CC BY
9
Таким чином, огляд лггературних джерел показуе, що проблема ус-пiшного використання сонячно! радiацii в клiматичних умовах Украши до кiнця не розв'язана i вимагае подальших дослiджень, зокрема, для твердолис-тяних порiд, що важко висихають.
Лiтература
1. Schwalbe C. G., Bartels J. Die Trocknung von Rundhölzer// Zeitschrift für Forst- und Jagdwesen. - 1934. - Bd.75. - S. l-19.
2. Altenkirch E. Trocknungsanlage mit Ausnutzung der Sonnenenergie// VDI- Zeitschrift. -1938. - Bd.82. - S. 1347.
3. Johnson C. L. Wind-powered solar-heated lumber dryer// Southern Lumberman. - 1961, № 203. - P. 41-44.
4. Wengert E. M. Improvements in solar kiln design// Research Note FPL-0212. - Madison, WI. - 1971. - 10 p.
5. Wengert E. M., Oliveira L. C. Solar-heated, lumber dry kiln designs. - Blacksburg, VA: Department of Forest Products, 1980. - 72 p.
6. Simpson W. T., Tschemitz J. L. Performance of a solar/ wood energy kiln in tropical latitudes// Forest products journal. - 1989, № 1. - P. 23-30.
7. Plumptre R. A., Jayanetti D. L. Solar heated timber drying kilns. - Oxford: TRADA Technology Ltd., 1996. - 24 p.
8. Schneider A., Engelhardt F., Wagner L. Vergleichende Untersuchungen über die Freilufttrocknung und Solartrocknung von Schnittholz unter mitteleuropäischen Wetterverhältnissen// Holz als Roh- und Werkstoff. - 1979, № 37. - S. 427-433.
9. Koberle M. Trocknen von Schnittholz mittels kombinierten Heizung unter Verwendung von Sonnenenergie// Holzindustrie. -1982, № 2. - S. 42-43.
10. Popovska E. O suszeniu solarnym drewna// Przemysl Drzewny. - 1982, № 11. - S. 16-18.
11. Озаркив И. М., Басалыга Е. В. Применение нетрадиционного вида энергии для сушки древесины// Wood business. - 1997, № 4. - С. 21-22.
УДК 674.047 Доц. 1.М. Озаркв, канд. техн. наук;
доц. М.С. Кобринович, канд. фЬ.-мат. наук - УкрДЛТУ
АНАЛ1З ВЛАСТИВОСТЕЙ СОНЯЧНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ В ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ПРОЦЕСАХ СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ
Наведеш основш властивосп сонячного випромшювання як еколопчно чистого джерела енерги для сушшня деревини.
Doc. I. M. Ozarkiv, doc. M. S. Kobrynovich - USUFWT
The qualities of solar radiation analysis in technological processes of wood drying
The main qualities of solar radiation as ecological source of energy for wood drying are showed.
Традицшт методи отримання техшчних B^iB теплово! енерги, що ба-зуються на використанш вугшля, нафти i газу, вже не ввдповвдають сучасним вимогам науково-техшчного прогресу. KpiM того, вичерпання запаив цих ви-дiв палива i джерел енерги в Украш викликае необхвдшсть пошуку еколопчно чистих джерел теплово! енерги. У свою чергу, ввдпуск цш на енергоноси ввдкривае дуже перспективний напрям використання сонячно! енерги як в
118
Сучасш теоретичш розробки в деревообробному i меблевому виробництвах
технологи сушшня деревини, так i в сушильних установках, що використову-ють даний вид енерги. У зв'язку з цим розв'язання науково-техшчно! пробле-ми перетворення свгглово! енерги в теплову з метою подальшого використан-ня для сушiння пилопродукци мае важливе науково-практичне значення.
Використання Сонця як джерела теплового випромiнювання вимагае знання його основних кутових, енергетичних i спектральних характеристик, а також стутнь !х змiни на поверхш опромiненого об'екта теплово! обробки (наг^вання або сушiння).
Вiдомо [1, 2], що спектр випромшювання Сонця за межами земно! ат-мосфери приблизно ствпадае зi спектром випромiнювання абсолютно чорно-го тiла при Т=6000 К, а енергетична густина опромшення складае 6.2.107 Вт/м2. До поверхш Землi вiд Сонця через атмосферу доходить випромшювання iз довжинами хвиль А=0.30.3.0 мкм iз смугами поглинання, що викликаються наявнiстю в атмосферi водяно! пари, вуглекислого газу i озону. Зокрема, як поглинач сонячного випромшювання, водяна пара характерна на-явшстю смуг поглинання в д1апазонах довжин хвиль: 0.494.0.5114; 0.542.0.5478; 0.567.0.578; 0.586.0.606; 0.628.0.7304; 0.826.0.978; 1.095.1.165; 1.319.1.948; 1.762.1.977; 2.52.2.845; 4.24.4.40; 5.25.7.5 мкм [3]. При цьому в межах само! смуги поглинання коефщент поглинання характеризуеться великою нерiвномiрнiстю.
Вуглекислий газ, на ввдмшу ввд водяно! пари, характеризуеться бшьш рiвномiрним розиюванням випромiнювання в атмосферi i смуги поглинання припадають на довжини хвиль 1.38.1.50; 1.52.1.67; 1.92.2.10; 2.64.2.87; 4.63.4.95; 5.05.5.35; 12.5.16.40 мкм. Озон в атмосферi розподшений ду-же нерiвномiрно i як поглинач сонячно! радiацi! характерний наявнiстю смуг поглинання в таких спектральних штервалах довжин хвиль: 0.60, 4.63,., 4.95, 6.30,., 10.60, 12.10,., 16.40 мкм.
У приземних шарах атмосфери випромшювання Сонця е^валентне випромшюванню абсолютно чорного тша з температурою 5600 К. Сонячна постшна, що представляе собою густину сонячного потоку енерги сонячного випромшювання за межами земно! атмосфери на середнш вiддалi ввд Землi до Сонця, дорiвнюе 1.353 кВт/м2.
Енергетична освiтленiсть, що створюеться Сонцем на площиш, пер-пендикулярнiй до напряму Сонця, поза земною атмосферою становить 1.36 кВт/м2 (в периге! - 1.407 кВт/м2, а в апоге! - 1.316 кВт/м2). На поверхш Землi освiтленiсть перебувае в межах 0.616,.,0.913 кВт/м2.
Для Землi як об'екта опромiнення характернi двi складовi випромшю-вання: вiдбитий променевий полк i власне випромiнювання. Значення коефь цiента вiдбивання змiнюеться в широкому дiапазонi (0.10.0.80), що пояс-нюеться вiдповiдними метеоумовами i рiзними умовами освiтлення дiлянок земно! поверхш. У мiру вiддалення вiд Землi коефiцiент вiдбивання стае все бшьш штегральним (усередненим для всього диску Земл^ i приймае значення, що дорiвнюе 0.398. Потрiбно зазначити, що власне випромшювання Землi припадае на штервал хвиль 3.4 мкм.
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробнш галуз1
119
Випромiнювання атмосфери для дiапазону хвиль, де вона поглинае со-нячне випромiнювання, апроксимуеться кривою абсолютно чорного тша при температурi 200 К. 1нтегральна густина випромiнювання системи "Земля -атмосфера" в космос дорiвнюe 200 Вт/м2.
Ландшафт Землi, тобто наземнi утворення, також характеризуються випромiнюванням i ввдбивальними властивостями. Коефiцiент вiдбивання в безпосереднш близькостi до Землi i на невеликих висотах визначаеться, в першу чергу, характером поверхш, а також хмарность Значення iнтегральних коефiцiентiв випромшювання змiнюеться в межах 0.85.0.97 мкм. В шже-нернiй практицi характер власного випромшювання земного покриву вважа-ють дифузним i приймають, що земна поверхня випромiнюе як сре тiло з ко-ефiцiентом випромшювання, рiвним 0.35 у видимiй обласп спектра i 0.90 - в шфрачервонш. Для довжин хвиль бшьше 4 мкм випромiнювання Грунту i рослинностi приймають рiвним випромiнюванню абсолютно чорного тша при тш же температурь
При проходжент сонячного випромшювання через атмосферу части-на його енерги розсiюеться i поглинаеться атмосферою. Саме проходження характеризуеться такими явищами:
• поглинанням i розаюванням прямо! сонячно! радiацil молекулами сухого по-вгтря;
• поглинанням i розаюванням пилу, що е в атмосфера
• вибiрковим (селективним) поглинанням молекулами водяно! пари, вуглекис-лого газу, озону, окису вуглецю;
• ввдбиттям i поглинанням сонячного випромiнкщання шарами хмар. Можлившть використання сонячно! енерги для промислових потреб,
зокрема сушшня пиломатерiалiв, залежить значною мiрою, ввд географiчно! широти, пори року i погоди, тобто радiацiйного (теплового) балансу окремо взято! територи. Основною характеристикою концентраци вологи в атмосфе-рi е так звана приведена товщина шару осаджено! води на кшометр траси Wo' (см/км), що визначаеться за формулою:
Wo'=pн»ф/p, (1)
де рн - абсолютна вологiсть насичено! пари; ф - вiдносна волопсть насичено! пари; р - густина рщко! води.
Для передбачення величини сонячно! шсоляци, тобто сонячного випромшювання, яке отримуе горизонтальна поверхня Земл^ використовують сонячнi карти, на яких нанесет лши постiйного середньодобового повного випромшювання протягом заданого мшяця на територи Укра!ни.
Прозорiсть атмосфери е також важливим фактором, який визначае надходження енерги сонячного випромшювання на об'ект опромшення (об'ект сушшня). Дослвдженню штегрально! прозоростi атмосфери на територи Укра!ни присвяченi роботи М. I. Гойси, Г. Ф. Приходько, Л. З. Проха, Л. I. Сакал^ М. I. Щербаня, Л. С. Березшо!, К. I. Пилипенко, К. С. Шифрша та шших. Узагальнення результатав цих та шших дослiджень буде подано в наступних наших роботах.
120
Сучасш теоретичнi розробки в деревообробному i меблевому виробництвах
Таким чином, знання властивостей сонячного випромшювання дозволяв нам устшно проектувати системи перетворення сонячно! енерги в тепло-ву (гелiотермiчних колекторiв) iз подальшим !х використанням для сушшня деревини в гелiосушарках.
Лiтература
1. Озаргав I. М. Використання сонячного випромшювання як нетрадицшного джерела енерги в камерному сушiннi деревини// Доповщ 2-1 мiжнар. наук-практ. конф. - Львiв, 1997. - С. 140-141.
2. Мак-Вейч Д. Применение солнечной энергии. - М.: Энергоиздат, 1981 - 216 с.
3. Зуев В. Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. - М.: Сов. радио, 1970. - 496 с.
УДК 647.047 Доц. 1.М. Озартв, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
УЗАГАЛЬНЕНИЙ КРИТЕР1АЛЬНИЙ МЕТОД РОЗРАХУНКУ ЧАСУ КОНВЕКТИВНОГО СУШ1ННЯ ТОНКИХ ПИЛО- I ЛИСТОВИХ МАТЕР1АЛ1В
Наводяться piBHSHra, отримаш на 0CH0Bi сучасно! теорн сушшня тш.
Doc. I.M. Ozarkiv - USUFWT
The general kriterial method of time of thin lumber and sheet shaped materials
Equations, obtained on the present day theory of drying have been presented.
У сучаснш спещальнш техшчнш лггератур1 пропонуються pi3Hi мето-ди визначення тривалосл сушiння для рiзних матерiалiв з деревини. При цьому, деякi з них базуються на експериментальних даних, а тому носять часто емшричний характер i можуть лише використовуватися для умов, при яких були вони отримаш.
Необхвдно зазначити, що для отримання формул тривалосл сушшня використовують теорта тепломасообмiну та тепломасопереносу, закони тер-модинамiки незворотних процесiв i т. п.
Розв'язок таких задач навггь для ввдносно простих формул тша (необ-межено! пластини, необмеженого цилшдра, кулi) створюе значнi математичнi труднощ^ а самi формули мають дуже складний характер, якi практично не-можливо використовувати для технiчних цшей у виробничих умовах [1, 2]. Тому, щоб використати цi формули, в них вносять рiзнi допущення i спрощу-вання, в зв'язку з чим запропоноваш формули розрахунку тривалосл сушiння деревини е приблизними i з певною точнiстю описують характер фактично! криво! сушiння.
Реальт тiла (чорновi меблевi заготовки, тарна дощечка, лущений та струганий шпону), що шддаються сушшню, мають форму, зпдно з якою пере-несення тепла i маси (вологи) вщбуваеться в трьох напрямках. Тому, диференць альне рiвняння перенесения вологи для тривимiрно!' пластини мае вигляд:
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробн1й галуз1
121
