Учреждение образования«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯОБРАБОТКА

И ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ

Программа, методические указанияи контрольные задания для студентов

заочной формы обучения спец. 1-46 01 02«Технология деревообрабатывающих производств»

Минск 2006

2

УДК 674. 049+674.048(073)ББК 37.130.3я7

Г 46

Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета

СоставительВ. Б. Снопков

Рецензентпрофессор кафедры энергосбережения, гидравлики и теплотехники

БГТУ, доктор технических наук В. Б. Кунтыш

По тематическому плану изданий учебно-методической литературы университета на 2006 год. Поз. 129.

Для студентов заочной формы обучения спец. 1-46 01 02 «Технология деревообрабатывающих производств».

© УО «Белорусский государственныйтехнологический университет», 2006

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью дисциплины «Гидротермическая обработка и защита дре-весины» является подготовка инженеров-технологов специальности1-46 01 02 «Технология деревообрабатывающих производств» в области организации и проведения процессов тепловой обработки, сушки и пропитки древесины, которые используются в деревообрабатывающей промышленности и направлены на придание древесине необходимых технологических и эксплуатационных свойств.

Задачи дисциплины – изучение теории процессов гидротермической обработки и защиты древесины, современных способов и технологий проведения тепловой обработки, сушки и пропитки древесины, устройства и принципа действия нагревательных сушильных и пропиточных установок, их эксплуатации и проектирования.

В результате изучения дисциплины «Гидротермическая обработка и защита древесины» специалист должен:

─ иметь представление об особенностях взаимодействия воды с древесиной, влиянии влаги на физические, механические и эксплуатационные свойства древесины, об основных физических закономерностях процессов нагревания, сушки и пропитки древесины;

─ знать свойства и параметры агентов гидротермической обработки (воды, пара, воздуха, топочного газа), закономерности изменения их состояния, методы и средства защиты древесины от воздействия окружающей среды, технологию и оборудование производственных процессов тепловой обработки, сушки и пропитки древесины;

─ владеть методами установления режимов и расчета продолжительности процессов тепловой обработки, сушки и пропитки древесины, способами регулирования работы нагревательных, сушильных и пропиточных устройств в соответствии с выбранными режимами, методами оценки результатов гидротермической обработки древесины и определения показателей ее качества;

─ уметь использовать контрольно-измерительную аппаратуру для установления параметров агентов гидротермической обработки и показателей качества древесины, стандартные режимы гидротермической обработки для достижения требуемых свойств

4

древесины;─ иметь опыт оценки результатов гидротермической

обработки древесины и установления показателей ее качества, определения параметров агентов гидротермической обработки и свойств обработанной древесины.

5

Дисциплина «Гидротермическая обработка и защита древесины» опирается на знания, полученные студентами при изучении специальных дисциплин – «Древесиноведения с основами лесного товароведения», «Основ строительства», а также общенаучных и общепрофессиональных – «Теплотехники», «Деталей машин», «Технологии конструкционных материалов».

Гидротермическая обработка древесины является первым из основных технологических этапов в производственном цикле деревообрабатывающих предприятий. Поэтому дисциплина предшествует и является основой для других технологических дисциплин (специальных и специализаций): «Технологии лесопильно-деревообрабаты-вающих производств», «Технологии клееных материалов и плит», «Технологии изделий из древесины», «Технологии производства мебели», «Технологии и конструкций строительных изделий из древесины», «Проектирования деревообрабатывающих предприятий с основами САПР».

На изучение дисциплины учебным планом специальности1-46 01 02 «Технология деревообрабатывающих производств» предусмотрены 204 ч, в т. ч. лекций – 14, практических занятий – 6, лабораторных занятий – 14, самостоятельной работы – 170 ч. По дисциплине студенты выполняют в 7-м семестре две контрольные работы, ав 8-м – курсовой проект. В качестве контрольных мероприятий предусмотрены зачет в 7-м семестре и экзамен в 8-м.

1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Задачи, стоящие перед лесной и деревообрабатывающей промышленностью Республики Беларусь в условиях государственной независимости и экономической реформы. Создание и внедрение новых ресурсосберегающих технологий и техники.

Предмет курса. Технологические цели процессов гидротермической обработки древесины (тепловой обработки, сушки, пропитки). Ее роль и значение как первого технологического этапа в производственном цикле деревообрабатывающих предприятий.

1.1. Среда и материал

Свойства обрабатывающей среды. Основные сведения об агентах гидротермической обработки древесины. Пар, атмосферный воздух, топочный газ и их параметры. Диаграммы состояния воздуха и их применение в задачах гидротермической обработки древесины. Параметры и диаграммы состояния топочного газа. Процессы изменения состояния воздуха и топочного газа.

Свойства древесины, имеющие значение при ее гидротермической обработке. Формы связи воды с материалом. Гидротермическое равновесие материала со средой. Устойчивая и равновесная влажность. Роль тепловых и электрических свойств древесины при ее гидротермической обработке. Тепловые и влажностные деформации древесины. Закономерности развития влажностных деформаций во время сушки. Изменение физико-механических и реологических свойств древесины при ее гидротермической обработке.

1.2. Тепловая обработка древесины

Физические закономерности и расчет процессов нагревания и оттаивания. Явления тепломассообмена при нагревании древесины. Способы нагревания. Особенности и расчет конвективного нагревания древесины без изменения агрегатного состояния влаги. Расчет процессов оттаивания древесины. Особенности и закономерности кондуктивного, радиационного и диэлектрического нагревания древесины.

7

Технология и оборудование тепловой обработки древесины. Промышленные способы тепловой обработки (обработка в открытых бассейнах, проваривание, пропаривание) и их использование в различных деревообрабатывающих производствах. Технология и режимы тепловой обработки. Оборудование для тепловой обработки. Открытые отепленные бассейны. Варочные бассейны. Парильные камеры, ямы и автоклавы. Основы теплового расчета варочных и парильных устройств. Техника безопасности и охрана труда при их обслуживании. Экологические особенности цехов и участков тепловой обработки древесины.

1.3. Общие вопросы сушки древесины

Физические закономерности процессов сушки древесины. Классификация способов сушки древесины. Особенности тепловлагообмена и влагопереноса во время сушки древесины. Закономерности и механизмы низкотемпературных и высокотемпературных процессов сушки. Внутренние напряжения древесины во время сушки, закономерности их возникновения и развития. Контроль напряжений. Уравнение напряженно-деформационного состояния древесины во время сушки и оптимизация процесса на его основе.

Классификация и принципиальные схемы конвективных сушилок. Классификация сушильных устройств. Основные варианты сушильного процесса во время сушки воздухом, топочным газом и перегретым паром. Принципиальные схемы конвективных сушилок и график процесса в них. Расход энергии на сушку и пути его сокращения.

Элементы теплового и циркуляционного оборудования сушилок. Элементы оборудования сушильных устройств и основы их расчета. Тепловое оборудование (калориферы, конденсатоотводчики, паропроводы и конденсатопроводы, топки газовых сушилок). Системы теплообеспечения паровых и газовых сушилок. Циркуляционное оборудование (вентиляторы и их характеристики, вентиляторные и эжекторные установки). Системы циркуляции.

1.4. Оборудование для камерной сушки пиломатериалов

Лесосушильные камеры. Классификация и принципы

8

устройства лесосушильных камер. Укладка пиломатериалов в штабеля. Ограждения (фундаменты, стены, перекрытия, двери). Воздушные и паровоздушные камеры периодического действия: с естественной циркуляцией, эжекционные, с прямой принудительной циркуляцией. Воздушные камеры непрерывного действия. Газовые камеры периодического и непрерывного действия. Технико-экономические показатели камер различных типов и области их применения. Пути усовершенствования и модернизации конструкций сушильных камер. Схемы сушильных камер с замкнутой циркуляцией (адсорбционных, конденсационных), их экономичность и перспективы использования.

Погрузочно-разгрузочное и транспортное оборудование сушильных цехов. Способы формирования сушильных штабелей. Беспакетные и пакетные штабеля. Устройства для формирования штабелей: лифты, пакетоформирующие машины и линии. Транспортное оборудование: вагонетки, треки, траверсные тележки, роликовые шины. Системы транспорта и типовые варианты планировки сушиль-ных цехов.

1.5. Технология камерной сушки пиломатериалов

Режимы и качество сушки пиломатериалов. Характеристика технологических и контрольных операций камерной сушки. Построение режимов сушки. Температурные категории режимов. Государственные стандарты на режимы сушки пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного действия. Руководящие материалы по камерной сушке. Начальный прогрев и влаготеплообработка древесины. Контроль влажности древесины во время сушки: метод контрольных образцов, дистанционные методы контроля. Качество сушки пиломатериалов. Категории качества. Показатели качества сушки, их нормирование и контроль. Дефекты сушки, их причины и меры предупреждения.

Организация камерной сушки пиломатериалов. Графоаналитический и табличный расчеты продолжительности сушки. Производительность и учет работы сушильных камер. Условный материал. Календарное планирование работы камер. Себестоимость сушки. Техника безопасности, противопожарная техника и охрана окружающей среды во время сушки.

9

1.6. Атмосферная сушка и специальные способысушки пиломатериалов

Атмосферная сушка. Особенности атмосферной сушки пиломатериалов. Микроклимат на складе и в штабеле. Типы штабелей и способы их формирования. Транспортные устройства и механизмы на складах атмосферной сушки. Основные варианты планировки складов. Метеорологические и экологические требования к размещению и подготовке территории складов. Организация и проведение атмосферной сушки. Государственные стандарты на атмосферную сушку и хранение пиломатериалов хвойных и лиственных пород. Комбинирование и интенсификация атмосферной сушки. Техника безопасности и противопожарная техника во время атмосферной сушки.

Специальные способы сушки и обезвоживание. Диэлектрическая сушка. Камерно-диэлектрическая и вакуумно-диэлектрическая сушка. Гелиосушка. Сушка в гидрофобных и гидрофильных жидкостях. Ротационная сушка и ротационное обезвоживание. Кондуктивно-вакуумная и конвективно-вакуумная сушка. Особенности и аппаратурное оформление перечисленных процессов, их режимы, экономика, техника безопасности, области рационального использования. Основные сведения об иных специальных способах сушки (индукционной, радиационной и т. д.) и их использование.

1.7. Сушка шпона и измельченной древесины

Сушка шпона. Особенности и способы сушки шпона. Технология процесса и используемое оборудование. Воздушные роликовые сушилки с продольной циркуляцией, поперечной циркуляцией и с сопловым дутьем. Газовые роликовые сушилки. Механизация загрузки и выгрузки шпона. Режимы и продолжительность сушки шпона. Техника безопасности и противопожарная техника во время сушки шпона.

Сушка измельченной древесины. Особенности и способы сушки измельченной древесины. Технология процесса и используемое оборудование. Пневматические сушилки. Барабанные сушилки. Комбинированные сушилки и топочно-сушильные агрегаты. Режимы

10

ипродолжительность сушки измельченной древесины. Техника безопасности и противопожарная техника во время сушки измельченнойдревесины.

1.8. Защита древесины. Процессы пропитки

Методы и средства защиты древесины. Виды повреждений древесины при хранении и эксплуатации. Биологические повреждения грибами и насекомыми. Разрушение огнем. Классификация и характеристика методов защиты древесины от биоповреждений. Методы огнезащиты древесины. Области промышленного применения различных методов защиты. Средства химической защиты древесины от биоповреждений и возгорания. Антисептики, антипирены. Антисептические и комплексные защитные препараты. Токсичность защитных средств и правила работы с ними.

Физические основы пропитки древесины. Методы введения в древесину пропиточных веществ. Закономерности движения жидкости в древесине под действием капиллярного и избыточного давления. Диффузионный массоперенос в древесине. Расчеты глубины и продолжительности пропитки.

Технология и оборудование пропитки древесины. Классификация способов пропитки и области их применения.

Пропитка в ваннах при постоянном давлении и с предварительным прогревом древесины. Диффузионная и панельная пропитка. Технологические схемы и режимы автоклавной пропитки. Комбинированные способы пропитки (автоклавно-диффузионный, совмещенная сушка-пропитка). Оборудование для автоклавной пропитки. Пропиточные и маневровые автоклавы, вакуум-насосы, жидкостные насосы и компрессоры. Смесители и резервуары. Качество и сроки эксплуатации пропитанной древесины. Техника безопасности и охрана труда при пропитке. Защита окружающей среды при пропитке.

1.9. Контроль, регулирование и испытания устройствдля гидротермической обработки древесины

Контроль состояния и скорости агентов обработки.

11

Технологические принципы контроля агентов обработки. Измерение скорости газов. Анемометры и микроманометры. Измерение состояния (давления, температуры, степени насыщенности) жидкостей и газов. Конструкции термометров и психрометров. Системы дистанционного контроля параметров агента обработки.

Регулирование устройств для гидротермической обработки древесины. Технологические требования к регулированию нагревательных, сушильных и пропиточных устройств. Органы управления и их назначение. Принципы автоматического регулирования.

Испытания и технико-экономические показатели устройств для гидротермической обработки древесины. Паспорт установки. Виды и задачи испытаний. Испытания тепловых устройств. Испытания циркуляционных устройств. Технологические испытания. Номенклатура

12

технико-экономических показателей установок. Трудоемкость и себестоимость различных процессов гидротермической обработки древесины и пути их снижения.

1.10. Проектирование устройствдля гидротермической обработки древесины

Стадии проектирования. Выбор типа устройств. Последовательность и содержание расчетов. Технологический расчет. Тепловой расчет и выбор теплового оборудования. Аэродинамический и гидравлический расчеты. Определение параметров и выбор циркуляционного оборудования (вентиляторов, насосов). Конструктивное оформление проекта. Экономическое обоснование проекта и определение технико-экономических показателей. Оформление расчетно-пояснительнойзаписки.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Гидротермическая обработка и защита древесины – очень интересная, но сложная для понимания и изучения дисциплина. Положительный результат будет достигнут только в случае систематической самостоятельной работы с учебниками, своевременного выполнения контрольных заданий, добросовестного отношения к аудиторным занятиям во время экзаменационных сессий. Автор настоящего пособия нисколько не сомневается, что Вы будете работать именно так, и потому желает Вам успехов в изучении дисциплины.

Первое, что Вам нужно сделать – это посетить библиотеку Белорусского государственного технологического университета и получить учебники, список которых приведен в конце этого пособия. Желательно, чтобы Вы имели все, что рекомендует этот список. Если такой возможности нет, то обязательно возьмите учебник Серговского П. С. и Расева А. И. [1], а также сборник примеров и задач Снопкова В. Б. [2]. Остальными книгами будете пользоваться в читальном зале, если в этом возникнет потребность.

Изучать дисциплину следует в той последовательности, которую рекомендует программа (раздел 1). Имейте в виду, что «Гидротермическая обработка и защита древесины» – это не приключенческий роман, и потому ее нельзя прочитать за один день, и тем более – за одну ночь. Читайте учебник не спеша, страница за страницей, с обязательным пониманием прочитанного. Если встретится непонятный материал, остановитесь и обратитесь за консультацией. Помните, что каждый четверг и субботу на кафедре технологии клееных материалов и плит Вас ожидает преподаватель, который ответит на все Ваши вопросы. Закончив изучение каждого из разделов программы, попробуйте ответить на вопросы, поставленные в разделе 3 . В случае успеха продолжайте чтение. Если некоторые из вопросов вызвали у Вас трудности, найдите ответы на них в учебнике.

Работая таким образом, в 7-м семестре Вы должны изучить подразделы 1.1–1.5 и 1.8 программы. После проработки подразделов 1.1–1.3 выполняется контрольная работа № 1, подразделов 1.4, 1.5 и 1.8 – контрольная работа № 2. Задания на выполнение обеих контрольных работ и правила их оформления Вы найдете в разделе 4.

Перед тем как решать контрольные задачи, внимательно

14

проработайте типовые примеры, которые имеются в сборнике [2]. Обяза-

15

тельно проверьте, умеете ли Вы решать практические задачи гидротермической обработки [2, с. 145–203]. Чем больше Вы решите задач, тем лучше будете подготовлены для выполнения контрольных работ, а также к встречам с преподавателем во время зачета и экзамена. Почувствовав достаточную подготовленность, приступайте к выполнению контрольных работ.

Изучение дисциплины продолжается в 8-м семестре, в течение которого студенты прорабатывают подразделы 1.6, 1.7, 1.9 и 1.10 программы. В это же время выполняется курсовой проект.

3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ

Вопросы для самостоятельной проверки знаний сгруппированы в соответствии с подразделами программы дисциплины.

3.1. Среда и материал

1. Какими параметрами характеризуются свойства водяного пара? В каких единицах они измеряются?

2. Какие области существуют на pV-диаграмме Эндрюса?3. Какой пар называют сухим насыщенным, перегретым,

влажным?4. Как определить степень насыщенности перегретого пара,

степень сухости влажного пара?5. Напишите уравнение Менделеева – Клапейрона. Какие

параметры в него входят?6. Что включает в себя энтальпия водяного пара?7. Перечислите основные параметры, которые характеризуют

состояние влажного воздуха. В каких единицах они измеряются?8. Что такое абсолютная и относительная влажность,

влагосодержание воздуха?9. Дайте определение понятий «насыщенный паром воздух» и

«влагоемкость».10. Из чего складывается энтальпия влажного воздуха? Как

можно рассчитать этот параметр?11. Какие параметры влажного воздуха можно определить с

помощью Id-диаграммы? Как это сделать?12. Что такое топочный газ? От чего зависит его состояние?13. Что такое коэффициент избытка воздуха?14. Чем отличается Id-диаграмма от Id-диаграммы?15. Как показать на Id-диаграмме процессы нагревания и

охлаждения воздуха?16. Как изменяются в процессе нагревания воздуха его

относительная влажность, влагосодержание, энтальпия, плотность и парциальное давление водяного пара?

17. Как на Id-диаграмме изобразить процесс испарения влагив воздух?

18. Что такое температура точки росы и температура пре-

17

дела охлаждения? Как эти параметры определить с помощьюId-диаграммы?

19. Что такое психрометр и как им пользоваться?20. Как показать на Id-диаграмме процесс смешивания воздуха

двух состояний?21. Что такое коэффициент пропорции смеси? Как можно его

рассчитать?22. Как рассчитать энтальпию и влагосодержание смеси воздуха

двух состояний?23. Как изображается на Id-диаграмме процесс смешивания

воздуха и водяного пара?24. Изобразите принципиальные схемы воздушных сушилок с

однократной и многократной циркуляцией, эжекционной сушилки. Из каких элементов они состоят?

25. Как изменяется состояние воздуха в сушилках с однократной и многократной циркуляцией и в эжекционной сушилке?

26. Как выглядят принципиальные схемы газовых сушилок с однократной и многократной циркуляцией?

27. Изобразите на Id-диаграмме процессы изменения состояния сушильного агента в газовых сушилках с однократной и многократной циркуляцией?

28. Изобразите принципиальную схему паровой сушилки. С помощью tр-диаграммы покажите изменение состояния сушильного агента в паровой сушилке.

29. Определите понятия абсолютной и относительной влажности древесины. Как можно рассчитать эти параметры?

30. В чем заключается отличие свободной воды в древесине от связанной? Какую древесину называют сырой, а какую – влажной?

31. Что такое предел насыщения клеточных стенок? Чемуон равен?

32. В чем проявляется гигроскопичность древесины? Что такое предел гигроскопичности?

33. Поясните разницу между устойчивой влажностью древесины при сорбции и при десорбции. Что такое показатель гистерезисасорбции?

34. Что такое равновесная влажность древесины? Как ее определить, пользуясь соответствующей диаграммой?

35. Дайте определение понятий усушка и разбухание. Что такое максимальная (полная) усушка?

18

36. Как рассчитать величину линейной и объемной усушки?37. От каких факторов зависит величина усушки?38. Что такое базисная плотность древесины? Как с ее помощью

определить плотность древесины при заданной влажности?39. Какие параметры характеризуют тепловые свойства

древесины? В каких единицах они измеряются?40. Дайте определение понятий «удельная теплоемкость»,

«коэффициент теплопроводности», «коэффициент температуропро-водности».

41. От чего зависит удельная теплоемкость древесины? Как определить ее величину с помощью соответствующей диаграммы?

42. От чего зависит коэффициент теплопроводности древесины? Какова последовательность действий при определении его величины?

43. Как влияют температура и влажность на прочностьдревесины?

44. Что такое прочность древесины во время обработки, эксплуатационная и эталонная прочность?

45. Из чего складывается полная деформация древесины при приложении к ней внешней нагрузки?

3.2. Тепловая обработка древесины

46. Какие виды теплообмена и способы нагревания древесины Вы знаете?

47. Чем отличается стационарный теплообмен от нестацио-нарного?

48. Напишите уравнения, описывающие процессы теплопроводности и конвективного теплообмена на границе твердого тела с жидкой или газообразной средой. Какие параметры водят в этиуравнения?

49. Что такое одномерное тело? Приведите примеры одно-мерных тел.

50. Какие процессы описывает уравнение Фурье? Как выглядит уравнение Фурье для многомерных и одномерных тел?

51. Что такое критерии подобия? Какие критерии подобия используются для расчета тепловых процессов?

52. Что нужно знать для того, чтобы рассчитать безразмерную температуру?

19

53. Для каких граничных условий может быть решено уравнение Фурье? Что является решением уравнения Фурье?

54. Какова последовательность расчета продолжительности нагревания незамороженной древесины до заданной температуры?

55. Как рассчитать температуру древесины, которая будет достигнута в результате ее нагревания в течение заданного времени?

56. Каковы особенности расчета процессов нагревания сортиментов с прямоугольным сечением, если отношение толщины к ширине S/b  0,3?

57. Какие параметры надо знать для того, чтобы рассчитать удельный расход теплоты на оттаивание единицы объема замороженной древесины?

58. Напишите формулы для расчета продолжительности полного оттаивания сортиментов в виде пластины, а также их оттаивания на заданную глубину. Какие параметры входят в эти формулы?

59. Как рассчитать продолжительность оттаивания цилиндрических сортиментов? Что для этого надо знать?

60. Как определить дополнительное время, необходимое для нагревания сортиментов в виде пластины до требуемой температуры после их полного оттаивания?

61. Как определить дополнительное время, необходимое для нагревания цилиндрических сортиментов до требуемой температуры после их полного оттаивания?

62. Возможно ли получение отрицательного значения дополнительного времени, необходимого для нагревания заданной точки сортимента до требуемой температуры после его полного оттаивания? Если да, то в каком случае это может произойти?

63. Перечислите способы тепловой обработки древесины. В каких деревообрабатывающих производствах они применяются?

64. В чем суть обработки круглых сортиментов в открытыхбассейнах?

65. Что такое проваривание? В чем различие между мягкими и жесткими режимами проваривания?

66. Какое оборудование используется для проваривания круглых сортиментов?

67. Что такое пропаривание? В каком оборудовании онореализуется?

68. Как устроена парильная яма? При каких параметрах

20

осуществляется в них пропаривание древесины?69. Каково устройство и принцип действия парильного

автоклава? Укажите технологические параметры пропарки древесины вавтоклавах.

70. Как рассчитать расход тепловой энергии в устройствах для проваривания и пропаривания древесины?

3.3. Общие вопросы сушки древесины

71. Поясните, что такое градиенты влажности, температуры, давления.

72. Что такое влагопроводность? Каким уравнением описывается этот процесс?

73. В каких единицах измеряется и от чего зависит коэффициент влагопроводности?

74. Какой процесс имеет название термовлагопроводность? Приведите математическое уравнение, описывающее его.

75. Что такое термоградиентный коэффициент? От чего онзависит?

76. В чем сущность молярного влагопереноса?77. Чем отличаются низкотемпературный и

высокотемпературный процессы сушки?78. Как изменяются температура и влажность древесины в

процессе низкотемпературной сушки при начальной влажности меньше влажности предела насыщения клеточных стенок? Поясните ходкривых.

79. Как изменяется температура и влажность древесины в процессе низкотемпературной сушки при начальной влажности больше влажности предела насыщения клеточных стенок? Поясните ходкривых.

80. Для высокотемпературного процесса сушки постройте графические зависимости температуры, давления и влажности древесины от продолжительности сушки. Поясните ход кривых.

81. Что такое квазивысокотемпературные процессы сушки?82. Как рассчитать продолжительность сушки?83. Почему при сушке в древесине возникают внутренние

21

напряжения?84. Поясните, что такое растягивающие и сжимающие,

влажностные и остаточные внутренние напряжения.85. Как изменяются внутренние напряжения в древесине в

процессе сушки?3.4. Оборудование для камерной сушки пиломатериалов

86. Какие признаки положены в основу классификации сушильных камер?

87. Какие элементы ограждений сушильных камер Вы знаете? Каким требованиям они должны соответствовать?

88. Какие устройства относятся к тепловому оборудованию? Каково назначение каждого из них?

89. Какие типы калориферов используются в сушильныхкамерах?

90. Что такое калорифер из чугунных ребристых труб? Какие существуют варианты монтажа таких калориферов?

91. Поясните устройство и варианты исполнения компактных калориферов.

92. Каково устройство и принцип действия гидростатических, термостатических и термодинамических конденсатоотводчиков?

93. Изобразите и поясните схему установки конденсатоот-водчиков.

94. Каково устройство и принцип действия топок для сжигания древесного, жидкого и газообразного топлива?

95. Каково устройство и принцип действия осевых и центробежных вентиляторов?

96. Какими параметрами характеризуется вентилятор? Что такое номер вентилятора?

97. Что такое характеристика вентилятора? Как с ее помощью произвести выбор вентилятора?

98. Что такое эжектор, эжекторная установка?99. Изобразите схему сушильной камеры с естественной

циркуляцией. Каковы ее особенности и недостатки?100. В чем заключается принцип действия эжекционных

сушилок? Каковы их достоинства и недостатки?101. Приведите пример сушильной камеры с поперечно-

вертикальной циркуляцией агента сушки. Как она устроена?102. Изобразите вид сверху сушильной камеры с поперечно-

22

горизонтальной циркуляцией сушильного агента. Из каких элементов она состоит?

103. Что такое рециркуляция сушильного агента и для чего она применяется? Как осуществляется рециркуляция в эжекционных камерах и камерах с вентиляторной циркуляцией?

104. Какую функцию в сушильных камерах выполняют увлажнительные трубы, приточно-вытяжные трубы, направляющие экраны?

105. Каким образом в сушильных камерах периодического действия регулируют параметры агента сушки?

106. Каков принцип действия сушилок с аэродинамическим нагревом?

107. Какова главная цель создания конденсационных камер? Как они устроены?

108. Начертите схему противоточной сушильной камеры непрерывного действия. Как она работает?

109. Какие существуют варианты противоточных сушильных камер непрерывного действия?

110. Каково устройство и принцип действия газовой сушильной камеры периодического действия?

111. Каково устройство и принцип действия газовой сушильной камеры непрерывного действия?

112. Какие размеры имеет нормальный штабель? Каковы правила укладки пиломатериалов в штабеля?

113. Как происходит формирование штабелей с помощью погрузочного лифта?

114. Каково устройство и принцип действия пакетоформирующей машины?

115. Как осуществляется транспортирование штабелей с помощью составных трековых платформ, роликовых шин?

3.5. Технология камерной сушки пиломатериалов

116. Какие операции включает технологический процесс камерной сушки пиломатериалов? Какова последовательность и назначение каждой операции?

117. Что такое режим сушки? Какими параметрами характеризуется состояние сушильного агента?

118. Какие существуют режимы и категории режимов сушки?

23

Чем они отличаются друг от друга?119. Как следует понимать многоступенчатость структуры

режимов сушки? Что такое переходная влажность, каково ее на-значение?

120. Как обозначаются низкотемпературные режимы сушки хвойных пород древесины?

121. Как обозначаются низкотемпературные режимы сушки лиственных пород древесины?

122. Для каких скоростей циркуляции сушильного агента установлены стандартные режимы сушки пиломатериалов?

123. Как обозначаются режимы высокотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия?

124. Что нужно знать о пиломатериалах, чтобы выбрать режим сушки?

125. Каковы особенности режимов сушки в противоточных камерах непрерывного действия? В зависимости от каких факторов выбирают режим сушки в камерах непрерывного действия?

126. Как осуществляется контроль состояния агента сушки в камерах непрерывного действия?

127. Что Вы знаете о специальных режимах сушки?128. Для чего нужны начальный прогрев, конечная и

промежуточная влаготеплообработка?129. Как провести начальный прогрев, конечную и

промежуточную влаготеплообработку в сушильных камерах периодического действия? Возможно ли выполнение этих технологических операций в камерах непрерывного действия?

130. Как устанавливают параметры обрабатывающей среды для начального прогрева пиломатериалов перед сушкой?

131. Как долго следует проводить начальный прогрев? От чего зависит продолжительность этой операции? Как ее рассчитать?

132. Как выбирают значения параметров обрабатывающей среды для промежуточной и конечной влаготеплообработки?

133. Как определить продолжительность промежуточной и конечной влаготеплообработки?

134. Как осуществляется завершение процесса сушки? Для чего проводится операция кондиционирования древесины после сушки?

135. Какие параметры входят в уравнение для графоаналитического расчета продолжительности сушки пиломатериалов? Как определить эти параметры?

24

136. Какова последовательность выполнения расчетов продолжительности сушки пиломатериалов графоаналитическим методом?

137. Какие особенности расчета продолжительности сушки пиломатериалов графоаналитическим методом при постоянной температуре смоченного термометра?

138. Напишите формулу для табличного метода расчета продолжительности цикла сушки пиломатериалов. Какие параметры в нее входят?

139. Как определить исходную продолжительность сушки пиломатериалов, коэффициенты, учитывающие условия проведения сушки?

140. Как рассчитать производительность сушильных камер? Что такое вместимость камеры, сушильного штабеля?

141. Как определить коэффициенты заполнения штабеля по длине, ширине и высоте?

142. Что такое условный материал? Как осуществить пересчет объема фактического материала в объем условного и наоборот?

143. Какие существуют способы измерения влажности древесины и ее контроля во время сушки?

144. Как реализуется метод контрольных образцов?145. Как осуществляют контроль наличия внутренних

напряжений в древесине во время сушки?146. По каким показателям оценивают качество сушки

древесины?147. Перечислите видимые дефекты сушки пиломатериалов.

Почему они возникают?148. Как определяют показатели средней конечной влажности

древесины и отклонение конечной влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля?

149. Как определяют показатель перепада влажности пиломатериалов по толщине и величину остаточных внутренних напряжений?

150. Какие существуют категории качества сушки древесины? Чем они отличаются друг от друга?

3.6. Атмосферная сушкаи специальные способы сушки пиломатериалов

25

151. Каковы особенности атмосферной сушки?152. Как выбрать и подготовить участок для организации склада

атмосферной сушки?153. Изобразите примерный план склада атмосферной сушки.

Какие правила соблюдают при размещении штабелей на складе?154. Из чего состоят штабеля атмосферной сушки? Как

устраивают основание и крышу штабеля?155. Какие правила соблюдают при формировании рядовых

штабелей атмосферной сушки? Каковы отличия формирования штабелей из пиломатериалов хвойных и лиственных пород?

156. Как формируют пакетные штабеля атмосферной сушки из пиломатериалов хвойных и лиственных пород?

157. От чего зависит ширина шпаций в штабелях атмосфер-ной сушки?

158. От чего зависит продолжительность атмосферной сушки? Как рассчитать производительность склада атмосферной сушки?

159. С какой целью и каким образом производят антисептирование пиломатериалов перед атмосферной сушкой?

160. Какие существуют способы интенсификации атмосферной сушки? Что такое комбинированная атмосферно-камерная сушка?

161. Как осуществляется диэлектрическая сушка древесины? Каковы ее достоинства и недостатки?

162. Как проводится сушка древесины в гидрофобных и гидрофильных жидкостях? Каковы ее особенности?

163. Как устроена и каков принцип действия вакуумной сушилки с кондуктивным нагревом?

164. Как осуществляется вакуумная сушка древесины с прерывистым нагревом в паровоздушной среде?

165. Каково устройство и принцип действия вакуумно-диэлект-рической сушильной камеры?

3.7. Сушка шпона и измельченной древесины

166. Каковы особенности сушки шпона по сравнению с пиломатериалами?

167. Какие существуют варианты роликовых сушилок? Проведите сравнение роликовых сушилок с продольной и поперечной циркуляцией, с сопловым дутьем.

168. Каково устройство и принцип действия воздушных

26

роликовых сушилок с продольной циркуляцией сушильного агента?169. Как устроены и как работают воздушные роликовые

сушилки с поперечной циркуляцией сушильного агента?170. Каково устройство и принцип действия воздушных

сушилок с сопловым дутьем?171. Как устроены газовые роликовые сушилки с продольной

циркуляцией сушильного агента?172. Каково устройство и принцип действия газовых роликовых

сушилок с сопловым дутьем?173. Какие режимы применяют в воздушных и газовых

роликовых сушилках при сушке шпона? От чего зависит продолжительность сушки шпона?

174. Каковы особенности сушки шпона непрерывной лентой? Как устроена ленточная сушилка?

175. Какие существуют типы сушильных устройств для сушки измельченной древесины?

176. Каково устройство и принцип действия барабанной сушилки «Прогресс»?

177. В чем заключаются отличия трехходовой барабанной сушилки «Бизон» от сушилки «Прогресс»?

178. Каково устройство и принцип действия барабанной сушилки с сопловым дутьем «Бютнер»?

179. В чем заключается принцип действия пневматических сушилок? Как устроена и работает вертикальная труба-сушилка?

180. Что такое комбинированная сушка измельченной древесины? Какие существуют варианты комбинированных сушилок?

3.8. Защита древесины. Процессы пропитки

181. От каких внешних воздействий следует защищать древесину при эксплуатации изделий из нее?

182. Как классифицируются древесные породы по стойкости к гниению и по огнестойкости?

183. Какие существуют способы защиты древесины от био-повреждений? Что такое антисептирование и консервированиедревесины?

184. В каких областях применяют древесину, подвергнутую защитной обработке? Как классифицируют условия службы древесины по скорости расконсервирования?

27

185. По каким признакам классифицируют средства химической защиты древесины? Что такое антисептики и антипирены?

186. Каковы свойства и особенности применения фтор-, хром- и фенолсодержащих антисептиков?

187. Каковы свойства и особенности применения органикорастворимых защитных средств и антисептических масел?

188. Какие вещества используют в качестве антипиренов? Что такое препараты комбинированного действия?

189. Каков механизм движения жидкости в древесине под действием капиллярных сил?

190. Как происходит движение жидкости в древесине под действием избыточного давления?

191. Каковы закономерности диффузии пропитывающих веществ в древесину?

192. Из чего складывается подготовка древесины к пропитке? В чем состоит особенность подготовки древесины к диффузионной пропитке?

193. Какие существуют способы капиллярной пропитки дре-весины?

194. Какие существуют способы диффузионной пропитки древесины?

195. В чем состоит сущность способа пропитки древесины в ваннах с предварительным нагревом? Какие существуют варианты этого способа?

196. Какова последовательность операций при пропитке древесины способом вакуум – атмосферное давление – вакуум? Изобразите схему установки для реализации этого способа пропитки.

197. Как производят пропитку древесины способом вакуум – давление – вакуум? Из каких элементов состоит установка для пропитки этим способом?

198. Изобразите график автоклавной пропитки по способу давление – давление – вакуум и схему установки, применяемой для этого. В каких случаях целесообразно применять этот способ пропитки?

199. В чем состоит сущность многоцикличного способа автоклавной пропитки древесины.

200. Какова последовательность операций при проведении совмещенной сушки-пропитки древесины? Изобразите схему установки для реализации этого способа.

28

3.9. Контроль, регулирование и испытания устройствдля гидротермической обработки древесины

201. Какие существуют приборы для контроля температуры обрабатывающей среды?

202. Какие приборы используют для контроля степени насыщенности обрабатывающей среды водяным паром?

203. Как измеряют скорость движения газов? Какие приборы используют с этой целью?

29

204. Каковы принципы автоматического регулирования процессов гидротермической обработки древесины?

205. Из чего состоит система автоматического регулирования параметров обрабатывающей среды?

3.10. Проектирование устройствдля гидротермической обработки древесины

206. Как производят испытания калориферов, проверяют исправность конденсатоотводчиков?

207. Как производят испытания циркуляционного оборудования сушильных устройств?

208. Из чего состоят технологические испытания сушильных устройств?

209. Какие технико-экономические показатели используют для оценки эффективности сушки?

210. Какова последовательность проектирования устройств для гидротермической обработки древесины? Какие задачи решаютпри выполнении технологического, теплового и аэродинамическогорасчетов?

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮИ ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

4.1. Выбор контрольных задач

Контрольная работа № 1 включает 15, а контрольная работа№ 2–10 задач. Все задачи, которые необходимо решить, Вы найдете в сборнике примеров и задач [2]. Выбор номеров контрольных задач осуществляется следующим образом. Во время лабораторно-экзаме-национной сессии Вы получаете на кафедре технологии клееных материалов и плит индивидуальный буквенный код. Им может быть какое-нибудь слово или случайный набор букв. Напишите буквенный код в одну строку столько раз, чтобы общее количество написанных букв соответствовало или превышало количество задач, выполняемых в контрольной работе. Ниже под каждой буквой запишите римскими цифрами порядковые номера задач от I до XV при выполнении первой контрольной работы и от I до X – при выполнении второй. Номера контрольных задач Вы находите в табл. 1 и 2 на пересечении строк, в которых указаны буквы кода, и столбцов, соответствующих порядковому номеру каждой задачи.

Рассмотрим процедуру определения номеров контрольных задач на примере. Предположим, что Вы получили буквенный код «ВОСК». В соответствии с изложенными выше рекомендациями Вы пишите две строки:

В О С К В О С К В О С К В О С КI II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV –

По табл. 1 в клеточках с координатами В-I, О-II, С-III и т. д. находите номера задач контрольной работы № 1: 14; 39; 48в; 60б; 72; 118; 82в; 174; 161б; 186а, б; 177; 211а; 223; 256а; 254в. Аналогично по табл. 2 Вы определяете номера задач контрольной работы № 2: 278; 287; 326; 343; 394; 405; 418; 443; 467; 485.

4.2. Оформление контрольных работ

Контрольную работу Вы должны оформить в стандартной ученической тетради с использованием черных, фиолетовых или синих чернил. Допускается использование персонального компьютера. В этом случае распечатайте решения задач на стандартных листах писчей бумаги формата А4, которые затем должны быть скреплены в скоросшивателе. На каждой странице

31

обязательно оставляйте поля шириной 20–30 мм для возможных замечаний преподавателя.

32

27

Таблица 1Задачи контрольной работы № 1

Буквы кода

Порядковый номер задачиI II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV

А 17 40 46в 59д 69 133 94а 169 164а 183а 200 208в 233 256б 252аБ 12 43 48г 60е 81 127 96а 157 162а 182в 192 206б 225 264а 252вВ 14 56 49б 59е 72 117 96е 158 161б 183б 197 208г 223 247 252бГ 13 38 49а 58в 79 145 94г 176 163а 183в 199 208д 236 248а 263аД 16 52 49в 59а 101 114 82а 155 161г 181в 195 208б 221 260а 258бЕ 21 45 49г 58г 73 105 94д 167 161д 182б 196 211б 239 250а 254бЖ 19 55 48б 60а 78 122 82б 151 162в 182г 198 206а 242(х2) 262в 261бИ 35 26 47д 58е 91 134 95е 178 164в 182а 193 208е 231 260б 261вК 34 28 49д 60б 74 104 94в 174 162б 188в,г 191 211а 226 264в 259аЛ 37 44 48а 58д 70 103 82г 159 162г 181г 194 212б 232 253а 249бМ 20 53 46г 60д 98 138 95а 177 161в 181б 201 206д 237 262б 258аН 36 54 48д 58а 80 128 95д 166 163в 185а,б 194 211в 241(у1) 251в 248бО 22 39 46д 59д 68 118 94б 168 163г 186а,б 200 206в 243 256а 263вП 11 41 47б 59г 100 116 95г 165 161а 181а 192 211г 227 246а 259вР 33 29 47г 60е 87 125 95б 175 164б 184в,г 199 207б 229 248б 258вС 10 51 48в 58б 99 124 82в 152 164г 184а,б 177 208а 222 251б 254вТ 32 25 47в 60в 88 135 82д 160 161е 186в,г 196 206г 235 253б 248аУ 15 39 47а 59в 89 115 95в 156 163б 188а,б 195 212в 224 257 248вФ 31 27 46б 59б 102 144 96в 173 161в 183г 198 212а 240 246в 261аЯ 18 38 46а 60г 90 121 96б 170 162а 185в,г 193 207а 234 250б 249а

Задачу решить только аналитически, не применяя Id- или Id-диаграммы

Таблица 2Задачи контрольной работы № 2

Буквы кода

Порядковый номер задачиI II III IV V VI VII VIII IX X

А 285 289 327 346 386 412 421 431 453 481Б 308 291 335 345 388 402 426 433 451 489В 278 298 334 360 394 403б 425 440 467 482Г 271 295 331 352 385 414в 430 432 466 475Д 306 288 340 351 396 415а 426 444 459 488Е 277 286 323 342 391 415б 424 440 461 480Ж 284 292 328 359 389 404 428 441 458 478И 283 300 332 355 398 406 427 434 464 491К 281 296 339 343 383 415в 420 443 455 486Л 275 301 338 356 399 409 422 443 460 472М 276 297 337 347 395 410 419 442 456 493Н 279 293 321 348 400 401 429 436 468 474О 309 287 325 349 397 405 420 435 470 485П 310 304 336 350 392 407 418 444 462 487Р 282 299 333 354 393 414б 416 434 457 471С 274 290 326 341 382 411а 418 437 463 478Т 280 294 329 358 387 411в 429 439 469 495У 307 305 322 344 381 408 423 431 454 477Ф 273 302 330 357 384 403а 424 438 452 490Я 272 303 324 353 390 413 417 445 465 483

Для каждой контрольной задачи указывайте номер, под которым она включена в сборник [2], и записывайте условие полностью или в сокращенной форме с указанием всех исходных данных. Каждый этап решения задач должен включать формулу, которую Вы применяете, в общем виде с расшифровкой всех величин, входящих в нее, подстановку в формулу численных значений всех параметров и результат расчета. Если в формулу входят справочные величины, то укажите их значения и дайте ссылку на литературный источник, из которого они взяты. Решение обязательно сопровождайте необходимыми пояснениями и, если в этом есть необходимость, иллюстрируйте рисунками, схемами, графиками. Для всех параметров, которые Вы будете использовать или рассчитывать в ходе решения задачи, обязательно указывайте единицы измерения. Вы правильно поступите, если решения контрольных задач будете оформлять аналогично примерам, приведенным в [2].

Для решения задач контрольной работы № 1 с порядковыми номерами III, IV, VI, VII, IX, X, XII Вы будете использовать

34

диаграммы:

35

Id-, Id-, равновесной влажности, плотности, удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности древесины. Оформляя решение этих задач, Вы должны сделать ксерокопии соответствующих диаграмм или их фрагментов и проиллюстрировать решение на этих копиях. Рисунки вклейте в тетрадь. При отсутствии возможности копирования допускается самостоятельное упрощенное изображение диаграмм по аналогии с рис. 1.1 [2, с. 25].

Выполненные контрольные работы Вы должны выслать в университет на проверку не позднее, чем за две недели до начала лабораторно-экзаменационной сессии. Если все задачи решены правильно и должным образом оформлены, контрольная работа будет зачтена. Если же в решениях задач будут ошибки, контрольная работа с замечаниями преподавателя будет возвращена Вам на доработку. Работу над ошибками Вы должны выполнить в той же тетради. Все замечания, сделанные преподавателем, должны быть учтены, ошибки и неточности исправлены. Только в этом случае Вас ждет успех при повторной проверке.

Помните, что во время лабораторно-экзаменационной сессии Вам придется защищать выполненные контрольные работы. На защите Вы должны будете продемонстрировать умение решать задачи, аналогичные тем, которые Вы встретили в контрольных работах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Серговский П. С., Расев А. И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. – М.: Лесная промышленность, 1987.

2. Снопков В. Б. Гидротермическая обработка и защита древесины. Примеры и задачи. – Мн.: БГТУ, 2005.

3. Кречетов И. В. Сушка и защита древесины. – М.: Лесная промышленность, 1987.

4. Справочник по сушке древесины / Е. С. Богданов, В. А. Коз-лов, В. Б. Кунтыш, В. И. Мелехов / Под ред. Е. С. Богданова. – М.: Лесная промышленность, 1990.

5. Расчет, проектирование и реконструкция лесосушильных камер / Е. С. Богданов, В. И. Мелехов, В. Б. Кунтыш и др. / Под ред. Е. С. Богданова. – М.: Экология, 1993.

6. Донченко Л. Ф., Снопков В. Б. Гидротермическая обработка и защита древесины. Методические указания к курсовому и дипломному проектам для студентов спец. Т.16.04.00. – Мн.: БГТУ, 1999.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие......................................................................................31. Программа дисциплины...................................................................5

1.1. Среда и материал...............................................................................51.2. Тепловая обработка древесины.......................................................51.3. Общие вопросы сушки древесины..................................................61.4. Оборудование для камерной сушки пиломатериалов...................61.5. Технология камерной сушки пиломатериалов...............................71.6. Атмосферная сушка и специальные способы сушки

пиломатериалов.................................................................................71.7. Сушка шпона и измельченной древесины......................................81.8. Защита древесины. Процессы пропитки.........................................81.9. Контроль, регулирование и испытания устройств для

гидротермической обработки древесины.......................................91.10. Проектирование устройств для гидротермической обработки

древесины........................................................................................102. Методические рекомендации по изучению дисциплины...........113. Вопросы для самостоятельной проверки знаний.........................13

3.1. Среда и материал.............................................................................133.2. Тепловая обработка древесины.....................................................153.3. Общие вопросы сушки древесины................................................173.4. Оборудование для камерной сушки пиломатериалов.................183.5. Технология камерной сушки пиломатериалов.............................193.6. Атмосферная сушка и специальные способы сушки

пиломатериалов...............................................................................213.7. Сушка шпона и измельченной древесины....................................223.8. Защита древесины. Процессы пропитки.......................................233.9. Контроль, регулирование и испытания устройств для

гидротермической обработки древесины.....................................243.10. Проектирование устройств для гидротермической обработки

древесины........................................................................................254. Методические рекомендации по выполнению и оформлению

контрольных работ..........................................................................264.1. Выбор контрольных задач..............................................................264.2. Оформление контрольных работ...................................................26

Литература.......................................................................................30

ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКАИ ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ

СоставительСнопков Василий Борисович

Редактор Е. И. Гоман

Подписано в печать 03.01.2006. Формат 60х84 1/16Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 1,9. Уч.-изд. л. 1,9.Тираж 200 экз. Заказ .

Учреждение образования«Белорусский государственный технологический университет».

220050. Минск, Свердлова, 13а.ЛИ № 02330/0133255 от 30.04.2004

Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования«Белорусский государственный технологический университет».

220050. Минск, Свердлова, 13.ЛП № 02330/0056739 от 22.01.2004