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,

3.4. Анализ методов расчета процессов влагопереноса при сушке древесины

Система уравнений, описывающих тепло- и влагоперенос в капиллярно-пористых телах для неограниченной пластины при постоянном давлении имеет вид [57]:

(3.1)

(3.2)

где аm – коэффициент влагопроводности; λ – коэффициент теплопроводности влажного тела; c – удельная теплоёмкость влажного тела; ε – критерий фазового превращения; δ – относительный коэффициент термодиффузии влаги.

Граничные условия имеют вид:

(3.3)

(3.4)

где qп(τ) – удельный поток тепла через поверхность; jп(τ) – удельный поток влаги через поверхность.

Начальные условия:

W = f1(x); t = f2(x). (3.5)

Аналитические решения системы с постоянными коэффициентами при постоянном давлении были получены для простейших случаев сушки изотропного материала. Найденное И.В. Кречетовым решение пригодно лишь для качественного описания распределения влаги, а предложенное П.С. Серговским решение дает удовлетворительные результаты только при невысокой начальной влажности, а предложенная им упрощенная схема нестационарного поля распределения влаги в материале справедлива только при граничных условиях первого рода [8].

В [28] автор решает более простую задачу несвязанного массообмена для установившейся температуры материала в процессе низкотемпературной сушки:

(3.6)

при начальном условии:

(3.7)

и граничном условии:

(3.8)

В [73] для учета влияния температурной составляющей на процесс распределения влаги предлагается использовать уравнение, имитирующее влияние температурных полей путем учета действия источника влаги, мощность которого зависит от времени:

(3.9)

где W′o – максимальная мощность источника влаги; k – постоянная, учитывающая относительную скорость изменения удельной мощности источника.

При таких условиях задача состоит в решении дифференциального уравнения:

(3.10)

при граничных условиях:

(3.11)

В [93] представлены результаты решения системы (3.1)–(3.2) с учетом пористости материала при следующих граничных условиях

(3.12)

(3.13)

где βp, Pпов, P∞ – коэффициент массоотдачи, давление пара у поверхности материала и давление в сушильном агенте за пределами пограничного слоя.

Однако решение получено для постоянных теплофизических свойств материала, и в уравнение подставлен определенный экспериментально термоградиентный коэффициент δT, который согласно А.В. Лыкову равен коэффициенту термодиффузии только при отсутствии потока влаги с поверхности [56], т.е. в установившемся стационарном состоянии.

Неучет нестационарного процесса нагрева материала может быть обоснован только в случае непрерывного процесса сушки. Для исследования же прерывистых, осциллирующих и импульсных режимов конвективной сушки пиломатериалов, которые характеризуются многократным нагреванием древесины и применение которых позволит повысить энергоэффективность процесса, необходимо учитывать влияние температурного поля в материале на процесс распределения влаги.