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,

4.5. Верификация результатов численного исследования

На рис. 4.7 представлены графики распределения влажности по толщине материала в различные моменты времени сушки, полученные в данной работе; на рис. 4.8 представлены графики распределения влажности по толщине материала в различные моменты времени сушки, полученные автором в [28]. Порода древесины – сосна; толщина доски – 40 мм; температура сушильного агента – 80 °С; начальная влажность (Wн) – 60 %; равновесная влажность: начальная – 15 %, конечная – 8 %.

Рис. 4.7. Распределение влажности по толщине доски в различные моменты времени сушки, полученное в данной работе

Рис. 4.8. Распределение влажности по толщине доски в различные моменты времени сушки, полученное в [28]

В целом результаты сопоставимы, однако в течение первых 36 часов процесса сушки в результатах данной работы наблюдается более медленная скорость сушки, что связано с тем, что автором в [28] рассчитывался процесс установившегося несвязанного тепло- и массообмена, описываемого уравнениями:

(4.43)

при начальном условии:

W(x, 0) = φ(x) (4.44)

и граничном условии:

(4.45)

т.е. без учета потока влаги, вызванного разностью температур.

В данном исследовании при расчете процесса сушки древесины решалась задача совмещенного тепло-массообмена с учетом термовлагопроводности, т.е. потока влаги, вызванного неравномерным прогревом древесины, что позволяет повысить точность расчета поля влажности в материале, а также получить значение температурного поля для более точного определения теплофизических свойств древесины в течение процесса сушки.

На рис. 4.9 представлены графики распределения влажности по толщине сосновой доски с начальной влажностью 80 % толщиной 60 мм в различные моменты времени низкотемпературной сушки согласно РТМ (при температуре 69 °С и психрометрической разности 4 °С), полученные в данной работе; на рис. 4.10 представлены аналогичные графики характера распределения влажности в древесине в процессе конвективной сушки, полученный экспериментально в [74].

В целом наблюдается адекватность полученной математической модели реальным процессам тепло- и влагопереноса в древесине в процессе сушки.

Из графика кинетики сушки (рис. 4.4) видно, что влажность поверхностного слоя достаточно быстро стремится к равновесной влажности. Начальный период прогрева древесины, хоть по длительности и не превышает 5–10 % процесса сушки, характеризуется повышенными значениями градиентов температуры и влажности, которые могут привести к повышенным внутренним напряжениям в материале и растрескиванию. Поэтому при обосновании режима сушки необходимо производить расчет нестационарного тепло- и влагопереноса в древесине.

Рис. 4.9. Распределение влажности по толщине доски в различные моменты времени сушки: 1 – τ = 12 ч; 2 – τ = 56 ч; 3 – τ = 148 ч; 4 – τ = 180 ч; 5 – τ = 240 ч

Рис. 4.10. Характер распределения влажности в древесине в процессе конвективной сушки: 1 – Wср = 47 %; 2 – Wср = 44 %; 3 – Wср = 38 %; 4 – Wср = 20 %; 5 – Wср = 12 %