Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЕЕ СУШКИ

Макартичян С В, Шилин А Н, Стрижиченко А В,

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в условиях рыночной экономики основными требованиями, предъявляемыми к выпускаемой продукции, является ее качество и себестоимость. Одними из самых сложных проблем, существующих в деревообрабатывающей промышленности, являются обеспечение заданного качества изделий из древесины и оптимизация энергозатрат на сушку. Из анализа существующих затрат в различных отраслях промышленности следует, что наиболее энергоемкими установками являются различного рода нагревательные и сушильные установки. Именно они – основные потребители энергии на предприятиях этих отраслей промышленности.

Древесина является довольно сложным объектом и поэтому для обеспечения заданного качества изделий из древесины в технологическом процессе сушки должны учитываться такие особенности древесины, как расположение волокон, сортимент древесины, неравномерность распределения влаги и т.д.

Современное технологическое оборудование сушки древесины не позволяет обеспечить постоянства влажности габаритных изделий по всему объему, что зачастую приводит к отклонениям от установленных пределов влажности. Это приводит к браку и потерям не только в материалах, но и в тепловой и электрической энергии. Особенно это касается дорогостоящих изделий из древесины.

В настоящее время необходимо разрабатывать системы, основанные на контроле не только температуры сушильного агента, но и на контроле влажности – наиболее важного параметра, который определяет качество сушки древесины. Однако реализация таких систем требует достоверного математического описания объекта регулирования, а именно процессов тепло- и влагопереноса в древесине в процессе сушки.

Вопросам теории расчёта процессов тепло- и влагопереноса в капиллярно-пористых телах в процессе сушки посвящены труды учёных: Афанасьева А.М., Гороховского А.Г., Кречетова И.В., Лыкова А.В., Расева А.И., Федяева А.А. и др. Дальнейшие исследования в данной области требуют получения достоверного математического описания процессов тепло- и влагопереноса в древесине в процессе сушки с учетом зависимости теплофизических свойств древесины от ее температуры и влажности, а интенсивности влагообмена – от параметров сушильного агента.

В настоящее время в связи с развитием компьютерных и информационных технологий в научных исследованиях появляются новые способы решения поставленных задач, а именно моделирования технологического процесса сушки древесины с учетом всех влияющих факторов с применением достижений в области информационной и измерительной техники: датчиков контроля режимов сушки и влияющих на нее факторов.

Вопросам конструирования приборов и систем контроля влажности посвящены труды учёных: Берлинера М.А., Кричевского Е.С., Лапшина А.А., Мелкумяна В.Е., Музалевского В.И., Познаева А.П., Ройфе В.С. и др. Несмотря на то, что в настоящее время разработано большое количество методов и средств контроля влажности, не все из них могут быть использованы для непрерывного быстродействующего стопроцентного контроля дорогостоящих изделий из древесины, например, паркетной доски. Поэтому необходимо провести анализ существующих косвенных методов контроля влажности с целью обоснованного выбора метода, наиболее удовлетворяющего всем указанным требованиям. Кроме того, внедрение цифровых устройств позволяет существенно расширить потенциальные возможности методов и систем контроля влажности.

Сложность задачи контроля влажности заключается в том, что на контролируемую физическую величину, являющуюся источником информации о влажности, влияют многие другие параметры древесины. Часть из них может быть измерена и учтена введением поправок, измерение же многих других параметров, например, плотности древесины в абсолютно сухом состоянии, температуры, ориентации волокон, структуры, – задача не менее сложная, чем измерение самой влажности. Поэтому наиболее целесообразным является использование комбинированных методов влагометрии, где не требуется измерение влияющих параметров и введение поправок, поскольку достигается компенсация их влияний на контролируемую величину.

Сложность анализа физических процессов, протекающих в процессе контроля влажности, формирует еще одну из наиболее актуальных на сегодняшний день задач: создание математических моделей этих процессов. Такие модели нужны не только для анализа и синтеза систем контроля влажности, но и, самое главное, для перехода от эмпирических методов градуировки и расчета этих систем к строгим и точным математическим.