CC BY
13
Р, Па
90000
W, %
Рис. 3. Залежшсть гiдравлiчного опору eid змши величини штучно'1 перфораци:
1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 - 1.9 %
1800 т, c
т, c
Рис. 4. Залежшсть швидкостi сушш-ня до^джуваного матерiалу b розм^ щеною в шарi матерiалу металевою Ыткою eid змши величини штучно'1 перфораци: 1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 -
1. 9 %, 4 - 0,4 % (металева стка 1з розвиненою контактною поверхнею)
80
70
75000
60
60000
50
45000
40
30000
30
20
15000
10
0
0
200
600
800
1200
1600
0
100
200
300
400
500
600
700
Р, Па
90000
W, %
80 ■
Т , С
-
„ 2
\ 1 3
- ч ^
-
-
-
-
1080 1260 т, С
Рис. 5. Змша гiдравлiчного опору та
швидкостi профтьтровування теплоноыя через шар матерiалу вiд часу проколювання шару матерiалу:
1 - 0 с, 2 - 30 с., 3 - 90 с, 4 - 150 с
Рис. 6. Швидтсть сушшня дрiжджiв без шару крохмалю на кучерявШ стщ в(д швидкостi теплоноая:
1 - максимальна швидк\сть 0.022 м/с,
2 - середня швидк1сть - 0.012 м/с, 3 - мШмальна швидшсть - 0.007м/с
Дослщження кшетики сушшня MaTepiany 3i штучною пористютю i ци-лшдричною сггкою, дiaмeтp яко1 е бшьший, шж висота шару показують, що
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0
720
час сушшня складае 900-1000 с. Швидкiсть зменшення гiдравлiчного опору мае найбiльше значення з ycix випадкiв, що розглядалися (рис. 5). Це пояс-нюеться тим, що наявнiсть цилшдрично! штки забезпечуе передачу тепла до висушуваного матерiалу об'емно-контактним методом не в однш площинi, а по всьому об'ему матерiалу. Найбiльш нагрiта поверхня мщно! цилшдрично! сiтки за рахунок значного коефщента теплопровiдностi мiдi (384 Вт/(м-К), з великою швидкiстю передае тепло вЫею цилiндричною сiткою i, вiдповiдно, до висушуваного матерiалу на весь його об'ем.
Висновок
Об'емно-кондуктивний метод на^вання матерiалу в об'емi висушуваного матерiалу дае найкращий результат, як з точки зору кшетики, так i пи-томих затрат на сушшня. Як видно iз отриманих результат при вЫх решта однакових умовах затрати енерги на реалiзацiю сушiння будуть зменшу-ватись iз зменшенням тривалостi процесу. Об'емне кондуктивне шдведення тепла усувае нерiвномiрнiсть сушiння i значною мiрою збiльшуе пiдведення тепла на весь об'ем висушуваного матерiалу.
Лiтература
1. А.С. Гинзбург. Технология сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. - 248 с.
2. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М.: Химия, 1970. - 429 с.
3. Сташславчук О.В., Ханик Я.М. Бшецька Л.З., Дулеба В.П. Сушшня пасто-под1бних термолабшьних матер1ал1в// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в. -2001, вип. 11.2. - С. 126-129.
4. Сташславчук О.В., Ханик Я.М., Бшецька Л.З., Дулеба В.П. Сушшня бюлопч-но-активних пастопод1бних матер1ал1в// Наук. вюник УДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - 2002, вип. 12.5. - С. 126-129.
УДК 543.253:547 Ст. викл. Н.Л. Пандяк, канд. хм. наук - УкрДЛТУ;
доц. М.М. Яцишин, канд. хм. наук - Львiвський НУ iM. I. Франка
К1НЕТИЧН1 ЗАКОНОМ1РНОСТ1 ТЕРМОДИСОЦ1АЦ11 АЦЕТИЛЕНВМ1СНИХ ПЕРОКСИДНИХ ШЩ1АТОР1В
Полярографiчним методом дослщжено TepMi4Hy стiйкiсть деяких ацетиленових пероксидiв.
N.L. Pandyak, doc. M.M. Yatsyshyn - USUFWT
Kinetic regularity of thermal destruction of acetylene-containing
peroxide initiators
Thermal stability of some acetylene peroxides has been determined with the use of the polarographic analysis.
Оргашчш пероксиди широко використовуються в реакщях шщдаван-ня радикально! пол1меризаци. Застосування для цих цшей пероксид1в алюшв дозволяе оптим1зувати температурний режим пол1меризацшного процесу, а також суттево покращити експлуатацшш характеристики матер1ал1в на осно-в1 синтезованого в такий споЫб пол1меризату [1, 2].
Вивчення кiнетики терморозпаду цих сполук е утрудненим у зв'язку з вщсутшстю зручного методу контролю вмюту активного кисню алкшпероксид-но1 групи. При використанш з щею метою йодометри отримуються завищеш результати внаслщок взаемоди 2,5-диметилгексин-3-дюлу-2,5, який утво-рюеться у процес анашзу [3]. У зв'язку з цим для визначення пероксидних груп ацетиленових пероксид1в був використаний полярограф1чний метод анашзу [4].
Терм1чний розклад пероксид1в алютв (табл. 1) у диметилформамщ-них розчинах проводився у скляних ампулах у д1апазош температур 393^413 К [5]. Вм1ст пероксиду визначався полярограф1чно.
Табл. 1. Ктетичш параметри термодисощаци пероксидiв алкШв
у диметилформамiдному середовищ'и Спер=0,02 М
№ Пероксид Т, К В (К±0,25)-106, (Еакт±0,75), кДж/моль
I Ме3СООСМе2С= ССООН 393 403 408 413 2,24 6,6 19,3 30,8 76,7 155,8
II Ме3СООСМе2С= СТООШ 393 403 408 413 2,18 8,9 35,4 45,4 93,3 150,2
III Ме3СООСМе2С= СМе2СООСМе3 393 403 408 413 2,60 2,5 12,4 17.6 34.7 168,4
IV Ме3СООСМе2С= СС= СМе2СООСМе3 393 403 408 413 2,20 4,4 16,7 27,5 52,7 160,4
V Ме3СООСМе2С= № СМе2СООСМе2(СН2>,Ме 393 403 408 413 2,48 1.4 6.5 8,7 21,2 174,1
VI Ме3СООСМе2СН2СН2 СМе2СООСМе3 393 403 408 413 2,70 2,1 8,3 13,0 30,4 171,3
Примггка: Ме - група СН3.
З кшетичних кривих (рис. 1) випливае, що швидюсть розкладу дослщ-жуваних пероксид1в е р1зною 1 визначаеться, головним чином, особливостями будови пероксидно! молекули. Анал1з натвлогарифм1чних кшетичних кривих термодисощаци (рис. 2) св1дчить про перший порядок ще! реакцп у по-чатковий перюд процесу. Використання полярограф1чного методу анашзу дозволяе контролювати зниження концентраци пероксиду в розчиш за змь ною величини струму вщновлення:
К =
т I
де: т - час термостатування, 10; I - струм вщновлення у вихщному розчиш та у термостатованому розчиш, вщповщно.
У випадку 4-метил-4-трет.бутилперокси-2-пентиново1' кислоти та 11 HaTpieBOi солi виявленi особливостi термолiзу, як зумовленi утворенням ак-тивних iнтермедiатiв, iнгiбуючих процес термодеструкци. Причому при зрос-таннi температури змша мехашзму процесу термодеструкци вщбуваеться при вищому ступенi конверси пероксиду. Встановленi закономiрностi збер^ають-ся у дiапазонi концентрацш пероксиду (0,02^0,07) М.
t-10"3, с
Рис. 1. Кнетика термодисощаци nepoKcudie алкШв (С=0,02 М) в ДМФА:
1 - V; 2 - III; 3 - IV. T = 408 K
Температурна залежшсть констант швидкост реакцш у дослщжувано-му дiапазонi температур задовшьно описуеться рiвнянням Арренiуса. Розрахо-ванi за рiвнянням значення енерги активаци процесу термодеструкци знахо-дяться в межах 150-175 кДж/моль. Результати дослiджень термiчноl стiйкостi пероксидiв алкiнiв пiдтверджують можливють використання цих сполук як im-цiаторiв вiдносно високотемпературних вiльнорадикальних процеЫв.
Рис. 2. Напiвлогарифмiчнi кшетичш Kpuei термодисощаци I пероксиду (С=0,02 М) в ДМФА: 1- 393 К; 2 - 403 К; 3 - 408 К; 4 - 413 К
Порiвняльний анашз кшетичних параметрiв термолiзу пероксидiв ал-ютв з параметрами 1'х електрохiмiчного вщновлення (Е1/2, табл. 1) дозволяе ощнити реакцiйну здатнiсть пероксидiв алкiнiв в обох процесах.
Для пероксиду (V), який вщновлюеться дещо легше порiвняно з пе-роксидом III (АЕ1/2=0,12В) простежуеться пiдвищення Еакт процесу термоди-
соцiацiï. Очевидно, змша електронно1 густини пероксидного зв'язку за раху-нок присутност вуглеводневого радикалу в молекулi (V) по^зному впливае на лабiльнiсть зв'язку в гомо- i гетеролiтичних процесах.
Для пероксидiв I, II, III, IV, VI простежуеться кореляцшна залежшсть мiж параметрами електрохiмiчного вiдновлення та термодисощаци, що може бути пояснена на основi певноï спiльностi механiзмiв, а саме, стадiя дисощ-аци -О-О- зв'язку е лiмiтуючою при катодному вщновленш пероксидiв алю-тв. Отже, при перебiгу процесу вщновлення пероксидiв алкiнiв за ЕСЕ-меха-шзмом [4] хiмiчною стадiею е стадiя дисоцiацiï -О-О- зв'язку.
Таким чином, кшетика процесу термодисоцiацiï пероксидного зв'язку визначаеться структурою пероксидноï молекули, спорщнешстю цiеï молеку-ли до компонент реакцiйного середовища та природою та штенсившстю рь зних фiзичних впливiв, зокрема впливом електростатичних сил при катодному перетворенш пероксидiв алюшв. Але визначальним фактором реакцiйноï здатност ацетиленових пероксидiв у гомо- i гетерол^ичних перетвореннях е будова пероксидно!' молекули.
Л1тература
1. Антоновский В.Л. Органические перекисные инициаторы. - М.: Химия, 1972. - С. 362-426.
2. Иванчев С.С. Радикальная полимеризация. - Л.: Химия, 1985. - 268 с.
3. Антоновский В.Л., Бузланова М.М. Аналитическая химия органических перок-сидных- М.: Химия, 1978. - 309 с.
4. Шварчовская Н.Л., Горбачевская К.Р., Яцишин М.Н., Ковбуз М.А. Полярографическое восстановление ацетиленовых диалкилпероксидов// Журн. общ. хим. - 1997. - Т. 67. Вып. 5. - С. 829-832.
5. Иванчев С.С., Ковбуз М.А., Горбачевская К.Р. Поверхностные эффекты в процессе окислительно-восстановительной термодеструкции ßокси- этил- трет-бутилпероксида// Журн. прикл. химии. - 1990, № 7. - С. 1632-1633.
УДК 647.047 1нж. 1.В. Полоз - УкрДЛТУ
АНАЛ1З КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ДЕРЕВ'ЯНИХ БУДИНК1В I ТЕХНОЛОГ1Й IX ВИГОТОВЛЕННЯ
Подано характеристику основним методам виготовлення дерев'яних будинюв. Проведено аналiз технологш виготовлення, а також конструктивних особливостей стш дерев'яних будинкiв.
Eng. I.V. Poloz- USUFWT
The analysis of design features of wooden houses and technologies of their
manufacturing
The characteristic to the basic methods of manufacturing of wooden houses is given. The analysis of manufacturing techniques, and also designs features of walls of wooden houses is made.
З давшх-давен основним матер1алом для буд1вництва житла була деревина. У процес свого розвитку людство пережило численну кшьюсть вшн, пожеж та грабеж1в. Дерев'яш будинки швидко згорали i легко шддавались руйнуванню. Саме щ фактори стали основною причиною появи i розвитку но-
вих будiвельних матерiалiв (камiння, цегли, залiзобетонних плит i т.д.), якi практично витюнили деревину, як основний будiвельний матерiал для домобу-дування. Та на сьогодшшнш день: вiйни в Сврош вiдбуваються дуже рiдко, за-хистити будинок вщ злодив можна за допомогою сигналiзацiй та спецiальних охоронних служб, а для захисту деревини вщ вогню та руйнування грибками застосовують антишрени та антисептики. К^м того, вартiсть будинку, ви-готовленого з дерева, у загальному виходить меншою за вартiсть будинку з цегли. Зважаючи на це, дерев'яш будинки знову привертають до себе увагу i стають все бшьш популярними. Тому на сьогоднiшнiй день актуальними е пи-тання вдосконалення конструкцiйних елементiв, а також операцш технолопч-них процесiв виготовлення елеменпв стiн дерев'яних будинкiв.
Аналiзуючи рiзнi технологи виготовлення, а також вжовий досвiд експлуатаци дерев'яних будинкiв, не можна не помггити цiлого ряду переваг:
• деревина - еколопчно чистий буд1вельний матер1ал, який волод1е дос-татньою мщтстю, низькою теплопровщтстю, а також не дае таких випро-м1нювань;
• низький коефщ1ент теплопровщносп, а ввдповвдно менша товщина 1 маса зо-втштх стш (див. табл. 1);
Табл. 1. Типи зовшшн1х стш 11хш основш показники
Тип стши Назва показник1в Одинищ вим1ру Температурний показник
-15 -20 -25 -30 -35 -40
1з пустотшо! цегли Коеф. теплопров1дност1 Вт/м0C 0,58
Густина кг/м3 1200
Товщина см 40 53 53 66 66 79
Маса 1м2 кг 555 735 735 915 915 1040
1з сущлъно! цегли Коеф. теплопров1дност1 Вт/м0^ Э,7
Густина кг/м3 1800
Товщина см 36 49 49 62 62 -
Маса 1м2 кг 530 760 760 1000 1000 -
1з деревини (сосна) Коеф. теплопров1дност1 Вт/м0C 0,15
Густина кг/м3 500
Товщина см 18 18 20 22 24 26
Маса 1м2 кг 120 120 135 145 155 170
• анатом1чна будова деревини позитивно впливае на м1крокл1мат у дерев'яно-му будинку. Ввдомо, що дерев'ят будинки досить швидко об1гр1ваються. Як-що в цегляному будинку енерпя йде, у першу чергу, на нагр1вання теп-лоемних стш, перш тж почнеться нагр1ватись повгтря у примщент, то у дерев'яних будинках прогр1вання пов1тря вщбуваеться значно швидше. При цьому не виникае зворотна тепловщдача, за яко! добре прогрт цеглят стши починають ввддавати тепло в той час, коли потр1бно знизити температуру у примщент. У л1тт мюящ дерев'яний будинок, завдяки невеликш товщит стш, значно швидше охолоджуеться в тчний час. Кр1м того, енерг1я дерев'яних будиншв покращуе настрш 1 самопочуття його жител1в;
• високий стутнь енергозбереження дерев'яних стш дозволяе уникнути лиш-тх витрат на опалення примщення;
• будинки з деревини довгов1чт 1 стшю до стихшних лих (землетрусш, ураган1в).
До недолiкiв дерев'яних будинюв можна зарахувати:
• значну ycадкy спн у ^oueci eкcнлyатацiï будинку (вiдбyваетьcя за pаxyнoк випаpoвyвання вoлoги з дepeвини). Змeншити ycадкy мoжна за pаxyнoк ви-кopиcтання як бyдiвeльний матepiал cyxy дepeвинy;
• пopажeння дepeвини грибками. Дepeвина - гiгpocкoпiчний матepiал, який здатний пoглинати i вiддавати вшьну вoлoгy залeжнo вiд клiматичниx yмoв. Bипаpoвyвання вoлoги cпpичиняе пiдвищeння тeмпepатypи дepeвини, а тeп-лo + вoлoга - oптимальнi yмoви для poзвиткy гpибкiв;
• вoгнecтiйкicть. Дepeвина - матepiал, який лeгкo mддаетьcя гopiнню. Для за-xиcтy дepeв'яниx спн вiд вoгню викopиcтoвyють cпeцiальнi coлeвi пpocoчки (антипipeни), як1 ^и гopiннi poзкладаютьcя на газoпoдiбнi peчoвини (за-биpають у дepeвини тeплo) i твepдi peчoвини (yтвopюють на пoвepxнi cy-цшьну плiвкy, яка зашбпае пpoникнeнню у дepeвинy кшню, пoтpiбнoгo для пiдтpимання пpoцecy roprnra);
• нeдoцiльнicть будування багатoпoвepxoвиx будиншв. Уcкладнюетьcя toto-тpyкцiя, яка вимагае вeликoï кiлькocтi дoдаткoвиx кpiпильниx eлeмeнтiв для забeзпeчeння пoтpiбнoï мiцнocтi, а ташж збiльшyетьcя витpата дepeвини. На cьoгoднiшнiй дeнь виpoбники нpoнoнyють цший pяд тexнoлoгiч-
нж нiдxoдiв, як cнpямoванi на змeншeння нepepаxoваниx виш£ нeдoлiкiв дe-peв,яниx будинюв i тдвиш^ння якicниx нoказникiв.
В У^аш^к^ Kаpнатаx найбiльшoгo poзнoвcюджeння oтpимала тex-нoлoгiя вигoтoвлeння дepeв,яниx бyдинкiв iз cиpиx кoлoд за дoнoмoгoю pyH-нoгo iнcтpyмeнтy. Дepeва, в ocнoвнoмy, виpyбyютьcя нeнoдалiк вiд мicця, на ягаму бyдe бyдyватиcь бyдинoк. Таю будинки xаpактepизyютьcя значнoю ycадкoю у ^o^ci eкcнлyатацiï, тoмy peкoмeндyетьcя чepeз 3-5 poкiв ïx poз-б^ати i нepeкладати занoвo. Bважаетьcя, шр будинки, вигoтoвлeнi pyчним мeтoдoм, мають бiльш тoчнiшi i шiльнiшi з'еднання, ene вимагають виcoкoï квалiфiкацiï майcтpiв.
Дo нeдoлiкiв такoï тexнoлoгiï мoжна заpаxyвати:
• значна ycадка. Biдбyваетьcя за pаxyнoк випаpoвyвання вoлoги, а ташж дe-формаци м'яко! частини колоди - заболош (рис. 1);
• пoтpeбyе значнoгo чаcy для мoнтажy будинку, а такoж вeликиx тpyдoвитpат;
• якicть дepeв'янoгo будинку значтою мipoю бyдe залeжати вщ квалiфiкацiï poбiтникiв;
• викopиcтання пpocoчyвальниx peчoвин для заxиcтy будинку вщ гpибкiв i вo-гню мoжливe тoдi, кoли пopи дepeвини звiльнятьcя вiд вiльнoï вoлoги. Бшь-шють виpoбникiв peкoмeндyють пpocoчyвати cтiни будинку, яю вигoтoвлeнi iз cиpиx кoлoд нe pанiшe, нiж чepeз prn пicля йoгo збopки.
забoлoнь
Рис. 1. Поперечний po3pÍ3 колоди
Найбiльш поширеною у всьому свiтi технологiею е технолопя будiв-ництва будинкiв iз деревини, яка пройшла механiчну обробку (з попередшм висушуванням або без нього).
Метою мехашзаци i автоматизаци виконання операцiй технологiчного процесу е тдвищення якостi складових елементiв дерев'яного будинку, змен-шення важко! людсько! працi, збiльшення продуктивностi, зменшення вар-тостi будинку загалом.
На сьогодшшнш день вiдомий цiлий ряд конструктивних рiшень ви-готовлення стiн будинюв з деревини, якi спрямованi на покращення естетич-ного вигляду, скорочення термшу монтажу, покращення якостi з'еднань, зменшення усадки i деформаци будинку.
Украшсью та зарубiжнi виробники пропонують дерев'янi будинки з колод з такими технолопчними ршеннями конструктивних елементiв (рис. 2).
Рис. 2. Типи профШв та з'еднань колод: а) профш масивног колоди; б) профыъ клееног колоди; в) типи з'еднань
Для досягнення однакового дiаметра на всш довжиш колоди, викорис-товують операщю оцилшдрування.
Оцирiндровування колод спрощуе процес монтажу, дае змогу при зби-ранш, створювати бiльш жорстку конструкцiю. Колода до колоди шдга-няеться щшьтше, тому покращуються теплоiзоляцiйнi властивостi стш, а бу-динок мае естетичшший вигляд.
Пiд час оцилiндровування, у колодi зрiзаеться значна частина заболош i, в основному, залишаеться саме ядро, яке просочене смолами, мае високу твер-дють, бiльшу стшюсть до пораження грибками, а також дозволяе зменшити роз-мiри трщин, якi виникають у процесi сушшня, що позитивно впливае на теп-лоiзоляцiю стiн. Та незважаючи на перераховаш переваги, все ж таки основним недолшом залишаеться значна усадка стш будинку у процеш експлуатацй (в ре-зультатi зменшення вологосп колод, а також 1хньо1 деформацй).
Практично такi самi властивостi мають стiни будинкiв, що виготовле-ш з брусу. Вiдмiннiстю е значно простший технологiчний процес, строгий естетичний вигляд, а також профш замюв та з'еднань колод.
Зменшити величину усадки можна за допомогою використання клеено1 деревини. Для рiзного смаку замовника, ряд промисловщв виготовляе стши як з клееного брусу (рис. 3в), так i з клеено1 колоди (рис. 2б).
Використання клееного брусу (колоди) дозволяе зменшити витрати масивно1 деревини, збiльшити мiцнiсть конструкцй, практично уникнути де-формацil i усадки стiн, а також зменшити коефiцiент теплопровiдностi. Крiм
