Розділ «3. ЗАКОНОМІРНОСТІ СУШІННЯ КРУГЛИХ СОРТИМЕНТІВ»

Таблиця 3.1. Значення інтервалів варіювання досліджуваних факторів

Розрахунок коефіцієнтів регресії проведено за відомим виразами [125]. Отримані рівняння математичних моделей у нормалізованих величинах для сортиментів різних діаметрів мають вигляд: для сортиментів діаметром 14 см

5Л = 2,88+1,93х1 -0,01х2 -0,73х3 + 0,76х1 х2 -0,64х1 х3 -0,02х2х3, (3.24)

<тв1 = - 1,36 - 16 ,3х1 + 4,06 х2 - 4,42 х3 - 4,53 х1 х2 + 5,22 х1 х3 , (3.25)

для сортиментів діаметром 28 см

<х;2 = 4,66 + 8,64х - 1,64х2 + 1,58х3 + 1,63х1х2 - 2,57х1х3 + 0,003х2х3, (3.26)

д-^ = -2,93-30х1 +24,23х2 -8,04х3 -20,6х1 х2 + 3,9х1 х3 -8,75х2х3. (3.27)

Порівнюючи результати імітаційного моделювання з отриманими рівняннями можна зробити висновок про їх тотожність. Наприклад, протилежний характер впливу відстані (х1) від центру сортименту до точки напруження, на величини ав та аг показаний на рис. 3.9 збігається з характером цих залежностей в рівняннях (3.25-3.28). Вплив вологості поверхні ¥ц сортименту на величину ав, проілюстровано на рис. 3.10, також має протилежний характер і збільшується у разі збільшення радіуса сортименту. Більший вплив факторів (х1, х2, х3) на тангенціальні напруження ад, показаний на рис. 3.9 та 3.10, ніж на радіальні аг, також відображається у великих коефіцієнтах при цих факторах для од в рівняннях (3.25-3.28).

Отримані залежності дозволяють якісно і кількісно оцінити внесок кожного фактора і їх парних взаємодій у розвиток сушильних напружень в круглих сортиментах. Вони також можуть бути використані під час розробки оптимальних режимів сушіння круглих сортиментів та систем управління технологічним процесом сушіння деревини різних порід і розмірів.

Використовуючи рівняння (3.21), результати вимірювання всихання деревини сосни та розрахунку коефіцієнтів всихання, імітаційного моделювання процесу сушіння були розраховані безпечні перепади вологості за перетином круглих сортиментів. На рис. 3.11 наведено результати розрахунку - значення поверхневої вологості, Ж„ %, та перепаду вологості за перетином - АЖ, %, за якого виникаючи внутрішні напруження не перевищують межу міцності на розтяг поперек волокон.

Рис. 3.11. Результати розрахунку перепаду вологості за перетином сортименту діаметром 14 см від початкової вологості Wn=30 % до кінцевої Wk= 17 %

Отже, якщо проводити процес сушіння не збільшуючи розрахований перепад вологості між центром та поверхнею сортименту, то виникаючі за таких умов внутрішні напруження не призведуть до утворення тріщин всихання. Для експериментальної перевірки розроблених моделей необхідним є проведення експериментальних досліджень круглих лісоматеріалів з поточним контролем вологості центру та поверхні матеріалу.

3.4. Експериментальні дослідження процесу сушіння круглих лісоматеріалів

Для проведення експериментальних досліджень кінетики сушіння круглих сортиментів, оперативного контролю та спостереження за зміною поточної вологості було розроблено та запатентовано спосіб та пристрій для її контролю [126, 163].

На початковому етапі сушіння поверхневий шар матеріалу досить швидко досягає рівноважної вологості і температура поверхневого шару приблизно дорівнюватиме температурі агента сушіння. Отже, вимірюючи А 1№ двома вологомірами: першим, встановленим на поверхні сортименту і другим, вмонтованим в центр сортименту, можна регулювати перепад вологості, тим самим забезпечуючи оптимізацію процесу з урахуванням напружень, що виникають при видаленні вологи з матеріалу.

На рис. 3.12 приведено блок схему розробленого методу контролю та регулювання процесу сушіння колод за допомогою неперервного контролювання вологості деревини на поверхні та в центрі сортименту [163].

Рис. 3.12. Блок схема методу контролю та регулювання процесу сушіння колод

До початку сушіння на колоді встановлюють електроди 1, 2 та 3. Електрод 1 підключають до входу вимірювальної схеми, виконаної у вигляді логарифмічного підсилювача А1. Електроди 2 і 3 почергово з'єднують через перемикач К1.1 із загальним дротом ("землею") вимірювальної схеми. При підключенні електрода 2 через перемикач К.1.1 до загального дроту ("землі"), на електроді 1 одержуємо електричні сигнали пропорційні вологості поверхневого шару лісоматеріалу. Аналогічно, підключивши електрод 3 до загального дроту схеми, одержуємо на електроді 1 електричні сигнали пропорційні вологості лісоматеріалу по перетину. Різницю сигналів використовуємо для керування режимом сушіння деревини. При перевищенні різниці вологості вище припустимої по технологічному режиму, зменшуємо температуру сушильного агента або збільшуємо його вологовміст.

Для автоматизації процесу сушіння допустиму різницю сигналів задають задатчиком Рзад. за показниками індикатора які підключені до мікроконтролера А2. Сигнали з виходу вимірювальної схеми А1 подають на вхід мікроконтролера, що видає сигнали керування на реле К1 для перемикання електродів 2 і 3 контактами К1.1 і сигнали керування на виконавчі механізми зволожувача та нагрівача сушильного агента сушарки. Корегування технологічного процесу сушіння шляхом зволоження лісоматеріалу чи припинення його нагрівання в процесі сушіння за допомогою пропонованого способу дозволить запобігти розтріскування деревини та вести технологічний процес максимально інтенсивно при високій якості сушіння.

Для практичної реалізації запропонованого методу сушіння колод було розроблено на базі сучасної мікропроцесорної техніки відповідний пристрій [126], який складається з наступних елементів (рис. 3.13): два кондуктометричних датчика вологості деревини, які мають електроди: Датчик 1, Датчик 2, "Земля"; підсилювачі 1 та 2, диференціальний підсилювач 3, модуль абсолютного значення сигналу 4, компаратор 5,