Анатолий Салтыков-Карпов - Искусство влагометрии твердых и сыпучих материалов

О том как идет развитие процесса сушки можно наглядно показать на рис. 5.1. Мы видим, что с верхних слоев влажность убывает значительно быстрее, чем из глубины.

Кривая процесса сушки имеет экспоненциальный характер и в конце сушки существует очень энергоемкий период вытеснения оставшейся влаги. Уменьшение влаги в древесине, например, с 80 % до 75 % требует значительно меньших энергозатрат, чем с 13 % до 8 %. Кроме того при сушке в нижнем диапазоне значительно возрастают опасные деформации в древесине из-за усадочных явлений.

Усушка начинается примерно с 30 % и имеет примерно линейную зависимость. Под полной усушкой понимают уменьшение линейных размеров илил объема древесины при удалении всего количества связанной влаги (т. е. от предела гигроскопичности до нуля). Наиболее полная линейная усушка, равная 6–10 % в тангециальном направлении, в радиальном 3–5 %; а вдоль волокон 0,1–0,3 %. Полная объемная усушка в среднем составляет 12–15 %.

Рис. 5.1. Развитие влажностных разбросов в процессе сушки по толщине пиломатериала

Следовательно влагомеры со светодиодной градацией через 2 % могут использоваться только для механической обработки древесины только по 3 классу.

Для соблюдения условий точности изготовления продукции, чистоты, точности механической обработки и шероховатости поверхности с точностью измерения влажности нужно учитывать, что изменение влажности деталей не превышает при обработке по 1 классу точности ±0,5 %, по 2-му классу ±1,0 % и по 3 классу ±2–2,5 %.

Влажность влияет на механическую прочность древесины. На рис. 5.2. представлены зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.

Рис. 5.2. Зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.

Также сказывается влияние влажности склеиваемой древесины на прочность клеевого шва.

На рис. 5.3. Показана зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.

Рис. 5.3. Зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.

Ниболее высокая прочность имеется у древесины с влажностью 8±2 %.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ влагометриирассмотрим на анализе зависимости продолжительности сушки и ее стоимости. Эта зависимость условная, так как в настоящее время цены имеют значительные колебания. Параметры сушки также имеют отклонения, что усложняет расчеты

График дает наглядное представление значимости завершающего этапа процесса сушки, наиболее дорогого и ответственного.

На рис. 5.4. представлена диаграмма в четырех квадратах. В первом квадранте представлена зависимость влажности и продолжительности сушки. Кривая выражается в виде экспоненты. В начале процесса сушки при удалении свободной влаги с высоким влагосодержанием кривая имеет резко выраженную крутизну. По мере вытеснения влаги процесс замедляется. На конечной стадии он переходит в плавную почти прямую имеющую небольшой наклон. В 4 квадранте дается приближенная связь времени и стоимости затрат на сушку.

Рис. 5.4. Зависимость продолжительности сушки и стоимости

Хотя и принято считать, что время – это деньги, однако же нельзя представлять, что эта зависимость будет иметь линейный характер. Скорее всего она будет иметь также нелинейный параболический характер. Это можно объяснить тем, что в начальном периоде сушки затраты будут значительно ниже, так как влага интенсивно выходит при переходе к конечной стадии необходимо повышать температуры и качество сушильного агента. Это естественно потребует еще больше энергетических затрат. Таким образом опираясь на эти две кривые мы можем построить кривую зависимости влажности и стоимости затрат.

Анализируя полученную кривую, мы видим, что основные затраты падают на конечную стадию процесса сушки. Поэтому измерение влажности в конечной стадии является важнейшим моментом для реального определения стоимости затрат и позволяет повысить точность оценки сушки.

Из книг Б. Н. Уголева по развитию напряжений в древесине при сушке.При разрешении различных конфликтов при определении показателей качества древесины необходимо учитывать деформативность древесины и причины, связанные с влагообразованием. Процесс сушки древесины протекает при неравномерном распределении влажности по всему объему материала. Наличие неравномерного поля влажности, возникающего с самого начала процесса, приводит к созданию неоднородного деформированного состояния из-за неравномерной усушки и является первопричиной образования внутренних напряжений. Внутренние напряжения рассматриваются как совокупность – влажностных и остаточных напряжений.

Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала, обусловленной в свою очередь неравномерным распределением в нем гигроскопической влаги. Эти напряжения, обусловленные упругими деформациями, относятся к категории временных; они исчезают при выравнивании влажности по объему (сечению) сортимента.

Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения имеют место во время сушки и после ее полного завершения при выровненной по сечению доски влажности.

Поэтому не всегда деформация в древесине будет происходить по вине недосушки и имеющегося перепада по влажности, что часто ставится в вину тем, кто поставляет и использует древесину. В процессе деформирования заложен более сложный механизм, чем это кажется на первый взгляд и бытующее мнение о значимости влажностных напряжений значительно преувеличено.

На рис. 6.1.показана диаграмма изменения влажности и напряжений в процессе сушки древесины. Мы видим, что влажностные напряжения в процессе выхода влаги из древесины сводятся к нулю, а в то же время остаточные напряжения остаются и уменьшаются до конечной величины.

Рис. 6.1. Диаграмма изменения влажности и напряжений в процессе сушки пиломатериалов.

Таким образом во втором периоде сушки остаточные напряжения превышают влажностные и результирующие полные напряжения, имея знак большей составляющей, стремятся к величине остаточных напряжений.