Физические явления процесса сушки

Сушка любого материала, в том числе древесины — очень сложный процесс, особенности протекания и закономерности которого обусловлены рядом физических явлений. Характер этих явлений различен при разных способах сушки. В соответствии с задачами настоящей рубрики сайта в дальнейшем рассматриваются закономерности лишь конвективной сушки древесины в газообразной среде.

В процессе сушки с поверхности высушиваемых древесных сортиментов испаряется влага. Одновременно происходит перемещение влаги изнутри их на поверхность. Необходимое для испарения влаги тепло передается древесине от окружающей среды посредством конвективного поверхностного теплообмена. Если среда имеет повышенную температуру, то древесина при сушке нагревается и происходит перемещение тепла по материалу вследствие теплопроводности. К основным физическим явлениям конвективной сушки, таким образом, относятся:

а) передача тепла от газообразной среды к поверхности высушиваемых сортиментов, т. е. теплообмен древесины со средой посредством конвекции;

б) перемещение тепла от поверхности внутрь сортиментов вследствие теплопроводности;

в) испарение влаги с поверхности высушиваемых сортиментов, т. е. влагообмен древесины со средой;

г) перемещение влаги по древесине от центра сортиментов к поверхности; это перемещение принято называть влагопереносом.

Из перечисленных явлений наиболее сложен и важен влагоперенос. На закономерности процесса сушки он оказывает наиболее существенное влияние.

Влагоперенос, т. е. движение влаги в древесине, происходит под действием трех основных движущих сил: перепада влажности, перепада температуры и перепада давления паровоздушной смеси в древесине.

Движение влаги под действием перепада влажности называется влагопроводностью. Интенсивность этого движения определяется по определенной формуле.

Направление перемещения влаги по объему сортимента зависит от направления градиента влажности. Влага всегда движется в сторону убывающей влажности.

Влагопроводность — явление сложное. Влага перемещается в древесине и направлении убывающей влажности как в виде пара за счет его диффузии по свободным полостям клеток, так и в виде жидкости за счет капиллярных сил, возникающих в микрокапиллярах клеточных стенок. Уравнение влагопроводности справедливо лишь в диапазоне гигроскопической влажности, т. е. ниже 30%. Если влажность по всему объем сортимента выше 30%, то, независимо от того, равномерно она распределен по нему или нет, перепад влажности не вызывает влагопереноса.

Особым случаем влагопереноса, связанного с перепадом влажности в древесине, является движение свободной влаги под действием сил капиллярного натяжения, появляющихся на границе соприкосновения клеток; содержащих и не содержащих свободную влагу. Капиллярное натяжение ничтожное в полостях клеток, становится весьма заметным при освобождении полостей и заглублении менисков жидкости в микрокапилляры стеной клеток. Это движение влаги, не имеющее решающего значения при сушке играет, однако, в отдельных случаях вспомогательную роль. На его математической формулировке (она довольно сложна) мы не останавливаемся.

Движение влаги в древесине под действием перепада температуры называется термовлагопроводностью. Интенсивность этого движения характеризуется определенной формулой.

При термовлагопроводности движение влаги всегда направлено в сторону понижающейся температуры. Влагопроводность и термовлагопроводность — это перемещение влаги носящее преимущественно диффузионный, молекулярный, характер.

В отличие от этого движение влаги под действием перепада давления паровоздушной смеси в древесине носит молярный характер, т. е. характер непрерывного направленного потока. Такое движение называют молярны влагопереносом.

Из трех рассмотренных разновидностей влагопереноса лучше всего изучена влагопроводность. Экспериментально установлены величины коэффициента влагопроводности в зависимости от различных факторов и построены диаграммы для определения этого коэффициента. На него оказывают влияние направление тока влаги относительно волокон, температура и порода древесины. Вдоль волокон коэффициент влагопроводности, при прочих равных условиях, в 15—20 раз больше, чем поперек. Повышение температуры вызы­вает его весьма существенное увеличение. Древесина твердых пород имеет пониженную влагопроводность по сравнению с древесиной мягких пород. У спелодревесных и ядровых пород влагопроводность заболони выше, чем спелой древесины и ядра.

Термовлагопроводность и молярный влагоперенос изучены значительно меньше. Коэффициенты, определяющие интенсивность этих разновидностей влагопереноса, сколько-нибудь подробно еще не исследованы.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

    Опубликовано: 05.12.2009   Просмотрено: 1,584 раз


      При строительстве дома/бани отдадите предпочтение?


       
    Загрузка ... Загрузка ...
?php get_sidebar_right(); ?