Search

Відомо, що сушіння деревини є складним тепломасообмінним процесом. Зазначено, що процеси сушіння шпону, подрібненої деревини та пиломатеріалів досліджено у багатьох наукових публікаціях, навчальних посібниках, підручниках і монографіях, а конвективне сушіння профільних заготовок із масивної літератури є недостатньо вивченим, бо профільні заготовки (взуттєві колодки, профільні елементи столярно-будівельних і меблевих виробів та дров) мають змінний поперечний перетин, який змінюється також і по довжині заготовок. Розглянуто процес сушіння деревини, зокрема і профільних заготовок (дров) із масивної деревини, що складається з таких теплових технологічних операцій: початкове нагрівання, пропарювання і сушіння, а проміжкові тепловологооброблення і кондиціонування в процесах сушіння дров не враховують. Досліджено закономірності зовнішнього і внутрішнього переміщення тепла і вологи в процесах нагрівання і сушіння деревини, внаслідок чого отримано основне рівняння кінетики процесу сушіння, яке встановлює взаємозв'язок між теплообміном і вологообміном у вигляді відношення кількості витраченої теплоти на нагрівання деревини і випаровування вологи та швидкості сушіння. Використано диференційне рівняння конвективної дифузії разом з рівнянням масовіддачі стаціонарного процесу перенесення вологи за рахунокрізниці концентрації дифузійної речовини (у цьому випадку – вологи) та рівнянням першого закону Фіка, що дало змогу вивести значення масообмінних критеріїв Нуссельта, Фур'є, Пекле і Прандтля. Визначено, що необхідною передумовою подібності процесів масовіддачі є дотримання аеродинамічної подібності, яку описують критеріями Рейнольда і Фруда. Синтезовано, на основі описаного вище, фізико-математичну модель процесу сушіння у вигляді залежностей між критерієм Нуссельта та критеріями Фур'є, Рейнольда та геометричної подібності. Отриманою залежністю можна описувати всі теплові технологічні операції процесу сушіння.

Розглянуто питання впливу на процеси зволоження і сушіння деревини хімічного та фізико-хімічного зв'язку вологи з деревиною. Виявлено, що найбільш складніші фізико-хімічні явища відбуваються з деревиною в разі зміни її початкової вологості, а подальше насичення стінок капілярів деревних стінок водою приводить до утворення зв'язаної вологи. Деревина має складний хімічний вміст і будову, а вода – специфічну структуру. У процесі взаємодії змінюються властивості обох компонентів: деревинна речовина переходить від склоподібного в колоїдний стан, а вода з вільного стану у зв'язаний. Окрім цього до зв'язаної вологи в колоїдних матеріалах не можна застосовувати закони капілярних явищ, гідростатики і гідродинаміки тому, що вона знаходиться в адсорбційному зв'язку з деревиною. Процес зв'язування вологи (рідини) з колоїдним тілом на першій стадії є аналогічним до змішуванням двох рідин з різною молекулярною вагою. Під час поглинання рідини колоїдним тілом виділяється деяка кількість тепла (теплота набухання) аналогічно до виділення тепла під час розчинення спирту чи сірчаної кислоти у воді. Користуючись законом збереження енергії і маси речовин, можна встановити взаємозв'язок середніх інтегральних значень вологовмісту і температури з інтенсивністю тепло- і масообміну, а відповідно – і зі швидкістю сушіння у вигляді балансу тепла.Згідно із законом збереження енергії, все тепло, яке підводиться до тіла, дорівнює теплу, яке йде на випаровування вологи і тому, що йде на нагрівання тіла. Видалення зв'язаної вологості відбувається в період заповільнення швидкості сушіння. Інтенсивність сушіння та інтенсивність теплообміну з протягом часу безперервно зменшується. Зміна інтенсивності сушіння відбувається за складною закономірністю, яка визначається формою зв'язку вологи з матеріалом і механізмом переміщення тепла і вологивсередині матеріалу. Виведено основне рішення кінетики – швидкість процесу сушіння зв'язаної вологи, яке можна використовувати для будь-яких деревних матеріалів і будь-якого способу сушіння. Вирішення питання впливу на технологічні процеси форм зв'язку вологи з деревиною залежить від двох аспектів: складності хімічної будови деревинної речовини та складних унікальних властивостей води, що є у деревині.