитерии

оптимизации, охватывающие технические, технологические и экономи- -ческие аспекты проблемы.

3. Предложена классификация средств усовершенствования аэродинамики лесосушильных камер периодического действия, удовлетворяющая требованиям равномерности циркуляции агента сушки, уменьшения паразитных потоков и создания минимального аэродинамического сопротивления. Установлено влияние равномерности циркуляции на продолжительность процесса сушки и распределение температурного поля.

4. Детально исследовано выравнивающее действие перфорированных перегородок:в схеме циркуляции сушильных камер. Получены теоретические и экспериментальные зависимости равномерности распределения воздушных потоков от: параметров перфорированной перегородки и воздуховодов, кинематических л динамических характеристик обьекта исследования. Моделированием на ЭВМ, графическим и расчетных путем найдены оптимальные значения параметров канала и перфорированной перегородки, определено их аэродинамическое сопротивление. Исследован факел струи при выходе из перфорированной перегородки, позволивший определить порядок рассредоточения.отверстий

на перегородке и оптимальное расстояние от штабеля материала. Разработана методика инженерного расчета основных элементов циркуляционного оборудования. Определен энергетический и экономический эффект, условия'и способы применения перфорированных перегородок в лесосушильных камерах. '

5. Изучены особенности строения и физико-механических свойств древесины твердых лиственных пород: плотности, усадки, распределе-1ИЯ влажности в свежесрубленном состоянии и в процессе тепловой эбработки, прочности древесины на сжатие, растяжение и скалывание. Определено влияние гидротермической обработки на изменение этих :войств и максимально допустимые уровни температуры агента обработ-т на. первой й последней ступени режима.

6. Установлено, на основании исследования полей влагосодер-«ния и кривых скорости сушки пиломатериалов твердых лиственных по-юд, практическое отсутствие стадии нерегулярного режима; тё есть гдаление влаги, происходит в стадии регулярного режима с.падающей ¡коростью сушки. Используя графоаналитический метод расчета полей лагосодержаяия получены уравнения, описывающие распределение вла-'осодержания в пиломатериалах при постоянных, и изменяющихся /сту-:енчато/ параметрах среды, которые подтверждены экспериментальными сследованиями.

/

7. Разработан графоаналитический метод определения остаточных деформаций при сушке древесины твердых лиственных пород, основанный на использовании аппарата теории линейной вяэко-упругости для расчета напряжений, воэникапдих в материале при сушке. Предложен метод экспериментального определения остаточных деформаций при сушке, который показал, что независимо от породы и толщины материала остаточные деформации достигают максимального значения при влаж- • ноети около 25%, данный момент - самый оптимальный для проведения промежуточной влаготеплообработки. Определено влияние на продолжительность влаготеплообработки режимных параметров, породы и толщины материала. Разработаны режимы и определена продолжительность начального прогрева /перед сушкой/ пиломатериалов твердых лиственных пород.

8. Исследована кинетика и механизм, конвективной сушки пиломатериалов твердых лиственных пород, найдены влагокоэффициенты и их изменение в зависимости от породы, толщины,, параметров среды, периода процесса и других факторов. Получены кривые изменения режимных параметров среды по которым можно, применяя микропроцессорную технику, провести процесс сушки с минимально^ длительностью при сохранении качественных показателей. Разработаны режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов твердых лиственных ' пород, в которых предусмотрено изменящееся количество ступеней сушки. При этом, для пиломатериалов толщиной до 32 мм режимы трехступенчатые с переходной влажностью 35 и 25%, для пиломатериалоэ толщиной свыпе 32 до 50 мм - четырехступенчатые с переходной влажностью 35, 25 и 1Ъ% и для пиломатериалов толщиной свипе 50 до 75 мм - пятиступенчатые с переходной влажностью 35, 25, 20 и 15%.

9. Определены требования к качеству сушки пиломатериалов твердых лиственных пород и допустимые нормы дефектов сушки, применение которых в производственных условиях позволит получить экономический эффект до 7,33 руб./ы^ в ценах на 1.01.1991 г. Проведенные производственные опытные сушки подтвердили правильность теоретических выводов и рекомендаций по оптимизации аэро- и термодинамики сушильных. камер, режимов и технолбгии сушки пиломатериалов твердых лиственных пород, эффективность которых составляет 3,39...7,72 руб./м^ в'ценах на 1.01.1991 г. Примен«ние предлагаемого оборудования и технологии только по Минлеспрому Украины позволит подучить экономический эффект более двух миллионов рублей в год в -ценах по состоянию на 1.01," 1991 г.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих ра-'. ботах.

1. Билей П.В. Сушка древесины-твердых лиственных пород: Экология. - М., 1992. - 224 с.

2. .Билей П.В. Результаты опьтга эксплуатации лесосушильных камер, разработанных в ЛЛТИ //Материалы научно-техн. конференции. -Киев, 1973. С.62.

3. Брыкин К.И. ,■ Билей П.В.. Шевага. И'.М., Дутчак М.П. Исследование динамических характеристик сушильных камер с распределительными щитами и их влияние на равномерность сушки пиломатериалов //Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая ■промышленность. - Киев: Будгвельник, 1975. -С.29-32.

4. Билей П.В., Брыкин К.И: Определение коэффициента гидравлического сопротивления воздуховода с перфорированной перегородкой //Достижения техники и технологии деревообрабатывающей промыи-ленности: Тез. докл. Научно-техн. конф. - Киев, 1975. -С.76-77.

5. Билей П.В., Шевага И.М. Исследование температурного-поля . лесосушильной камеры ЛЛТИ //Лесное хозяйство, лесная и деревообрабатывающая- -промыменность. - Киев: Вища школа, 1975. -С.28-29.

6. Билей П.В1, Брыкин К.И., Филипович P.C. Методика исследования равномерности распределения воздуха через перфорированные перегородки //Повышение эффективности и качества в деревообрабатывающей промьшенности: Тез.докл. научно-техн. конф. - Киев, 1977. -С.63-64.

7. Билей П.В., Кнып В.А., Филипович P.C. Разработка и внедрение лесосушилЬннх камер с перфорированной перегородками: Тез. докл. научно-Фехн. семинара по сушке древесины токами высокой частоты. - Воронеж, 1977. -С.77-30.

8. Еилей П.В., Дутчак М.П. Лесосушильные камеры с перфориро-ваннымй перегородками //Деревообрабатывающая пром-сть, 1978." -№ I. -С.7-8.

9. Билей П.Е. Некоторые особенности расчета лесосушильных установок с перфорированными перегородками //Разработка и внедрение высокоэффективных сушильных устанйвок: Тез.докл. Всес. научно-техн. .совещания. - Киев, 1978. -С.52.

10. Билей П.В., Богданов Е.С., Дутчак М.П. Результаты испытаний лесосушильной камеры ЛЛТИ-2. Реферативный сборник "Механическая обработка древесины",'1979; -№ II. -С.4-5.

11. Билей П.В. Расчет, элементов лесосушильных камер с':перфори-

рованными перегородками //Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пром-сть. - Киев: Буд1вельник, 1979. -С,58-60

12. Билей П.В. Особенности аэродинамических схем и, конструкций камер ЛЛ1И //Актуальные направления развития сушки древесины: Тез.-докл. Всес. конф. - Архангельск, 1980. -С.178-180.

13. Билей Л,В., Лавлюст В.Н. Некоторые вопросы аэродинамики лесосушильных камер с перфорированными"перегородками //Дальнейшее совершенствование теории, техники и "технологии сушки; Тез. докл. Всес. научц, конф, - М,, 1981. -С.140-141,

14. Билей П.В. Паралельная работа вентиляторов в лесосушильных камерах периодического действия //Даревообр, пром-сть. - 1981.

9, -С.Ю.

15..Билей П.В. 0 формообразовании и развитии струи воздуха в лесосушильных камерах с перфорированными перегородками //Лесное ' хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая промышленность.

- Киев: Будгвельник, 1982. -С.91-93.

16. Билей П.В,, Винтонив И.С, 0 влажности древесины бука европейского, произрастающего в Украинских Карпатах, ИВУЗ.: Лесной журнал, -1983. -№ I, -С,73-76.

17. Билей П.В, Экономическая эффективности применения перфорирование перегородок в лесосушильных камерах //Всесовэн. конф. ПР оушке, - Харьков, 1983,

18. Билей П.В, . Энергетические аспекты применения перфориро-

. ванных перегородок в лесосущильньх камерах //Рациональное использование энергетических ресурсов цри еущке пиломатериалов: Тез, докл. Всес, семинара, - Садаспилс, 1993, ^0,63^64.

19. Билей П.В,, Тыравский В,Ц, Распределение температурного поля в лесорушильной камере ЛЛГИ-8 //Лесное хозяйство, лесная, бу-

' мажная и деревообрабатывающая пром-сть( -Киев, 1983. г№ 2, -С,34.■

20. Билей П,Р., Винтонив'И,, Дутчак М,П, Влияние процесса сушки на некоторые механичеекие характеристики бука европейского // Совершенствование методов режимов рушки пиломатериалов с целью по-выиендар их качества, снижение брач| и производственных потерь.

- Крдрноярск, 1934,' ^С,66=6?, ■?■ ■

21. Павляст В,И., Вшшй П.В., Андращек И,0, Динамика пропарки Жуковых профильных заготовок //Совершенствование методов и режимов сушки пиломатериалов с целью швьцения изГ качества, снижения брака и проиаэодственннх потерь*, Тев. докл. межвузовской конференции, - Красноярск, 1984, -С",67-63,

' 22. Билей П.В, Основы аэродинамики лесосушильных камер с пер-, форированньми перегородками //ИВУЗ: Лесной журнал; - 1984, б. -С.72-75,

23. Билей П.В, Сравнительный анализ качественных характеристик древесины бука .европейского и восточного. - M,, 1985, Деп, ЦБНТИ лесхоза 30,04,85 № 273 лх-33 Деп. -С.П6-П8.. .

. 24. Билей П.В,, Андращек И.В., Басалыга Е.В. Проблема качества сушки пиломатериалов твердых лиственных пород //Основные направления ускорения научно-технического прогресса в деревообрабатывающей пром-сти в 12-й пятилетке; Таз, докл. Республ. научно-техн. конф. -.Киев, 1936. -G,163-169,

25. Билей П.В., Винтонид И.С., Костик Н.В. Влияние условий произрастания на микроструктуру и статистическую твердость ясеня обыкновенного. - В кн.: Современные проблемы древесиноведения,

- Красноярск, 1987. -С.81-82,

26. Билей П.В., Белошицкий В.М., Басалыга Е.В., Илюк В.И. Способ диэлектрической сушки древесины, Авторское свидетельство 1303797 А. Бюл, № 14, 15.04.1987,

27. Билей П.В., Горшкова Т»Г. Кондиционирующая влаготеплооб-работка при сушке древесины твердых лиственных пород //Тез. докл Респ. научн.-техн. конф. - Черкассы, 1987/,

28. Билей П.В,, 'Басалыга Е.В, Применение метода модели при исследовании аэродинамики лесосушильных камер //Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая пррм-сть, - Киев, 1988. -№ 19. -С.65-67, " *

29. Инструкция по определении показателей качества й проведению процесса сушки пиломатериалов и заготовок твердых лиственных пород древесины //Богданов Е,С., Билей П.В,, Павлцст В.Н., Андрашек И.В. - Архангельск; ЦНИИМОД, 1988. - 19 е.,

30. Билей П.В., Горшкова Т.Г, Определение, продолжительности начальной влаготеплообработки при сушке пиломатериалов //Научно-техн. прогресс в лесной и деревообрабатывающей пром-сти: Тез. докл. 17 научно-техн. конф. - Киев, 1989.

31.- Билей П.В,, Павлюст В.Н., Андрашек Й.В., Басалыга Е.В, Тепловая стерилизация буковых пиломатериалов и ЧМЗ.//Модификация и 'защитная обработка древесины; Тез, докл. Всесоюзной конф» -Красноярск, 1989.

32. Билей Л,В., Гербей В,М., Новикова С.Ф. Энергосберегающее управленк^ ^-чтессом сушки в камерах периодического дёйствия //

Лесное хозяйство, лесная, бумажная и деревообрабатывающая про-мыоленность. Вып. 20. - Киев: Буд1вельник,» 1989.

33. Билей П.В. Состояние и направление развития техники и технологии сушки пиломатериалов на ;предприятиях западных областей Украины //Совершенствование техники, технологии и кооперации в производстве оборудования для сушки древесины: Тез. докл. Всес. научно-техн. конф. - Архангельск, 1990.

. 34. Билей П.В. Реконструкция сушильных камер эжекционноГо типа //Деревообр. пром-сть. -№ 12, -М., 1990.

35. Билей П.В. Технология камерной сушки пиломатериалов твердых лиственных пород /монография/: ЛЛТИ, - Львов, 1991. - 79 с.

36. Билей П.В. Зависимость равномерности просыхания материала. от параметров агента, обработки /Дез. докл. 13 научно-техн. конф. - Киев, 1991.

37. Билей Ц.В., Горшкова Т.Г., Озаркив И.М. Изменение влажности древесины при влаготеплообработке //Деревообр. пром-сть, -№ 4. - М., 1991.

38. Билей П.В. Низкотемпературные режимы сушки пиломатериалов твердых лиственных пород //7-й Международный Симпозиум по сушке. - Лодзь, 1991.

39. Билей П.В. Лесосушильные камеры с перфорированными перегородками //8-я Международная конференция по сушильному делу..

- Карловы Вары, 1991.

40. Билей П.В. Изменение влажности древесины при влаготеплообработке //Международная конференция по сушке древесины. - Вена, 1992.

" 6 . « . у