CC BY
18
рiбнення визначали за допомогою ситового аналiзу. Для зразюв верби рiзного вiку проведено елементний аналiз, результати якого наведено в табл. 1.
Табл. 1. Результати елементного анал1зу зразтв верби БаИх у1ттаШ
Вк верби С, мас.% Н, мас.% К, мас.% О, мас.%
Однорiчнi пагони 44,3 4,18 0,60 2,82
Трирiчнi пагони 47,25 4,76 0,38 0,51
Термiчний аналiз зразюв деревини верби проводили на дериватографi р - 1500Б системи 'Т. РаиНк - I. РаиНк - Ь. Бгёеу" з реестращею аналiтичного сигналу втрати маси та теплових ефектiв за допомогою комп'ютера. Взiрцi деревини аналiзували в динамiчному режимi зi швидюстю нагрiвання 10 °С/хв в ат-мосферi повiтря. Маса зразюв становила 100 мг. Еталонною речовиною був алюмшш оксид.
Результати дослщження та 1х обговорення. Для аналiзу впливу вiку верби на 11 теплотворну здатнiсть здiйснено дослiдження термiчноí стiйкостi одно- та трирiчноí верби високого ступеня подрiбнення. Термограми зразкiв 1 i 3 наведено на рис. 1. Результати термогравiметричного аналiзу дослiджених зразкiв наведено в табл. 2.
--1-1---1---1-■-1-■—г ■ г -5 п'—ю
0 100 200 300 400 500 600 Т, С
Рис. 1. Термограми зразтв 113
Табл. 2. Результати термограв1метричного аналгзу зразтв
Зразок Стадiя Температурний штервал, К Втрата маси, %
I 20-170 9,87
II 170-270 14,33
1 III 270-415 52,26
IV 415-513 23,54
I 20-170 8,15
II 170-275 17,06
2 III 275-420 49,27
IV 420-530 25,52
I 20-170 9,87
II 170-270 14,33
3 III 270-415 52,26
IV 415-500 23,54
Науковий вкиик НЛТУ Укра'ши. - 2016. - Вип. 26.4
На пеpшiй стадп теpмoлiзy зpазкiв 1 i З, яка пеpебiгаe в межаx темпеpа-тypи 20-170 оС, вiдбyваються ендoтеpмiчнi npo^^, зyмoвленi випаpoвyванням xiмiчнo ^зв^а^'х та кoнститyцiйнoï вoди [7]. На дpyгiй стадп, яка вщбу-ваеться в межаx темпеpатypи 170-270 °С, пopяд з ендoтеpмiчними пpoцесами дегiдpатацГí та пipoлiзy з вщщепленням леткиx пpoдyктiв де^укци, якi cy^o-вoджyютьcя piзким зниженням ступеня пoлiмеpизацГí целюлoзи, poзвиваютьcя екзoтеpмiчнi теpмooкиcнi деcтpyктивнi npo^^, пpo щo свщчить x^ кpивoï DTA зpазкiв веpби.
На тpетiй стадп теpмoлiзy (270-415 °С), яка cyпpoвoджyeтьcя найбГль-шoю втpатoю маси зpазкiв веpби та пoявoю яcкpавoгo екзoтеpмiчнoгo ефекту на DTA, вiдбyваютьcя активнi теpмooкиcнi де^уктивн npo^^, як суп-poвoджyютьcя голуменевим гopiнням леткиx пpoдyктiв poзкладy. На четвеpтiй стадп теpмoлiзy, яка для зpазка 1 пеpебiгаe в межаx темпеpатypи 415-51З °С, а для зpазка З-415-500 °С, вiдбyваeтьcя вигopання каpбoнiзoванoгo залишку зpаз-кгв. npo^^ пoлyменевoгo гopiння та згopання каpбoнiзoванoгo залишку зpазка З пеpебiгають штенсившше, шж зpазка 1.
npo це свГдчить пoява вищиx екзoтеpмiчниx ефектiв на кpивiй ДТА зpаз-ка З на тpетiй та четвеpтiй cтадiяx теpмoлiзy. Згopання каpбoнiзoванoгo залишку зpазка З пеpебiгаe y вyжчoмy темпеpатypнoмy Гт^вал^ пopiвнянo гз зpазкoм 1.
Ргзницю y теплoтвopнiй здатнocтi зpазкiв 1 i З мoжна пoяcнити вгдмгн-шстями y ïx xiмiчнoмy складг. За даними елементнoгo аналгзу (див. табл. 1), зpазoк З вгдзначаеться бгльшим вмicтoм вуглецю та вoдню. Шге теплoтвopна здатшсть, poзpаxoвана за наближеним piвняння Менделеева [S], cтанoвить 19592 кДж/кг. Теплoтвopна здатшсть зpазка 1 е меншoю i дopiвнюe 17S01 кДж/кг. Для аналгзу впливу диcпеpcнocтi на xаpактеp теpмoлiзy в po6o^ пpoведенo дocлiдження зpазкiв piзнoгo ступеня пoдpiбнення. На pиc. 2, З наве-денo теpмoгpами зpазкiв 1 i 2 та З i 4, вщ^в^ш.
Рис. 2. Термограма зразшв 1 i 2
Теpмoлiз зpазкiв веpби piзнoгo вку TOrnoro пoдpiбнення пеpебiгаe ш-тенсившше, шж теpмoлiз зpазкiв веpби гpyбoгo пoдpiбнення. npo це свщчить штенсившша втpата маси зpазкiв 2 i 4 y npo^d ïx нагpiвання на вcix cтадiяx теpмoлiзy та гоява бГльш виpажениx екзoтеpмiчниx ефеклв на ^иви* ДТА циx
зразюв. Основний екстремум криво' DTG, який вщповщае процесам полумене-вого гоpiння продуклв деструкцп зразюв 1 i 3, rnpiB^TO i3 зразками 2 i 4, змь щений до нижчих температур.
Рис. 3. Термограма зразшв 3 i 4
Зростання штенсивнос^ пеpебiгу деструктивних, термоокисних проце-шв у 3ра3ках i3 бiльшим ступенем подpiбнення можна пояснити збiльшенням 'ix питомо' повеpxнi.
Висновки. За даними комплексного теpмiчного аналiзу, 3ра3ок тpиpiч-но' верби мае бiльшу теплотворну здатшсть, поpiвняно i3 зразком одноpiчноi верби. Полуменеве гоpiння летких продук^в розкладу цього зразка та згорання його каpбонiзованого залишку супроводжуеться значшшим тепловим ефектом, поpiвняно i3 зразком одноpiчноi деревини. Збiльшення ступеня подpiбнення зpазкiв пiдсилюе iнтенсивнiсть пеpебiгу в них деструктивних, термоокисних та гетерогенно-окисних процеав пiд час нагpiвання.
Лггература
1. Соуфер С. Биомасса как источник энергии / С. Соуфер, О. Заборски. - М. : Изд-во "Мир", 1985. - 368 с.
2. Василишин Р.Д. Енергетика люових екосистем: основш напрями та тенденцп наукових дослiджень / Р.Д. Василишин // Науковий вiсник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Л^в : РВВ НЛТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.2. - С. 31-36.
3. Лакида П.1. Нормативи оцiнки компоненив надземно'1 фiтомаси дерев головних лiсотвiр-них порiд Украши: довiдник (нормативно-виробниче видання) / П.1. Лакида, Р.Д. Василишин, А.Г. Лащенко, А.Ю. Терентьев та iншi. - К. : Вид. дiм "ЕКО-шформ", 2011. - 192 с.
4. Лакида П.1. Надземна фкомаса та вуглецево-енергетичний потенщал ялицевих деревос-танiв Украшських Карпат : монографiя / П.1. Лакида, Р.Д. Василишин, О.М. Василишин. - Кор-сунь-Шевченювський : Вид-во ФОП В.М. Гавришенко, 2010. - 240 с.
5. Гелетуха Г.Г. Сучний стан та перспективи розвитку бюенергетики Украши / Г.Г. Гелету-ха, Т.А. Железна // Нетрадиционная энергетика. Промисловють. Теплотехника : зб. наук. праць. -2010. - № 3. - С. 73-79.
6. Iвахiв В. Енергетична верба як ршення для малих мют Украши / В. 1вах1в // Украшська енергетика : зб. наук. праць. - 2012. - № 12. - С. 7.
7. Gabbott P. Principles and Applications of Thermal Analysis / P. Gabbott. - Blackwell Publishing, 2008. - 464 p.
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2016. - Вип. 26.4
8. Хзмалян Д.М. Теория топочных процессов : учебн. пособ. [дая студ. ВУЗов по спец. "Котло- и реакторостроение"] / Д.М. Хзмалян. - М. : Изд-во "Энергоатомиздат", 1990. - 352 с.
Надтшла до редакцп 25.05.2016р.
Ялечко В.И., Кочубей В.В., Гнатышин Я.М., Павловский Ю.П. Термический анализ древесины ивы Salix viminalis
Методом комплексного термогравиметрического и дифференциального термического анализа исследовано влияние возраста быстрорастущей энергетической ивы Salix viminalis на её теплотворную способность. Установлено, что трехлетняя ива имеет большую теплотворную способность по сравнению с однолетней. Об этом свидетельствует появление более крупных экзотермических эффектов на кривых ДТА, которые сопровождают процессы пламенного горения и сгорания карбонизованного остатка образцов. Увеличение степени измельчения образцов способствует росту эффективности их горения. Об этом свидетельствует интенсивная потеря массы образцов на всех стадиях термолиза и рост экстремумов на кривых ДТА.
Ключевые слова: термический анализ, энергетическая ива, биотопливо, дерива-тограф, термограмма.
Yalechko V.I., Kochubey V. V., Hnatyshyn Y.M., Pavlovskyi Yu.P. Thermal Analysis of Willow Wood (Salix Viminalis)
The influence of the age of fast-growing energy willow Salix Viminalis on its calorific value is investigated by the method of complex thermogravimetry and differential thermal analysis. It is established that the three year-old willow has higher calorific value as compared with a year-old willow. This is evidenced by the emergence of a more significant exothermic effects on DTA curves that accompany the processes of flaming combustion and combustion carbonized residue of samples. Increasing the degree of grinding of samples promotes combustion efficiency. This is evidenced by intense mass loss of samples at all stages of thermolysis and growth the extremums on DTA curves.
Keywords: thermal analysis, energy willow, biofuel, derivatograph, thermogram.
УДК 647.038.3:681.2.083
НЕРУЙН1ВНИЙ КОНТРОЛЬ ЯКОСТ1 ФАНЕРИ 3 АВТОМАТИЗОВАНИМ СЕЛЕКТИВНИМ СОРТУВАННЯМ
О.С. Баранова1, М.П. Василенко2,1.Ю. Скрипник3, В.М. Головач4
Розглянуто проблему автоматизацп процесу виявлення внутршшх дефекпв фане-ри з подальшим селективним сортуванням залежно вщ 1х кшъкосп у лисп. В умовах сучасного виробництва для дефектоскош! фанери найчастше застосовують метод ручного простукування, який потребуе значних затрат часу. Тому виникае потреба у ство-ренш обладнання неруйнгвного контролю для визначення розшарованих областей фанери на раншх стадiях виробництва або контролю й' якост на кшцевих стадiях.
Запропоновано метод автоматизованого маркування та селективного сортування фанери на кшцевому еташ виробництва за кшъюстю наявних дефекпв, який дасть змо-гу ютотно пришвидшити процес дефектоскош!.
Ключовi слова: фанера, неруйшвний контроле, метод вшъних коливанъ, селектив-не сортування.
1 аспiр. О.С. Баранова - НУ Бюресурсгв i природокористування Украши, м. Кшв;
2 асист. М.П. Василенко, канд. техн. наук - Ки1вський нацюнальний ун1верситет технологш та дизайну, м. Ки!в;
3 ст. наук. сп1вроб. 1.Ю. Скрипник, канд. техн. наук - Украшський пдрометеоролопчний шститут, м. Кшв;
4 ст. наук. сп1вроб. В.М. Головач, канд. техн. наук - НУ Бюресурс1в i природокористування Украши, м. Ки!в
Вступ. 1стотного пiдвищення якостi фанери можна досягти шляхом удо-сконалення виробництва i методiв контролю якостi продукцií. У сучасних умо-вах дедалi бшьшого поширення набувае неруйнiвний контроль продукцп на ок-ремих етапах виробництва.
Найпоширешшим методом автоматизованого неруйнiвного контролю фанери е ударно-акустичний [1]. Акустичш хвилi легко проникають у будь-який матерiал, активно взаемодiють з атомами решггки i найчастiше надають унiкальну iнформацiю про середовище поширення. За допомогою акустичних методiв у фанерi можливо знайти поверхневi та внутргшш дефекти, тобто пору-шення суцiльностi, неоднорiдностi структури, дефекти склейки тощо [1].
Результати вимiрювань можна використовувати як для селективного со-ртування матерiалу, так i для автоматизованого коригування технологiчних процесiв виготовлення матерiалу.
Результати дослiдження. За наявносп у листi фанери такого дефекту розшарування, структуру локально'' дтянки, де знаходиться дефект, можна представити у виглядi двох пластини, опертих по краях, з пов^яним прошар-ком мiж ними. Умовне зображення тако' дтянки показано на рис. 1.
Модель дефекту в такому виглядi дае шдстави припустити, що за меха-нiчного впливу на вирiб з композитного матерiалу ударним методом, у ньому, залежно вщ наявностi на дiлянцi дефекту, будуть виникати рiзнi за формою та величиною акустичш коливання. Аналiз кшькосп та спектрального складу на рiзних дiлянках композитного матерiалу дасть змогу виявляти дефекти ударним методом, при цьому iнформативними параметрами можуть бути резонанст час-тоти коливань елеменпв дефекту, амплiтуда та затухання коливань [2, 3].
Контроль якосп доцшьно здiйснювати на фiнальному етапi виробництва, шляхом шдрахунку кiлькостi дефектш на кожному лисп. Селективне сортуван-ня можна здiйснити на основi отриманих даних про кiлькiсть дефектiв, залежно вщ яко' продукцш буде вщнесено до певно'1 умовно' категорп. Автоматизацш процесу селективного сортування можна здшснити зi застосуванням установки, структурну схему яко' наведено на рис. 2. Установка складаеться з ударного да-вача, шдсилювача, аналого-цифрового перетворювача, мiкропроцесора, цифрового вдикатора, зворотного перетворювача та маркерного пристрою.
Маркерний пристрш перемiщуеться вздовж одте'* зi сторiн листа фанери за ударним давачем. Ударний давач мютить у собi ударник з п'езоелементом та котушку солено'д для керування перемiщенням ударника. Керування перемь щенням здiйснюеться шляхом подачi на солено'д напруги живлення вiд зворотного перетворювача, внаслщок чого створюеться магштне поле, яке притягуе ударник. Шсля вимкнення напруги магнiтне поле зникае i ударник пiд дiею си-
Рис. 1. Умовне зображення дтянки фанери з дефектом
