Искусство влагометрии твердых и сыпучих материалов

Анатолий Сергеевич Салтыков-Карпов, 1990

В этой книге представлены результаты научно-практических исследований по измерению влажности твердых и сыпучих материалов. Немного о науке, практике и бизнесе во влагометрии. Показаны практические примеры развития бизнеса в этом направлении применительно к особенностям измерения. Россия – великая лесная держава, в которой должны быть разработаны и использованы такие же сопоставимые по масштабу средства измерения и контроля влажности твердых и сыпучих материалов. Эта книга предназначена для специалистов, стремящихся развивать национальный наукоёмкий бизнес.

5. Динамика изменения влажности

О том как идет развитие процесса сушки можно наглядно показать на рис. 5.1. Мы видим, что с верхних слоев влажность убывает значительно быстрее, чем из глубины.

Кривая процесса сушки имеет экспоненциальный характер и в конце сушки существует очень энергоемкий период вытеснения оставшейся влаги. Уменьшение влаги в древесине, например, с 80 % до 75 % требует значительно меньших энергозатрат, чем с 13 % до 8 %. Кроме того при сушке в нижнем диапазоне значительно возрастают опасные деформации в древесине из-за усадочных явлений.

Усушка начинается примерно с 30 % и имеет примерно линейную зависимость. Под полной усушкой понимают уменьшение линейных размеров илил объема древесины при удалении всего количества связанной влаги (т. е. от предела гигроскопичности до нуля). Наиболее полная линейная усушка, равная 6–10 % в тангециальном направлении, в радиальном 3–5 %; а вдоль волокон 0,1–0,3 %. Полная объемная усушка в среднем составляет 12–15 %.

Рис. 5.1. Развитие влажностных разбросов в процессе сушки по толщине пиломатериала

Следовательно влагомеры со светодиодной градацией через 2 % могут использоваться только для механической обработки древесины только по 3 классу.

Для соблюдения условий точности изготовления продукции, чистоты, точности механической обработки и шероховатости поверхности с точностью измерения влажности нужно учитывать, что изменение влажности деталей не превышает при обработке по 1 классу точности ±0,5 %, по 2-му классу ±1,0 % и по 3 классу ±2–2,5 %.

Влажность влияет на механическую прочность древесины. На рис. 5.2. представлены зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.

Рис. 5.2. Зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.

Также сказывается влияние влажности склеиваемой древесины на прочность клеевого шва.

На рис. 5.3. Показана зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.

Рис. 5.3. Зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.

Ниболее высокая прочность имеется у древесины с влажностью 8±2 %.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ влагометрии рассмотрим на анализе зависимости продолжительности сушки и ее стоимости. Эта зависимость условная, так как в настоящее время цены имеют значительные колебания. Параметры сушки также имеют отклонения, что усложняет расчеты

График дает наглядное представление значимости завершающего этапа процесса сушки, наиболее дорогого и ответственного.

На рис. 5.4. представлена диаграмма в четырех квадратах. В первом квадранте представлена зависимость влажности и продолжительности сушки. Кривая выражается в виде экспоненты. В начале процесса сушки при удалении свободной влаги с высоким влагосодержанием кривая имеет резко выраженную крутизну. По мере вытеснения влаги процесс замедляется. На конечной стадии он переходит в плавную почти прямую имеющую небольшой наклон. В 4 квадранте дается приближенная связь времени и стоимости затрат на сушку.

Рис. 5.4. Зависимость продолжительности сушки и стоимости

Хотя и принято считать, что время — это деньги, однако же нельзя представлять, что эта зависимость будет иметь линейный характер. Скорее всего она будет иметь также нелинейный параболический характер. Это можно объяснить тем, что в начальном периоде сушки затраты будут значительно ниже, так как влага интенсивно выходит при переходе к конечной стадии необходимо повышать температуры и качество сушильного агента. Это естественно потребует еще больше энергетических затрат. Таким образом опираясь на эти две кривые мы можем построить кривую зависимости влажности и стоимости затрат.

Анализируя полученную кривую, мы видим, что основные затраты падают на конечную стадию процесса сушки. Поэтому измерение влажности в конечной стадии является важнейшим моментом для реального определения стоимости затрат и позволяет повысить точность оценки сушки.