CC BY
3434
Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ
Элементы теории пропитки древесины в центробежном поле
С учетом действия капиллярных сил линейное уравнение фильтрации будет выглядеть следующим образом:
В. И. Марков1 Петрозаводский государственный университет
АННОТАЦИЯ
Статья посвящена исследованиям процесса пропитки древесины в центробежном поле
Ключевые слова: пропитка древесины, центробежные силы, пропиточные силы.
SUMMARY
The process of wood treatment in centrifugal field describes in the article.
Keywords: wood treatment, centrifugal efforts, treating efforts.
Древесина представляет собой капиллярно-пористое коллоидное тело со сложным анатомическим строением. Исходя из общего характера анатомического строения древесины, как капиллярно-пористой структуры, можно выделить два основных типа движения: капиллярный и пористый. Первый тип движения описывается уравнениями динамики слоистых течений, второй - аналогами фильтрационных уравнений.
Исследуя процесс глубины проникновения жидкости в древесину, П. С. Серговский построил формулу пропитки:
X = z
AP
----1
И
где х - глубина проникновения жидкости;
2 - радиус капилляров пропитываемой древесины;
ДР - перепад давления по глубине Х; ц - вязкость пропитываемой жидкости; t - время пропитки.
Проведенные экспериментальные исследования показывают, что в начальной фазе пропитки древесины, имеющей пористую структуру, движение пропиточной жидкости в первом приближении может быть описано уравнением фильтрации, уравнением Дарси:
V = -
K AP
у х
где К - коэффициент фильтрации; у - удельный вес жидкости.
1 Автор - доцент кафедры промышленного транспорта и геодезии
© Марков В. И., 2012
d
V = - K-
у/ y•r;
dx
где а - поверхностное натяжение жидкости.
В первом приближении примем линейный закон изменения давления по глубине пропитки, поэтому скорость движения фронта пропитывающей жидкости в древесине будет определяться выражением:
V = -K-
AP •
r
у- X
глубина пропитки равна
х = V ■ t.
Поэтому скорость заполнения пористой структуры
,п 2а AP + —
V2 = -K-
Y-1
V = ■
ЛП 2а AP + —
-K
Y-1
Видно, что скорость пропитки в данный момент обратно пропорциональна корню квадратному от времени пропитки.
Глубина пропитывания древесины будет определяться следующим соотношением:
t
X =
jVdt
о
или в рассматриваемых условиях пористой пропитки
х = а41 ,
где параметр пропитки
A = Ъ
2а
AP + —
-K
Y
z
z
или
z
В. И. Марков. Элементы теории пропитки древесины в центробежном поле
35
Для удельного объема пористой структуры древесины изменение плотности в результате заполнения пропиточной жидкостью характеризуется выражением:
t
Ap = pjVat = pAyft,
0
где р - плотность жидкости пропитки.
Для достаточно полного представления динамики пропитки в режиме насыщения приходится привлекать основные положения статистической механики равновесных систем. Процесс перехода от одного динамического состояния равновесия (отсутствие пропиточной жидкости в поровой структуре древесины) к другому состоянию динамического равновесия (полное насыщение пропиточной жидкостью порово-го пространства древесины) можно характеризовать временем релаксации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патякин В. И., Тишин Ю. Г., Базаров С. М. Техническая гидродинамика древесины. - М.: Лесная промышленность, 1990. - 303 с.
2. Марков В. И. К вопросу механического обезвоживания древесного сырья // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Выпуск 8. - Петрозаводск, 2010. - 3 с.
