Диссертация

Содержание:
1. Введение
2. Направление исследований
3. Анализ существующих методов
4. Физическое обоснование вакуумно-высокочастотного метода
5. Влияние различных параметров на скорость сушки
6. Функциональная схема управления
7. Схема управления
8. Список используемой литературы

Влияние давления среды на скорость сушки.

С понижением давления среды интенсифицируются внешний влагообмен в связи с увеличением коэффициента диффузии и внутренний влагоперенос в результате возникновения избыточного давления в древесине.

Установлено также, что в области низкого вакуума существенно повышается скорость продвижения влаги в древесине. При снижении давления от атмосферного до 8кПа эта скорость увеличивается в 4,68 раза.

Давление воздуха, 103Па	100	64	31,9	16	8,2
Коэффициент циркуляции, 10-5см/с	1	1,08	1,58	2,18	4,68

Наиболее приемлемым для вакуумно-высокочастотной сушки является интервал давлений 5,3*10³–10,6*10³Па по следующим соображениям:

1.Интенсивность сушки в этом интервале в 2 раза выше, чем при атмосферном давлении.

2.Давление 5,3*10³Па может быть достигнуто недорогим вакуумным насосом.

3.Конструирование корпуса установки больших размеров возможно из стали обычных марок.

4.Диэлектрическая проницаемость сухой древесины приближается к диэлектрической проницаемости воздуха, поэтому в конце сушки при давлении ниже 5,3*10³Па может возникнуть электрическая дуга.

При пониженном давлении температура кипения воды снижается, таким образом, достаточно поддерживать температуру поверхности материала на уровне температуры кипения воды при соответствующем давлении (33 – 46 °С), чтобы создать высокоинтенсивный процесс внутреннего влагопереноса и внешнего влагообмена и не подвергать древесину опасным воздействиям.

5,3*10³ Па          –       33°С

10,6*10³ Па        –       46°С

Влияние частоты электромагнитного поля на скорость сушки.

Древесина в абсолютно сухом состоянии относится к неоднородным полярным диэлектрикам, или поляризационно–релаксационным системам; влажная древесина ближе к полупроводникам. Удельная проводимость древесины изменяется в интервале от 10^-5 до 10^-16 Ом/см. Характер проводимости – ионный. Влага, входящая в состав древесины, взаимодействует с химическими веществами и образует водные их растворы – электролиты.

Рис. 5. Поляризация диэлектрика.

Если диэлектрик поместить в электрическое поле, свободные электроны и ионы вещества будут перемещаться от одного электрода к другому, образуя ток проводимости. Связанные электрические заряды под действием электрического поля имеют возможность перемещаться только в ограниченных пределах. Этот процесс называется поляризацией (см. рис. 5). Для характеристики диэлектрика в переменном электрическом поле необходимо знать время смещения или ориентации его частиц под действием электрического поля – время релаксации τ, которое определяет и время установления поляризации.

Время релаксации зависит от размеров молекул и вязкости вещества, а также определяется характером теплового движения частиц диэлектрика:

, где

η – вязкость Па*с;

r – Радиус молекулы, м;

v – Объем молекулы, м³;

k – Постоянная Больцмана, равная 1,38*10^-23Дж/К;

T – Абсолютная температура, К.

Для воды τ=1,5*10^-11с, а для древесинного вещества τ=2*10^-6с.

Диэлектрическая проницаемость ε’ древесины при повышении частоты f сначала остаётся неизменной, но начиная с некоторой частоты f_к, когда поляризация уже не успевает полностью установиться за один полупериод, ε’ снижается. Величина f_к, Гц может быть приближённо определена:

.

f_{k воды}=3,3*10¹⁰Гц,

f_{k дерева}=25 КГц.

Таким образом, зная f_{kдерева} и  f_kводы можно регулировать скорость процессов,проходящих в древесине во время сушки.

По мере распространения электромагнитных волн от границы штабеля в его глубь, количество энергии, выделяемое в пиломатериале, уменьшается по экспоненциальному закону (e^-2αZ), где α – постоянная затухания материала. Следовательно зоны материала, расположенные ближе к излучателю, получают большее кол-во энергии, а значит и сильнее нагреваются. Однако для высококачественной сушки древесины необходимо иметь как можно более равномерное температурно-влажностное поле во всем объеме штабеля. Показатель затухания электромагнитной энергии является сложной функцией, зависящей в основном от содержания влаги, температуры, плотности древесины и направления вектора напряженности электрического поля. Для диэлектрика с малыми потерями (tg δ≤1) величина α приближенно определяется из выражения:

где λ₀ - длина волны (при заданной частоте излучения) в свободном пространстве;

ε₀ - относительная диэлектрическая проницаемость;

tgδ - коэффициент диэлектрических потерь.

 Как видно из выражения (1), α об­ратно пропорциональна λ₀. Поэтому с увеличением частоты излучения глубина проникновения в материал электромагнитной энергии умень­шается. При этом изменение темпе­ратуры (град./с) в направлении распространения электромагнитных волн выражается в виде:

где Р - мощность, поглощаемая материалом;

с - удельная теплоемкость материала;

ρ - плотность материала.

Чтобы обеспечить требуемую равномерность температурного поля, величина α в штабеле пиломатериалов не должна превышать 2 дБ. При одностороннем облучении на частоте 460 МГц такому условию удовле­творяет штабель шириной не более 500 мм, на частоте 915 МГц - 380 мм, а на частоте 2450 МГц - 110 мм. При двустороннем облучении ширину штабеля можно увеличить в 2 раза и более.

Вверх | Главная | Диссертация | Библиотека | Ссылки | Написать Мне |