CC BY
11
Український державний лісотехнічний університет
Для такої задачі рівняння (20) констатує, що позадіагональні елементи матриці А в матричному рівнянні (10) будуть виражатися
aij - ~($Fi^>Fj (^і ^ Fj I (21)
а елементи діагоналі будуть дорівнювати
ап = 1 “ ~^Fj (22)
В свою чергу, елементи матриці В будуть мати такий вигляд
bi={Qi)'pe3 (23)
При такій формі запису елементи матриць А і В є відомими. Тому, як тільки будуть визначені елементи матриці А і В, внаслідок обернення матриці А отримаємо матрицю С. Інакше кажучи, елементи матриці густини потоку ефективного
випромінювання визначаться рівнянням JT =СхВт ,а температури поверхонь теплообміну можуть визначитися із рівняння (3), тобто
,=007^=^(Q.)'pe3+qei
£\,і
або
т,=—
Jo \
Ьл,г
(24)
(25)
Таким чином, матричний метод є зручним і одночасно потужним засобом для розв'язання задач променевого теплообміну для різних крайових умов.
УДК 674. 047 Доц. І.М. Озаркіе, к.ш.н.; спивикл. Ю.В. Книш, к.т.н.;
асист. М.М. Копанський; аспір. А.І. Мацьків - УкрДЛТУ
ОСНОВНІ РІВНЯННЯ ТЕПЛОМАСООБМІНУ ПРИ СОНЯЧНОМУ ОПРОМІНЕННІ ДЕРЕВИНИ
Наведено основні рівняння променевого теплообміну при сушінні деревини.
Doc. І.М. Ozarkiv, Yu. V. Knysh; М.М. Kopanskij; А.І. Matskiv - USUFWT
Main equations of thermoexchange at solar radiation of wood
Main equations of radiations of thermal exchange during timber drying.
Інтенсивність і механізм процесів тепло- і масообміну при нагріванні і сушінні матеріалів значною мірою залежить як від спектрофотометричних та енергетичних характеристик генератора інфрачервоних променів, так і від об'єкта обробки.
Основне рівняння тепло- і масообміну при терморадіаційно-конвектив-ному сушінні має такий вигляд
4eu„P+(xk{tc-tnM) = rqm+cp6(1)
Де: qeUnp - густина поглиненого потоку; ак - коефіцієнт конвективного теплообміну; tc, tn_ м - відповідно температура агента сушіння і поверхні матеріалу; г - пи-
72
Розробка сучасних технологій деревообробки
тома теплота пароутворення; qm - інтенсивність випромінювання; с - питома теп-лоємність деревини; рб - базова густина; dt/dr- швидкість нагрівання поверхні матеріалу, що сушиться; R - визначений розмір (для пластини - половина товщини).
Інтенсивність випромінювання визначається з кривих сушіння за формулою
Ł=P,R~, (2)
dr
де dU/dr- швидкість сушіння в певний момент часу.
В свою чергу, зміна температури при наявності променевого теплообміну із одночасним проникненням променів в матеріал(об'єкт сушіння) описується диференціальним рівнянням
dt d2t er dU Wл /оч
— = a—---------------------------------+ —, (3)
dr dx c dr ср
де: а - коефіцієнт температуропровідності деревини; є - коефіцієнт або критерій фазового переходу(коли в деревині вода переміщається в рідкому стані, то є =0, а у вигляді пари - е=1); WA - об'ємна потужність поглиненого променевого потоку, WА =f(%x).
Величина W а залежить від глибини проникнення променів в деревину, тобто від спектрального коефіцієнта пропускання. Інакше кажучи, в міру поглиблення проникнення променів всередину об'єкта сушіння, об'ємна потужність потоку зменшується. У випадку, коли падаючий потік повністю поглинається самою поверхнею, то третій член правої частини рівняння (3) дорівнює нулю.
Для однорідного матеріалу при монохроматичному випромінюванні ослаблення потоку випромінювання описується законом Бугера [2]
Db=D0 ехр(-кхЬ), (4)
Do
або In—- = —Ви Іпе, (5)
Do
де: Dg~ коефіцієнт пропускання матеріалу товщиною 8; D0 - коефіцієнт пропускання поверхні(шару дуже малої товщини, тобто, коли х—»0); - коефіцієнт
ослаблення (екстинкції) потоку променів; е - основа натуральних логарифмів.
Автори роботи [3] констатують, що проникливість деревини сосни, осики і берези карельської для довжини хвилі А=1,1мкм і вологості W= 5...8 % описується рівнянням, відповідно
Dcoc = 41,59 ехр(-<д,16\25 8Д
Doc = 69,37 ехр(-2,7836 д), (6)
Dk 6 =53,8 ехр(2,2957 Ь),
де 8- товщина матеріалу, мм.
Автори, правда, не фіксують чітко вологість і це виключає співставлення результатів досліджень і з дослідженнями інших вчених. З рівняння (5) видно, що об'єктивним критерієм виконання закону Бугера є наявність і обов'язковість прямолінійного зв'язку між InD^Do і товщиною матеріалу 8
Тепломасообмінні процеси і прогресивні технології деревообробки
73
________________________________________Український державний лісотехнічний університет
В зв'язку з тим, що деревина є неоднорідним матеріалом, то розподіл потоку променів Інтенсивністю Вол ПО товщині призводить до відхилення від закону Бугера і інтегральний коефіцієнт виразиться
ОО 5
\B(fKexp(-\kx?>)dk
DS=^------------^-----------------------------• (7)
і Вы
о
Як показала математична обробка дослідних даних різних авторів, залежність D§ від товщини S, довжини хвилі Я і породи (рб) описується рівнянням виду
Ą = 38,4 ехр(-3,14 А 6^ ■ (8)
Дане рівняння справедливе для розрахунку коефіцієнта пропускання сухої деревини (W= 0 %).
Таким чином, наведені вище рівняння дозволяють визначати тепловологі-сні поля на основі кривих сушіння і коефіцієнта пропускної здатності.
Література
1. Озарків І.М., Крамар В.Д., Соколовський І.А. Окремі рішення нестаціонарного перенесення тепла і маси (вологи) при конвективному сушінні// Науковий вісник. - Львів: Престиж Інформ. - 1999. - Вип. 9. 5. - С. 79-82.
2. Озаркив И.М. Спектрофотометрические и поляризационые характеристики древесины. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Львов: ЛЛТИ, 1989. - 19 с.
3. Долацис Я.А., Ильясов С.Г. Исследование оптических свойств древесины в инфракрасной области спектра// Изв. вузов Лесн. журнал. - 1969. - №2. - С. 70-73.
УДК 674. 047 Магістр Г.П. Білей - УкрДЛТУ
ОПТИМІЗАЦІЯ ЕКОТЕХШЧНИХ СИСТЕМ ГІДРОТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ДЕРЕВИНИ
Розглянуто актуальні питання вдосконалення техніки і технології гідротермічної і захисної обробки деревини, покращення екології та використання лісосировинних ресурсів.
Mag. G.P. Bitej- USUFWT Optimization ecological technical of systems of heat treatment of timber
Is reviewed actual problems of refinement of engineering both technology of hydrothermal and protective processing of timber, improvement of an ecology and usage wood raw of resources.
Цехи гідротермічної обробки деревини традиційно вважають екологічно чистим виробництвом у деревообробній промисловості. Однак, саме сушіння деревини, як один з найважливіших процесів гідротермічної обробки є причиною значних втрат матеріалу. Згідно зі статистичними даними, які зібрані в УкрДЛТУ, дефекти при сушінні можуть сягати до 40 %. Наприклад, середнє значення кількості дефектів при сушінні деревини твердих листяних порід становить 17 %. Тому, вдосконалення техніки і технології сушіння є актуальним не тільки з техніко-економічної, але і з екологічної точки зору.
74
Розробка сучасних технологій деревообробки
