WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Костин Иван Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ТОНКОМЕРНОЙ МЯГКОЛИСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ПУТЕМ

ОБОСНОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ПРОПИТКИ

05.21.01 — Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Архангельск - 2011

Работа выполнена на кафедре технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С. М. Кирова Научные руководители: доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор Патякин Василии Иванович кандидат технических наук, доцент Земцовский Алексей Екимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Минаев Александр Николаевич Кандидат технических наук, доцент Рымашевский Вячеслав Ларгиевич

Ведущая организация Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Братский Государственный университет»

Защита диссертации состоится 22 декабря 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного Совета 212.008.01 в Северном (Арктическом) федеральном университете по адресу: 163002, Архангельск, набережная Северной Двины 17,, главный корпус, ауд. 1228.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «21» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета А.Е. Земцовский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из направлений развития лесной отрасли является комплексное и эффективное освоение каждого кубометра сырья путем внедрения наиболее эффективных процессов обработки древесины с целью получения конкурентоспособной продукции.

Повышение эффективности процессов обработки и вовлечение малоиспользуемой древесины приобретает большое значение, это требует поиска новых технических и технологических решений в области использования тонкомерной мягколиственной древесины (ТМЛД).

Под тонкомерной древесиной понимают древесину, диаметр которой не превышает 13 см (в верхнем торце от 4 до 13 см включительно). Основную массу тонкомерной древесины представляют молодая древесина рубок ухода и лесосечные отходы, главным образом хвойно-лиственных пород. Подсчитано, что в европейской части РФ ежегодно можно заготавливать 20 млн. м3 тонкомерной древесины от рубок ухода. Количество же лесосечных отходов, оставляемых на вырубках в виде недорубок и отходов лесозаготовок, которые также необходимо заготавливать, составляет значительно большую цифру — почти 100 млн. м3 древесины.

К мягколиственным породам деревьев относятся: осина, ольха, берёза, тополь, ива, липа.

Применение различных способов пропитки открывает широкую возможность для комплексного подхода использования древесного сырья.

Эффективная защита древесины от воздействия различных разрушающих факторов является – насыщение (пропитка) различными жидкостями, например, синтетическими и органическими полимерами. Применение новых технологических процессов с использованием тонкомерных лиственных пород и низкосортной древесины в ближайшее время создаст серьезную конкуренцию в значительной мере для хвойных пород.

Перспективной обработкой ТМЛД являются механические способы обезвоживания и пропитки материалов. Применение центробежного способа обезвоживания стало возможным только после того, как группой ученых во главе с заслуженным деятелям науки и техники Р.Ф., д.т.н. В.И.

Патякиным, к.т.н. В.И. Шаплыко, Э.П. Полесским было создано, конструктивное решение самобалансирующейся центрифуги, не имеющей аналогов в отечественной и зарубежной практике.

Цель работы. Повышение эффективности использования тонкомерной древесины путем обоснования технологии центробежного обезвоживания и пропитки.

Объекты исследований. Тонкомерная мягколиственная древесина основных лесорастительных пород – осина, ольха.

Предмет исследования. Процесс обезвоживания и пропитки ТМЛД.

Значимость для теории и практики. Разработанная и исследованная математическая модель обезвоживания и пропитки тонкомерной древесины мягколиственных пород, позволяющая прогнозировать основные показатели процесса, углубляет теорию движения жидкости в поровом пространстве древесины.

Созданная экспериментальная установка центробежного типа для обезвоживания и пропитки древесины различных пород, позволяет получать - закономерности распределения влаги по длине обезвоженного или пропитанного образца; закономерности обезвоживания, определяемые комплексным показателем – фактором обезвоживания, объединяющим размеры заготовки и угловую скорость вращения; закономерности пропитки – состав и количество применяемой жидкости, ее вязкость, фактор разделения и другие свойства. Конструктивные особенности экспериментальной установки позволяют осуществлять процесс обезвоживания и пропитки одновременно.

Модернизированная технология производства продукции из ТМЛД позволяет существенно повысить эффективность использования в условиях лесопромышленных предприятий, а также качество получаемой продукции.

На защиту выносятся следующие положения:

1. математическая модель обезвоживания и пропитки тонкомерной мягколиственной древесины.

2. закономерности распределения влаги по длине обезвоженного образца и закономерности влияния пропиточной жидкости на заготовку;

3. конструкция экспериментальной установки центробежного типа для обезвоживания и пропитки древесины различных пород.

4. модернизированная технология и состав производств продукции тонкомерной мягколиственной древесины различными пропитывающими жидкостями.

Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена: подтверждается адекватностью математической модели обезвоживания и пропитки, и проведением экспериментальных исследований в лабораторных условиях за счет хорошей сходимости экспериментальных и теоретических данных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались, и получили одобрения на заседаниях кафедры ТОЛК ПетрГУ и ТЛЗП СПбГЛТУ, на второй международной научнопрактической Интернет конференции «Леса России в ХХI веке» (СПб, 2010 г.) и конференциях профессорско-преподавательского состава ПетрГУ 2008-2011 и СПбГЛТУ в 2011 годах. Центробежная установка проверена на патентную чистоту, получен патент РФ № 106732 от 20.07.2011 года, а также получено положительное решение на способ для сушки древесины № 2011139653 от 30.09.2011 г.

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 8 печатных работ, а также имеется 2 статьи принятые к печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

Общий объем работы 141 с. Диссертационная работа содержит 40 рисунков, 35 таблиц (включая 22 таблицы приложений). Список литературы содержит 100 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цель и задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, обоснована научная новизна, отмечена значимость результатов исследований для теория и практики.

Первый раздел. Состояние вопроса и задачи исследования. Рассмотрено состояние использования процессов обезвоживания и пропитки тонкомерной мягколиственной древесины, дана характеристика проблемы рационального использования тонкомерной древесины, а также отходов лесозаготовок, по результатам анализа литературных источников сформулированы задачи исследования.

Одним из актуальных направлений развития лесной отрасли является создание новых технологических процессов обезвоживания и пропитки, а также возможного модифицирования с целью повышения ее качественных и потребительских свойств. Большое внимание сконцентрировано на решении важных вопросов, таких как разработка и внедрение новых технических и технологических решений повышающих эффективность процессов обработки древесин лиственных пород, за счет обезвоживания и пропитки.

Большой вклад в развитие науки, теоретические и практические исследования, эксперименты, технические и технологические задачи и процессы сушки, обезвоживания и пропитки внесли их работы отечественные ученые В.И. Патякин, П.С. Серговский, И.В. Кречетов, Н.А. Оснач, С.М.

Базаров, А.К. Редькин, Б.Н. Уголев, А.И Расев, В.И. Соколов, А.И Мигачев, В.И. Марков, В.А. Баженов, В.А. Шамаев, О.А. Куницкая, Б.С. Чудинов, В.П. Кожин и другие ученые МГУЛ, СПбГЛТУ, ВГЛТА, УГЛТУ, ПетрГУ, САФУ, БрГУ, ЦНИИМЭ и другие.

Анализ работ показал, что в настоящее время процессы обезвоживания и пропитки в полях центробежных сил считаются эффективными и экономически выгодными, что подтверждают работы отечественных ученых. Однако к настоящему времени не разработана модель движения жидкости в поровом пространстве древесины при центробежном обезвоживании и пропитке древесины мягколиственных пород.

На основании анализа сформулированы выводы и следующие задачи исследования:

провести теоретический анализ и экспериментальные исследования параметров и показателей тонкомерной мягколиственной древесины;

разработать модель движения жидкости в поровом пространстве древесины при центробежном обезвоживании и пропитке древесины мягколиственных пород;

экспериментальным путем проверить адекватность модели движения жидкости в поровом пространстве древесины мягколиственных пород;

исследовать процесс центробежного обезвоживания и пропитки тонкомерной мягколиственной древесины с жидкостями различными физико-механическими свойствами;

обосновать технологию и состав оборудования для эффективного использования тонкомерной мягколиственной древесины включения операции обезвоживания и пропитки.

Во втором разделе изложены теоретические основы физической механики древесины и гидродинамики древесных капилляров: движения жидкости в поровом пространстве древесины при центробежном обезвоживании и пропитке. Рассмотрена математическая модель движения жидкости в поровом пространстве ТМЛД, описана кинетика центробежной пропитки с целью ее придания физико-механических и потребительских свойств.

Рассматривая древесину как систему эквивалентных капилляров, определим количество влаги удаляемой из образца в единицу времени где - скорость обезвоживания капилляра;

– площадь фильтрации;

l – расстояние от оси вращения до центра мениска.

Количество влаги, остающееся в образце и определяющее текущее значение плотности древесины равно где На основании решения уравнения обезвоживания, предложенного В.И. Патякиным, при определенных допущениях с оценкой степени погрешности получено выражение Далее решение уравнения течения жидкости в капиллярах круглого сечения в стационарном поле получено значение максимальной скорости ни оси капилляра в виде Сравнивая выражения (5) и (6) видим, что они характеризуются одними и теми же параметрами и отличаются численным значением. Это дает основание в дальнейшем использовать уравнение (5) для составления уравнения снижения плотности древесины при обезвоживании.

Используя уравнения (2), (3), (5), а также имея в виду, что площадь живого сечения фильтрующего потока жидкости равна и выражая скорость изменения плотности, получим зависимость или где После интегрирования уравнения (9) и нахождения постоянных, получим уравнение На основании уравнения при t получено предельное значение плотности древесины при обезвоживании где - плотность древесины при гигроскопической влажности.

Кинетика центробежной пропитки ТМЛД. Построим решение задачи заполнения жидкостью капилляра, расположенного перпендикулярно направлению действия центробежных сил. Во вращающейся камере с пропиточным составом внешнее центробежное давление определяется зависимостью предложенной В.И. Патякиным где В дальнейшем примем При пуазейлевском законе заполнения кругового капилляра скорости пропитки будет равна где максимальная скорость оси капилляра; ее можно определить из интегрального уравнения скорости где динамическая вязкость жидкости; радиус капилляра.

С целью уточнения задачи, а также предполагая преимущественно свободный выход воздуха в процессе пропитки, и пренебрегаем влиянием давления защемленного воздуха будем строить решение в форме степенного закона.

Учитывая это, а также исходя из уравнения (16) получаем следующее уравнение из которого показатель степени будет равен а постоянная Тогда выражение для максимальной скорости заполнения капилляра примет следующий вид:

При этом пуазейлевский профиль скорости будет определяться уравнением Теперь произведем оценку параметров: время заполнения капилляра и скорость поперечной пропитки при фильтрационном законе движения жидкости в древесине.

При этом общее время пропитки и скорость фильтрационной пропитки в центробежном поле В третьем разделе изложена методика и оборудование экспериментальных исследований обезвоживания и пропитки.

Было проведено планирование эксперимента с целью оптимизация количества опытов, после проведения, которых можно получить достоверный результат и рекомендации для испытания в производственных условиях.

Отбор образцов для экспериментальных исследований проводился по следующей схеме: образцы изготовлены из свежесрубленной тонкомерной древесины мягколиственных пород вершин стволов деревьев диаметрами от 6 до 13 см в соответствии с ГОСТ 23827-79 «Сырье древесное тонкомерное. Технические условия» и ГОСТ 17462-84 «Продукция лесозаготовительной промышленности». В процессе раскряжевки заготовок был осуществлен поперечный, а также продольный и радиальный распилы сечений.

Испытуемые образцы согласно ГОСТ 17462-84 «Продукция лесозаготовительной промышленности» имели следующие размеры:

a – ширина; b – глубина; c – длина; №1. 25х25х300; №2. 35х35х300; №3.

45х45х300; №4. 60х60х300; №5. 80х80х300 мм Влажность заготовок перед центробежным обезвоживанием определялась весовым методом по ГОСТ 16588-71 а также с помощью прибора – электронного универсального влагомера марки МГ-4. Начальная влажность образцов составляла в пределах 75-95%. В настоящее время удаление влаги из древесины в подавляющем большинстве осуществляется путем испарения ее в сушильных камерах.

На предварительную сушку древесины в сушильных камерах затрачивается большое количество тепловой энергии при большой длительности процесса, что экономически невыгодно. Решение проблемы снижения энергоемкости и трудозатрат предварительной сушки древесины возможно с использованием метода обезвоживания в центробежном поле. Основными факторами, влияющими на процесс обезвоживания заготовок образцов, являются следующие;

а) управляемые факторы: радиус вращения контейнера с исследуемыми образцами; время вращения контейнера центрифуги; число оборотов ротора центрифуги;

б) неуправляемые (контролируемые) факторы: порода древесины; начальная влажность образцов;

Метод центробежного обезвоживания основан на вытеснении смачивающей жидкости из образца в поле центробежных сил.

Капиллярное равновесие обеспечивается равенством капиллярного ность жидкости; n – частота вращения ротора центрифуги; R – средний радиус вращения; h – высота жидкости в образце.

Выходными параметрами, характеризующими процесс обезвоживания, являются: конечная влажность исследуемых образцов; конечная плотность исследуемых образцов;

Учитывая, конструктивные особенности установки, пропитывающая жидкость будет распределяться следующим образом, как показано на рис.

2. Пропитка производилась встречно-центробежным или обратным способом, который нашел в практике большее признание. При этом способе пропитки в центробежное поле помещается пропиточная емкость с пропитывающей жидкостью. В него загружают материал и начинают вращение, в результате чего создается гидростатическое давление. Под действием этого давления пропитывающая жидкость движется по капиллярам навстречу жидкости, удаляемой из него под действием центробежных сил.

Вследствие градиента давления происходит встречное движение, т. е. вытеснение жидкости из капилляра и заполнение его пропитывающей жидкостью.

Глубина проникновения и концентрация пропиточной жидкости зависит от способа и цикла времени пропитки, состава пропиточного реагента, от породы древесины и ее начальной влажности.

Рис. 2. Схема обратного способа пропитки древесины:

1 – капилляр; 2 – емкость с пропитывающим составом; 3 – пропитывающая жидкость; 4 – древесина (образец); 5 – центрифуга; Fцп, Fцо – центробежная сила пропитки и обезвоживания; – угловая скорость вращения; xо, xк – координаты заполнения камеры пропиточной жидкостью.

Для исследований процесса обезвоживания и пропитки древесины использовалась лабораторная установка, на которую получен патент РФ № 106732.

Предварительно перед началом процесса пропитки испытуемые образцы обезвоживались центробежной установкой. Согласно ГОСТ 20022. – 93 «Защита древесины. Способы пропитки» предпропиточная влажность заготовок (образцов) из древесины различных пород в зависимости от способа пропитки должна составлять Wпр.п.=25-60%. Процесс пропитки древесины характеризуется следующими параметрами:

а) контролируемые факторы: порода древесины; предпропиточная влажность древесины; температура древесины; вязкость пропитывающего состава;

б) управляемые факторы: число оборотов ротора центрифуги; время вращения ротора центрифуги; радиус вращения контейнера с образцом; геометрические размеры образцов;

в) выходные параметры: конечная плотность древесины; общее количество поглощенного вещества.

При вращении внутреннего барабана (кассеты) центрифуги и находящейся в древесины (образцы) возникает центробежная сила. Величина центробежной силы, действующей на вращающееся тело массой m и весом где С — в Н; w— Rn/30 — окружная скорость в м/с; R—внутренний радиус барабана в м; g — ускорение свободного падения в м/c2; n — частота вращения барабана в об/мин. При вращении тела весом G=1 Н, С=n2R/900.

Одним из основных критериев оценки эффективности работы центрифуги является фактор разделения где w = n/30 — угловая скорость барабана.

Фактор разделения показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования.

Конструктивные особенности установки позволяют одновременно осуществлять процесс обезвоживания и пропитки.

Описание конструкции установки центробежного типа. Центрифуга полуавтоматизированная представляет собой скоростную машину периодического действия с приводом от индивидуального электродвигателя.

Корпус центрифуги представляет собой тонкостенную конструкцию цилиндрической формы, закрепленную на жесткой платформе - раме.

Верхняя часть корпуса установки - съемная, крепится к корпусу винтами, имеет загрузочное отверстие и углубление для фиксации крышки от горизонтального перемещения в закрытом положении.

Панель электроприборов и управления смонтированы на корпусе центрифуги и защищены коробом.

В основе конструкции центрифуги лежит привод, в состав которого входят, фланцевый электродвигатель, две полумуфты, соединяющие вал электродвигателя с валом привода внутреннего барабан, одна из которых центробежная разгонная фрикционная муфта с дисковой тормозной накладкой, противовес, подшипниковый узел и поликлиновой ремень. На расположенном вертикальном валу привода закрепляется специальная внутренняя кассета (барабан) из нержавеющей стали, являющийся основным рабочим органом центрифуги, крепится при помощи комплекта гаек на вертикальном валу привода.

Для предупреждения доступа к вращающемуся барабану корпус центрифуги в верхней части оборудован закрепленной в кронштейне подпружиненной крышкой. Открывание крышки при остановленной центрифуге осуществляется вручную ее горизонтальным перемещением по часовой стрелке.

В конструкции применен частотный преобразователь, который позволяет обеспечить плавный разгон и торможение внутреннего барабана (кассета с заготовками) центрифуги, снизить расход электроэнергии, а также обеспечивает возможность подключения центрифуги к однофазной сети 220 В.

В целях обеспечения безопасной эксплуатации на центрифуге предусмотрены следующие блокирующие устройства:

предусмотрено дополнительное блокирующее устройство – тормоз;

исключающее включение двигателя при открытой крышке корпуса;

препятствующие открыванию крышки при вращающемся барабане;

отключающие электродвигатель в случае неравномерной загрузки;

Принцип действия работы центрифуги. Центробежная установка предназначена для удаления влаги из древесины различных пород и ее пропитки различными пропитывающими реагентами. Основным источником возникновения центробежных сил является вращающий ротор (внутренний барабан). При вращении внутреннего барабана (кассеты) и находящихся в нем заготовок древесины, возникает центробежная сила, которая способствует удалению одной жидкости (влаги) и поглощению другой жидкости (пропиточной).

Технические характеристики установки - центрифуги: Габаритные размеры (длина-ширина-высота), мм: 1035х840х1030; Масса установки, кг: 345;

Номинальная мощность, кВт: 2.7; Загрузочная масса, кг: 20-25; Частота вращения, об/мин: 1500; Вид управления: полуавтоматический; Фактор разделения, Fr: 800 – 1000; Напряжение электросети, В(50Гц): 220/380;

Удельный расход электроэнергии, кВт. ч/кг: 0.07 Время цикла работы, мин: 1 – 10; Время разгона оборотов центрифуги, мин: 0.2 – 1.5; Остаточная влажность после обезвоживания, %: 15 – 47.

Рис. 3. Центробежная установка (патент № 106732) - 1. основание - плита;

2 – ротор; 3 – барабан; 4 – электродвигатель; 5 - корпус установки; 6 - резервуар для отвода жидкости; 7 - патрубок отвода жидкости В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований центробежного обезвоживания и пропитки древесины.

В результате экспериментальных исследований образцов (заготовок) определены основные параметры и показатели, характеризующие и влияющие на весь процесс (до, вовремя и после) обезвоживания:

а). Размерность образцов (мм) б). Порода древесины: 1. лиственные – осина, береза; 2. хвойные – сосна в). Вес образцов (Q,кг): 1. до обезвоживания; 2. после обезвоживания г). Влажность (W,%): 1. Начальная; 2. конечная д). Время процесса обезвоживания (t,мин): 1. три; 2. шесть; 3. от двух до шести;

е). Скорость вращения барабана (об/мин); 1. 500; 2. 1000; 3. 1500 ;

з). Фактор обезвоживания Fо = R=const, где – угловая скорость вращения; R – радиус вращения;

Чем больше Fо для одной и той же породы, тем больше интенсивность процесса обезвоживания и тем быстрее плотность приближается к предельному значению. При этом время достижения конечной плотности зависит от породы: для лиственных пород t=200-480 с., для хвойных t=360-900 с. Разность во времени достижения конечного значения плотности у хвойных и лиственных пород объясняется анатомическими особенностями строения их водопроводящих путей.

Таблица 1 – Результаты центробежного обезвоживания образцов древесины различных пород с радиусом вращения 0,3 м.

Состояние перед обезвоживанием Примечание: 1) во втором столбце таблицы цифры означают соответственно: 1, 2, 3 – свежесрубленное состояние; 4 – хранение в воде; 5 – длительное хранение. 2) размеры заготовок: длина от 0,3 до 0,65 м :ширина и глубина 1. ; 2. 35х35; 3. 45х45; 4.

60х60; 5. 80х80 мм.

Данные табл. 1 показывают, что при одних и тех же значениях R у лиственных пород абсолютное снижение 14-15%, а у хвойных 17-30%. Это объясняется структурными особенностями водопроводящих путей. Вследствие этого извилистость пор различна у хвойных и лиственных пород.

Поэтому при достижении оптимальной скорости вращения заготовок влага из лиственных пород удаляется значительно быстрее. У хвойных время обезвоживания в несколько раз больше, так как гидродинамическое сопротивление выше, а также свойственны особые анатомические свойства этих пород. Величина конечной плотности для хвойных пород ниже, а абсолютная величина снижения плотности выше. Объясняется это большей объемной пористостью древесины хвойных пород.

Учитывая, конструктивные особенности установки размеры образцов сделаны в соответствии с размерами внутреннего барабана (съемной кассеты). Анатомические особенности и свойства древесины лиственных и хвойных пород в процессе обезвоживания показывают, что из осины и березы достаточно хорошо удаляется как свободная влага по сравнению с сосной. На примере одной размерности получены следующие показатели:

размерность - 45х45х300 мм; сосна и осина; время процесса обезвоживания 4 мин; скорость вращения 1000-1500 об/мин; количество заготовок шт/порода.

После обработки результатов имеем следующее:

а) осина 45х45х300 мм, 15 шт, время 4 минуты, конечная влажность Wk=17-23%, нет отклонений в форме заготовок;

б) сосна 45х45х300 мм, 15 шт, время 4 минуты, конечная влажность Wk=26-38%, нет отклонений в форме заготовок;

в) сосна 45х45х300 мм, 15 шт, время 6 минуты, конечная влажность Wk=23-29%, нет отклонений в форме заготовок;

В качестве пропиточного агента использовались следующие пропиточные жидкости: вода окрашенная, карбамидные смолы и состав из полимерных материалов. Данные жидкости были выбраны в соответствии из того, что: проникающая способность и скорость проникновения воды практически не отличается от водных растворов; карбамидные смолы (КС) широко известны, применяются как защитная жидкость в сферах производства и строительстве (шпалы, телеграфных столбов, деревянных опор и т. д.); состав из полимеров повышает физико-механические свойства, увеличивает срок и условия эксплуатации изделия.

Для удаления влаги и пропитки выше перечисленных жидкостей применялся метод парных образцов. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась в соответствии стандартными требованиями и методами.

Сопоставление рассматриваемого способа пропитки в центробежном поле со способом замачивания показывает его производственную эффективность: за одно и тоже время (5–20 мин) при центробежной пропитке образцы повысили свою массу примерно на 47,35 %, а при пропитке способом замачивания – только на 1,25-1,5 %, т. е. меньше почти в 50 раз.

Кроме того, рассматриваемый способ позволяет регулировать расход пропитывающего состава: масса образцов, пропитанных карбамидной смолой, с увеличением по массе на 38% после вращения (центрифугирования в установке без КС) уменьшилась на 14,3% вследствие удаления части карбамидной смолы из образцов после центрифугирования. Следовательно, в случае необходимости, часть лишней жидкости впитанной в образцы, может быть удалена из них путем вращения в центрифуге.

Известно, что методы пропитки древесины предусматривают введение в древесину различных полимерных модификаторов, что можно осуществить в результате центробежного способа пропитки. Отсюда, качественные показатели пропитанной древесины в существенной степени будут определяться такими параметрами как глубина пропитки, количеством введенного вещества и технологией пропитки влажной древесины.

Для пропитки древесины карбамидной смолой КС-1, карбамидоформальдегиная смола КФ-МТ-15 (ТУ 6-06-12-88), и фенолоспиртами (ФС) использовались образцы размером (мм) 25х25х300, 35х35х300, 45х45х300, 60х60х300, которые предварительно обезвоживались на центрифугеустановке. Результаты исследований приведены в табл. 2 и 3.

Экспериментальные исследования физико-механических свойств пропитанной ТМЛД показателя водопоглощаемости пропитанной древесины очень важен, так как пропитанная древесина может эксплуатироваться в условиях с высокой влажностью и влагой, снижение которого сможет повысить прочность образца. В результате проведенных исследований и обработки опытных данных составлено уравнение где - водопоглощение пропитанной древесины, %; – содержание карбамидной смолы, %.

Таблица 2. Интенсивность центробежной пропитки образцов древесины размеров №1 - 25х25х300 мм и №3 - 45х45х300 мм, с радиусом вращения 0,3 м Примечание: № у породы древесины указывает на испытуемый образец определенного размера: №1. 25х25х300 мм и №3. 45х45х300 мм.

Таблица 3. Физико-механические свойства пропитанной древесины Показатель Значение показателей физико-механических свойств древесины генциальное,% волокон, Н/см Примечание: согласно ГОСТ приведены показатели древесины сосны, в качестве сравнения с полученными экспериментальными показателями с древесиной осины.

Пропитка древесины карбамидными смолами значительно улучшает ряд физико-механических свойств. Натуральная древесина осины имеет невысокий предел прочности при сжатии поперек волокон, причем, различные в тангенциальном и радиальном направлениях, так же как и другие породы. Исследования других механических свойств показали, что пропитанная древесина значительно прочнее древесины твердых лиственных пород.

Пятый раздел Технологический процесс обработки тонкомерной мягколиственной древесины (ТМЛД), методику обоснования технологических параметров и параметров оборудования.

Предлагаемый технологический процесс обработки ТМЛД включает в себя следующие операции: 1. выбор сырья – ТМЛД основных пород; 2.

подготовка сырья – окорка, распиловка на заготовки длиной 0,3-0,6 м, подсортировка по диаметру на типоразмеры; 3. центробежное обезвоживание до предпропиточной влажности древесины, центробежная пропитка карбамидной смолой или иной пропиточной жидкостью или одновременный процесс обезвоживания и пропитки; 4. формирование из заготовок путем проталкивания заготовок через направляющую в форму с одновременным уплотнением пропитанной древесины; 5. закрепление приданной формы путем подсушки до влажности 10-15% в центрифугах или сушильных камерах вместе с кассетами прессформы и получение готовой продукции.

В условиях лесопромышленного склада сырье по рекомендуемой схеме подготавливается в цехе для выработки балансов и поступает в виде окоренных заготовок длиной до 0,3-0,6 м, распиливается на заготовки, подсортировывается по диаметру на типоразмера. Маршрутная технология обработки следующая. Заготовки из запаса по продольному транспортеру подаются на торцовочный станок и распиливаются на заготовки нужного типоразмера. Полученные заготовки по транспортеру поступают в контейнеры, которые с помощью тельфера подают к прессам. Заготовки из контейнеров укладывают в загрузочную матрицу и подвижной плитой пресса проталкивают в прессформы, которая находится под загрузочной матрицей. Затем подвижная плита перемещается в верхнее положение, заполненная кассета снимается со стола пресса, укладывается в другой контейнер, а на ее место подается порожняя форма-кассета и цикл повторяется, в состав оборудования входят четыре пресса. Каждый из которых имеет параметры прессформы для определенного типоразмера выпускаемой продукции. Контейнер с заполненными кассетами тельфером переносят в центрифугу или сушильную камеру, где изделия в закрепощенном состоянии проходят сушку до влажности 10-15%. Из сушильной камеры кассеты подаются на упаковочный стол и после разгрузки снова предаются к прессам.

Готовые изделия после упаковки складываются в пакет, и транспортируются погрузчиком фронтального типа на склад хранения продукции.

Обоснованию технологических параметров и параметров оборудования подлежат следующие: 1. Параметры типоразмеров; 2. Длины заготовок в каждом типоразмере; 3. Параметры пресса и прессформы; 4. Параметры центробежной пропитки и обезвоживания; 5. Показатели производительности;

Разработанная В.И. Патякиным и В.Ф. Петровцом технология изготовления торцевой шашки методом прессования имела большой успех и получила высокую оценку на выставке в Ганновере. Существенным недостатком технологии является плохие показатели водостойкости и влагостойкости готовой продукции. При попадании на поверхность изделия (продукции) и в его состав воды или иной жидкости, разрушающей свойства древесины происходит процесс разбухания. Вследствие этого недостатка в технологию изготовления торцевой шашки вводится новая операция – центробежная пропитка или центробежное обезвоживание и пропитка одновременно.

Проведенные исследования показали, что пропитанная древесина пригодна для замены в промышленности древесины твердых лиственных пород, таких как дуб, ясень, бук, клен и другие. Применение новых технологических процессов с использованием лиственных пород, в ближайшее время, создаст серьезную конкуренцию в значительной мере для твердолиственных и хвойных пород древесины.

Основные выводы и рекомендации:

1. Математическая модель движения жидкости позволяет определять предельные значения плотности древесины при обезвоживании, подтверждает кинетику пропитки ТМЛД перпендикулярно направлению действия центробежных сил; сокращает оценку допущения степени погрешности при решении задач.

2. С помощью математической модели получены уравнения общего времени пропитки и уравнение фильтрационной пропитки в центробежном поле с учетом фактора разделения.

3. Предложенная методика подтверждает, закономерность распределения влаги по длине обезвоженного образца характеризуется показателями:

фактором обезвоживания, установленными управляемыми и неуправляемыми факторами и техническими показателями оборудования.

4. Конструктивные особенности установки – широкий диапазон размерностей заготовок-образцов, универсальность, простота, надежность, возможность сочетания процессов обезвоживания и пропитки одновременно, регулирование количества пропитывающей жидкости и достижение максимальной глубины пропитки путем варьирования показателей времени и скорости вращения, позволяют рекомендовать ее для широкого использования на предприятиях ЛПК.

5. Сопоставление рассмотренного способа пропитки со способом замачивания показало производственную эффективность: за одно и тоже время (5-20 мин) при центробежной пропитке образцы повысили свою массу примерно на 47,35%, а при пропитке способом замачивания – только на 1,25-1,5%, т. е. меньше почти в 50 раз.

6. Физико-механические свойства естественной и пропитанной ТМЛД близки или превышают значения твердолиственных и хвойных пород.

7. В технологии изготовления торцевой шашки из ТМЛД необходимо использовать операцию центробежной пропитки с целью придания показателей водостойкости и влагостойкости, твердости, ударной вязкости и др.

8. Разработанная методика и оборудование экспериментальных исследований позволяет устанавливать значения технологических параметров и показателей производительности процессов обезвоживания и пропитки.

Основные положения диссертации изложены в работах 1. Патякин В.И., Костин И.В. Методы исследования порового пространства структуры древесины.// Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Сборник докладов молодых ученых на ежегодной научной конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып. 193 СПб.; СПбГЛТА, 2010. (степень авторского участия 50%) 2. Костин И.В. Обезвоживание и пропитка с использованием центробежных сил.// Ученые записки Петрозаводский государственный университет: серия Естественные и технические науки: № 4, вып. 117 - Петрозаводск;

ПетрГУ, 2011.

3. Костин И.В. Некоторые проблемы образования и использования древесной коры в промышленности// Научный периодический журнал Братский государственный университет «Системы. Методы. Технологии»: вып №3[10] – Братск; БрГУ, 2011.

4. Патякин В.И., Костин И.В. Состояние и перспективы направления процесса обезвоживания.// Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ: вып. 8 – Петрозаводск; ПетрГУ, 2010 с. 110 – 113. (степень авторского участия 55%) 5. Костин И.В. Интенсификация технологических процессов обезвоживания древесины.// Леса Россиии в ХХI веке: Материалы второй международной научно-практической интернет-конференции Санкт-Петербургской лесотехнической академии имени С. М. Кирова; СПбГЛТА, 2009. – 252 с.

6. Костин И.В. Комплексное использование древесины и ее биомассы.// группа депонирования, Всероссийский институт научной и технической информации РАН и Миннауки России (ВИНИТИ), 2010.

7. Костин И.В. Состояние и перспективы использования древесной коры в промышленности// группа депонирования, Всероссийский институт научной и технической информации РАН и Миннауки России (ВИНИТИ), 2008.

8. Шегельман И.Р., Патякин В.И., Костин И.В. Интенсификация процессов сушки древесного сырья и коры / Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энергетике: материалы IX межд. науч.-техн.

конф. – Петрозаводск, 2010. – С. 73-74.(степень авторского участия 30%).

9. Шегельман И.Р., Васильев А.С., Костин И.В., Козельский И. В. Лаборатоная установка для обезвоживания древесины. Патент РФ на полезную модель № 106732 опубликован 20.07.2011 Бюл. № 20. (степень авторского участия не менее 65%).

Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д.212.008.01 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 163002, Архангельск, набережная Северной Двины 17 Северный (Арктический) федеральный университет.



Похожие работы:

«Исакова Анастасия Андреевна СОСТАВ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ЛЕКСИКО-СЕМАНТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ ДЕНДРОНИМЫ В ХУДОЖЕСТВЕННОМ ТЕКСТЕ НАЧАЛА XX ВЕКА (на материале поэзии Серебряного века) 10.02.01 – русский язык АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Курск 2011 1 Работа выполнена на кафедре теории и истории русского языка Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Брянский государственный университет имени...»

«Захарьян Семен Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ ИЗ ПРОМЫВНОЙ КИСЛОТЫ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОГО ПЕРРЕНАТА АММОНИЯ Специальность 05.16.02 — Металлургия черных, цветных и редких металлов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва — 2012 2 Работа выполнена в ТОО Kazakhmys Smelting (Казахмыс Смэлтинг), г. Балхаш, Республика Казахстан Научный руководитель : Доктор технических наук...»

«ИМБС Татьяна Игоревна ПОЛИСАХАРИДЫ И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ НЕКОТОРЫХ МАССОВЫХ ВИДОВ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ МОРЕЙ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ. СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВОДОРОСЛЕЙ. 02.00.10 биоорганическая химия Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Владивосток 2010 Диссертация выполнена в Тихоокеанском институте биоорганической химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток Научный руководитель : Звягинцева...»

«СИРОТКИНА Ирина Владимировна РЕПРЕЗЕНТАЦИЯ ФРАЗЕОСЕМАНТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПЕЧАЛЬ В РУССКОМ И АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКАХ: СТРУКТУРНЫЙ И СЕМАНТИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ Специальность 10.02.20 – Сравнительно-историческое, типологическое и сопоставительное языкознание АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата филологических наук Челябинск – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тобольская...»

«КИРИЛЛОВА Ольга Сергеевна АГАРИКОИДНЫЕ БАЗИДИОМИЦЕТЫ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА РУССКИЙ СЕВЕР (ВОЛОГОДСКАЯ ОБЛАСТЬ) Специальность 03.00.24 – микология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2007 Работа выполнена на кафедре микологии и альгологии Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Научный руководитель...»

«Петраков Олег Викторович ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ С ВЫСОКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТЬЮ РАБОЧЕГО СЛОЯ Специальность: 05.02.01 Материаловедение в машиностроении АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 Работа выполнена в Брянском государственном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кульбовский Иван Кузьмич Официальные...»

«ЧУДАКОВА Наиля Муллахметовна КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ НЕЖИВАЯ ПРИРОДА КАК ИСТОЧНИК МЕТАФОРИЧЕСКОЙ ЭКСПАНСИИ В ДИСКУРСЕ РОССИЙСКИХ СРЕДСТВ МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ (2000 – 2004 гг.) 10. 02. 01. – русский язык АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Екатеринбург – 2005 Работа выполнена в ГОУ ВПО Уральский государственный педагогический университет Научный руководитель : Заслуженный деятель науки РФ, доктор филологических наук, профессор...»

«Долгих Андрей Владимирович ФОРМИРОВАНИЕ ПЕДОЛИТОСЕДИМЕНТОВ И ПОЧВЕННО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДРЕВНИХ ГОРОДОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Лаборатории географии и эволюции почв Института географии Российской академии наук Научный руководитель : доктор географических наук Александровский...»

«АВЕРИН ЕВГЕНИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ОЛОВО-СУРЬМА ИЗ СЕРНОКИСЛОГО ЭЛЕКТРОЛИТА 05.17.03 – Технология электрохимических процессов и защита от коррозии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических процессов Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева. Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Харламов...»

«Вовченко Богдан Витальевич Церковь и государство в учении современной Русской православной церкви Специальность 23.00.01 – Теория политики, история и методология политической наук и Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре истории социально-политических учений факультета политологии МГУ им. М.В. Ломоносова. Научный руководитель : кандидат политических наук, доцент Ермашов Дмитрий Васильевич...»

«Давыдов Александр Александрович Численное моделирование задач газовой динамики на гибридных вычислительных системах 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Институте прикладной математики имени М.В. Келдыша Российской академии наук Научный руководитель : доктор физико-математических наук, Луцкий Александр Евгеньевич...»

«Рухленко Алексей Сергеевич Математическое моделирование процессов тромбообразования в интенсивных потоках крови Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Долгопрудный – 2013 Работа выполнена на кафедре физики живых систем Московского физико-технического института (государственного университета) Научный руководитель : доктор...»

«ТЕРЕХИН Александр Александрович МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТРЫВА ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ ОБТЕКАНИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ЧЕЛЯБИНСК – 2009 Работа выполнена на кафедре Двигатели летательных аппаратов Южно-Уральского государственного университета. доктор технических наук, доцент Научный руководитель :...»

«Федосов Михаил Юрьевич КАТАКОМБНЫЕ КУЛЬТУРЫ ДОНЕЦКО-ДОНО-ВОЛЖСКОГО РЕГИОНА (ПО МАТЕРИАЛАМ ПОГРЕБАЛЬНЫХ ПАМЯТНИКОВ) 07.00.06. – археология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Санкт-Петербург 2012 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградский государственный педагогический университет Научный руководитель – доктор исторических наук, профессор Кияшко Алексей...»

«Хусид Светлана Борисовна ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОДБОРА СОРТОВ ТЫКВЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ Специальность 03.01.05 – физиология и биохимия растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Краснодар – 2013 1 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет в 2006-2012 гг. Научный...»

«Кононов Дмитрий Евгеньевич РАЗВИТИЕ МИРОВОГО РЫНКА АГРОПРОМЫШЛЕННОГО СЫРЬЯ В КОНТЕКСТЕ ГЛОБАЛЬНОЙ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ ПРОБЛЕМЫ Специальность: 08.00.14 – Мировая экономика. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Краснодар 2012 1 Диссертация выполнена на кафедре мировой экономики ФГБОУ ВПО Кубанский государственный университет Научный руководитель : доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры мировой экономики и менеджмента...»

«ДЮЖОВА КРИСТИНА ВЛАДИМИРОВНА ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ АЗОВСКОГО БАССЕЙНА В ГОЛОЦЕНЕ ПО ДАННЫМ ПАЛИНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 25.00.28 – Океанология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Мурманск 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Южном научном центре Российской академии наук, г Ростов-на-Дону и Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте аридных зон Южного научного...»

«Ганеев Тимур Ирекович ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОЙ АМОРФНОЙ КАЛЬЦИЕВОЙ СОЛИ ГЛЮКОНОВОЙ КИСЛОТЫ И ЕЁ КОМБИНАЦИИ С АНТИОКСИДАНТНЫМ ПРЕПАРАТОМ НА ОБМЕН КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ДИХЛОРЭТАНОМ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ 03.01.04 – Биохимия 14.03.03 — Патологическая физиология Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Тюмень — 2012 Работа выполнена на кафедре биологической химии Государственного бюджетного образовательного учреждения...»

«Туфанов Игорь Евгеньевич МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОБЗОРНО-ПОИСКОВЫХ ЗАДАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГРУПП АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владивосток – 2014 Работа выполнена в научно-образовательном центре Подводная робототехника Института проблем морских технологий ДВО РАН и Дальневосточного федерального университета. Научный...»

«ВАРКОВА Светлана Анатольевна МОНИТОРИНГ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА И ПРАВОПРИМЕНИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКИ: ТЕОРЕТИКО-ПРАВОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Специальность 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве Москва – 2013 2 Диссертация выполнена и рекомендована к защите на кафедре теории государства и права Юридического факультета им. М.М. Сперанского Федерального государственного...»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.