CC BY
8
цього процесу: теплово! шерци (тривалостi розгону) обладнання (т0); розмо-рожування (тр); початкового прорву (тпр); пропарювання (тос); охолоджен-
ня (Тох ).
Таким чином, цшьову функцiю оптимiзащl процесу пропарювання потрiбно шукати з врахуванням запропонованих вище рекомендацiй за такою залежшстю:
T = f'(Т05 Тр:, Тпр? ТOC, ТОХ, tc, tx, to, Si, S2,W) ^ min.
Висновки. При тепловому обробленню деревини з волопстю вище точки насичення кштинних стiнок пiд час теплово! стеркшзаци букових пи-ломатерiалiв процес вщбуваеться без змiни в нiй агрегатного стану вологи. Тобто процес тепловологообробки визначаеться лише двома явищами: тепло-обмiном поверхнi матерiалу з навколишшм середовищем та теплопровщшс-тю деревини.
Лггература
1. Б|лей П.В. Теоретичш основи теплового оброблення i сушшня деревини: Моногра-ф1я. - Коломия: Вш, 2005. - 364 с.
2. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. -
336 с.
3. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. -Архангельск.: ЦНИИМОД, 1985. - 143 с.
4. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.
5. Кречетов И.В. Сушка древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 432 с.
6. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
УДК 674.047 Ст. наук. ствроб. О.О. Шнчевська, канд. техн. наук -
Нацюнальний аграрный умверситет, м. Kuïe
ПОПЕРЕДНЯ ОЦ1НКА ЯКОСТ1 СУШ1ННЯ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В З В1ЛЬХИ
Запропоновано метод розрахунку дисперсп кшцево'1 вологосп пиломатерiалiв у сучасних камерах за умови описання процесу сушшня стохастичною моделлю з мш-ливими початковими та граничними умовами. Розрахунковi та експериментальш ^mï поточно'1 дисперсп вологосп вшьхових пиломатерiалiв мали задовiльну збiж-нiсть, що дае змогу прогнозувати якiсть сушшня 1'х в камерах рiзних конструкцiй.
Senior research officer O.O. Pinchevska - National agrarian university, Kyiv Preliminary assessment of drying quality alder sawn timbers
Proposed method of calculation of the dispersion finish moisture content by description the wood drying process as probability model with the accidental initial and boundary conditions. Calculation and experimental curved lines of current dispersion moisture content of alder saw timbers has satisfactory coincidence, so this method can be used for prognosis drying quality kiln dried alder saw timbers in different chambers.
Сушшня ииломатер1ал1в мае важливе мюце в технолопчному процеЫ виготовлення деревних вироб1в. Пщ час сушшня формуеться значна кшьюсть
споживчих властивостей майбутньо! готово! продукци. Внаслiдок неяюсного сушiння вироби у ходi експлуатаци можуть втратити сво! функцiональнi властивость Можливiсть прогнозування якостi сушiння на основi теоретич-них розрахункiв звшьнюе вiд довготривалих та витратних експерименталь-них дослiджень, забезпечуе рацiональне використання деревних порщ, вод-ночас i вiльхи.
Деревина е матерiалом рослинного походження, якому притаманна значна мшливють властивостей. На 11 фiзико-механiчнi властивост впливае багато чинникiв як порода, регюн та умови росту, кшматичт умови, наяв-нiсть вологи, вад тощо, якi самi е випадковими. У довщковш лiтературi наво-дяться середш значення параметрiв фiзико-механiчних властивостей певних порщ, але не вказана 1х мiнливiсть. Використання таких усереднених характеристик, що не враховують 1х випадковий характер, часто призводить до не-коректних технологiчних розрахунюв та спрощеного моделювання процесу.
Отже, уявлення сушшня пиломатерiалiв випадковим процесом та його моделювання з урахуванням мшливост властивостей деревини та сушильного агента для отримання очжуваного розсдавання кшцево! вологостi в штабе-лi е актуальною задачею промисловость
Для прогнозу якостi сушiння пиломатерiалiв рацiонально використати модель процесу сушшня з випадковими початковими та граничними умова-ми. Розв'язок ще! задачi у виглядi моментних рiвнянь для математичного спо-дiвання та дисперси кшцево! вологостi пиломатерiалiв було отримано М.Н. Феллером [1]. Практичне використання цих рiвнянь можливе пiсля ек-спериментального визначення дисперси початково! dWo та рiвноважноl воло-
гостi пиломатерiалiв dw , дисперси коефiцiентiв вологопровщност da та во-логообмiну da. 1з наведених параметрiв визначення перших трьох не викли-кае трудношдв. Визначення мiнливостi коефiцiенту вологопровщност ус-кладнюеться необхiднiсть проведення довготривалих експерименлв, оскшь-ки в л^ературних джерелах вiдсутнi не тiльки щ данi, але й середнi значення коефщенлв вологопровiдностi для багатьох порщ деревини. Тому цей параметр було прийнято детермшованим.
Отже, алгоритм розрахунку дисперси кшцево! вологостi пиломатерь алiв з урахуванням наступних випадкових величин - початково! вологостi пиломатерiалiв, коефiцiента вологообмiну та рiвноважноl вологост мае виг-ляд [2], а саме
d(п)
1¥
/ Wneр (п) - жр(п) л
V Жпе/-1) - Жр^
dw(п-1) + dlv, (1)
Ш(п)
де: п - шдекс ступеня режиму; пер - значення перехiдноl вологостi на п-ому ступеш режиму; Же-1 - значення перехщно! вологостi на попередньому сту-пенi режиму, для початкових умов Жпер(п-1) = де - початкова волопсть матерiалу; Жр(п)- рiвноважна волопсть на п-го ступеню режиму; dn - дис-
персiя рiвноважноl вологост на п-ому ступенi режиму; d)(n-1) - дисперсiя по-
точно! вологост на (п-1)-ому ступенi режиму, при п=0 дорiвнюе дисперси початково! вологост dw0.
Рiвняння (1) було отримано пiд час розв'язку вщомого рiвняння воло-гопровiдностi. Значення поточно! та перехщно! вологостi, що входять до нього, визначаються з експоненщально! криво! кiнетики сушiння, що обме-жуе використання алгоритму. Для можливост застосування наведеного вище рiвняння для сушарок, в яких реалiзуеться як експоненщальна, так i ^-подiб-на крива юнетики сушiння, ми замшили рiвняння для математичного сподь вання на рашше отримане [3] рiвняння кiнетики сушiння з врахуванням тер-мовологопровiдностi.
Для розрахунку припущено! дисперси кiнцево! вологостi вiльхових пиломатерiалiв товщиною 50 мм були використаш фактичнi режимнi пара-метри - температура сушильного агента ^, рiвноважна волопсть Жр, реалiзо-ванi якi експлуатуються на ВАТ "ВидубичГ (Ки!в). Серед експерименталь-них кривих юнетики сушшня були вщбрат такi, що мали рiзну дисперсда початково! вологостi. Дисперсiю поточно! вологост пиломатерiалiв визнача-ли пiд час сушшня в певнш камерi за результатами вимiрювання вологостi по зондах вологомiрiв.
Для тих самих режимних параметрiв були побудованi теоретичнi кри-вi кiнетики сушiння та проведет розрахунки очшувано! дисперсi! юнцево! вологосп пиломатерiалiв при сушiннi в рiзних камерах - де проводився ек-сперимент та в будь-якiй з шшими аеродинамiчними параметрами.
На рис. 1 наведено розрахунковi та експериментальш кривi змiни дис-персi! вологост вiльхових пиломатерiалiв товщиною 50 мм з рiзним розсь юванням початково! вологость Попередньо в цих камерах було експеримен-тально визначено коефщент варiацi! теплового поля У1с, % в штабелi пилома-
терiалiв, який вщповщно мав такi величини: Ус = 15,2% в камерi Сорса1 та
Ус = 6,95% в камерi Termo1egno.
0 5 10 15 20 25 ^ 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Трикшсть процесу, дю Тривалють процесу, Д1б
а б
Рис. 1. Кривi змши дисперси вологостi пиломатерiалiв з вльхи:розрахункова за теоретичною кривою кшетики сушшня dwртеор, експериментальна dwексп тд час сушшня в камерах Сорса1 (а) та Termolegno (б)
Як видно, розходження мiж отриманими кривими спостер^аеться на незначних дiлянках, що передуЫм пов'язано з неточнiстю та невеликою кшь-кiстю вимiрiв поточно! вологост штабеля пиломатерiалiв по зондах волого-мiру. Загалом така похибка не вплинула на кшцевий результат. Отже, запро-поновану методику можна застосовувати для розрахунку припущено! дисперси кiнцево! вологостi за умови сушшня в камерах з iншими аеродинамiчними параметрами.
В табл. 1 наведено результати розрахунюв припущено! дисперсi! поточно! вологост пиломатерiалiв з вiльхи з рiзною дисперсiею початково! во-логост пiд час сушiння однаковим режимом в камерах, де проводилися ек-сперименти, та в камерах з аеродинамiчними характеристиками, що ютотно вiдрiзняються.
Табл. 1. Результати тдрахунку дисперси ктцевоХ вологостi пиломатерiалiв
тд час сушшня в камерах рiзних конструкщй
Порода деревини Початкова волопсть, % Кшцева волопсть, % Диспершя початково! вологост1 Диспершя кшцево! вологост1 тсля сушшня в камерах
Тегто1еяпо Сорса1
Вшьха 43 50 14 14 26,2 200,8 1,25 1,67 4,34 5,91
Видно, що камера Тегто^по, яка мае менший розкид теплового поля в штабел^ е бшьш привабливою. Особливо це помггно при сушшт пиломате-рiалiв з незначним розсшванням початково! вологостi. За помiрно! швидкос-тi сушiння на початку процесу вщбуваеться пiдвищення дисперсi! поточно! вологост за рахунок гiрших аеродинамiчних характеристик сушарки. Тобто вплив нерiвномiрностi розподшення параметрiв сушильного агента в штабелi проявляеться значною мiрою при бшьш рiвномiрнiй початковiй вологостi. Це св^ить про значну вагомiсть впливу початкових умов на яюсть сушiння i ще раз пiдтверджуе необхiднiсть сортування пиломатерiалiв за величиною початково! вологост при завантаженнi в сушарку.
Камера Сорса1 без вiдповiдних заходiв з вдосконалення рiвномiрностi теплового поля не може забезпечити яюсного сушiння пиломатерiалiв з вшь-хи. У разi неможливостi зменшити розкид граничних умов шляхом ре-конструкцi! сушарки, яюсть сушшня можна шдвищити за рахунок викорис-тання пом'якшених режимiв сушшня.
Запропонований метод розрахунку дисперси юнцево! вологост пило-матерiалiв можна використовувати для визначення припущеного розкиду кшцево! вологост в партi! пиломатерiалiв з вiльхи, що висушуватимуться в камерах рiзних конструкцiй. Вш дае можливiсть дослiдити як вплив нерiвно-мiрностi початкових умов - фактичного розкиду початково! вологост пило-матерiалiв, так i граничних умов - розкиду аеродинамiчних та теплових полiв лiсосушарок на якiсть сушшня пиломатерiалiв. За наявнiстю значень коефь цiентiв вологопровiдностi метод прогнозування якост сушiння може застосо-вуватись i для iнших порiд деревини.
Лггература
1. Феллер М.Н., Пинчевская Е.А. О прогнозе качества сушки в конвективных лесосу-шилках// Оборудование и инструмент для профессионалов. - 2004, № 1. - С. 54-55.
2. Феллер М.Н. Парабол1чш р1вняння ¡з випадковими коефщентами пов'язаш з несюн-ченновим1рними виразами// Спектральш та еволюцшш задач1: Труды Крымской осенней математической школы-симпозиума-1. - К., 1991. - С. 69-70.
3. Шнчевська О.О., Гоняк В.М. Кшетика сушшня пиломатер1ашв з вшьхи// Наук. вю-ник НЛТУ Укра!ни: Технология та устаткування лiсовиробничого комплексу. - Льв1в: НЛТУУ. - 2008, вип. 18.1. - С. 62-69. _
УДК 674.048 Проф. 1.М. Озармв, д-р техн. наук; доц. Н.Д. Довга,
канд. фiз.-мат. наук; асист. З.П. Копинець; доц. Й.Л. Ацбергер;
студ. О.1. Озартв - НЛТУ Украти, м. iïbeie
ШЛЯХИ ОПТИМВАЦП ЕНЕРГП ВИПРОМ1НЮВАННЯ
В СУШАРКАХ
Розкрито шляхи керування спектральним складом потоку випромшювання у сушарках. Наведено вщповщш залежност критерпв onTOMi3a^ï.
Prof. I.M. Ozarkiv; assoc. prof. N.D. Dovga; eng. Z.P. Kopynets; assoc. prof.
Y.L. Atcberger; stud. O.I. Ozarkiv - NUFWT of Ukraine, Lviv
Ways of radiation energy optimization in dryers
The ways of spectral composition of radiation stream management in dryers have been considered. The proper dependences of optimization criteria are represented.
Вщомо [1], що розрахунок, проектування i оптим1защя енерги шфра-червоного (1Ч) випромшювання мають ряд специфiчних особливостей, що ви-значають порядок та структуру ïx розрахунюв. Сюди, насамперед, необхщно вщнести таю:
• спектральний склад поглиненого об'ектом названия та сушшня випромь нювання, оскшьки вiн прямо визначае iнтенсивностi нагрiвания та сушiния, а також ефективтсть самоï' сушильноï' установки;
• наявтсть попереднього етапу вибору спектрального складу IЧ-випромiню-
»-» i и • __/
вання, який не пов язаний iз потужнiстю i температурою сушарки (на етат проектного завдання);
• температура випромiнювачiв (визначаеться спектральним випромiнюванням).
По-своему, керування спектральним складом зводиться:
• до зменшення частки потокiв небажаного спектрального складу шляхом ор-ганiзацiï поля випромiнювання за рахунок рефлекторiв (вiдбивачiв i одно-часно концентраторiв випромiнювання) iз заданою конфiгурацiею або мате-рiалiв iз заданою анiзотропiею;
• керування перевипромiнюванням огороджень сушарки i генератора випро-мiнювання шляхом змiни умов променевого теплообмiну, тобто змiни час-ток енергп граничних поверхонь та випромiнювачiв у поглиненому потоцi об'екта сушшня;
• зменшення часток цих потоюв за рахунок керування оптичними властивос-тями (спектральними коефiцiентами ввдбивання R^, пропускання D^ i погли-нання А^) екранiв та випромiнювачiв.
