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,

5.1. Контроль влажности высушиванием

Контроль влажности древесины методом высушивания до настоящего времени остается одним из наиболее распространенных в деревообрабатывающей промышленности [39, 75]. Это объясняется простотой используемого оборудования и аппаратуры, а также его сравнительно высокой точностью. В деревообрабатывающем производстве влажность древесины принято выражать как процентное отношение массы воды mв, содержащейся в образце, к его массе в абсолютно сухом состоянии :

(5.1)

В дальнейшем, кроме выражения (2.1), для удобства в расчетах влажность будет определяться как отношение этих масс

(5.2)

Метод высушивания древесины при определенных условиях может обеспечить очень высокую точность. Однако такие условия на практике не всегда создаются, а поэтому и точность контроля оказывается низкой. Из формулы (2.1) видно, что погрешности метода высушивания зависят от погрешностей определения массы воды mв и массы абсолютно сухой древесины m0. Причины возникновения последних можно проследить по схеме [66], изображенной на рис. 5.1. Определение влажности начинается c отбора образца и транспортировки его в лабораторию; в зависимости от условий доставки образца происходит частичное изменение его массы за счет гигроскопичности древесины на величину Δm1. Во избежание этого необходимо применять для образцов стружки – бюксы, для шпона и массивной древесины – полиэтиленовые мешки. Во время взвешивания без бюкс по той же причине частично изменяется масса образца на величину Δm2. Кроме того, при взвешивании создается своя погрешность Δm3, которая зависит от класса точности весов. Сравнительно большая погрешность Δm4 может быть при определении массы абсолютно сухого образца, так как в процессе сушки из древесины удаляется не только вода, но и летучие вещества.

Рис. 5.1. Структура источников погрешностей определения влажности древесины методом высушивания

Выделение последних зависит, в основном, от температуры: при повышении температуры летучих веществ выделяется больше, при понижении – меньше.

При взвешивании высушенного образца выявляется погрешность от изменения его массы за счет гигроскопичности Δm5 и погрешности весов Δm6. Таким образом, при вычислении влажности образца лаборант оперирует с приближенными значениями и . Наибольшую долю в суммарную погрешность вносят составляющие Δm3, Δm4, Δm5, Δm6. С их учетом суммарная погрешность контроля влажности равна

(5.3)

По требованиям метрологии погрешность образцового измерителя должна быть на порядок меньше погрешности поверяемого влагомера. Современные электронные влагомеры при контроле влажности сухой древесины имеют погрешность порядка 0,4–0,8 %. Следовательно, для градуировки влагомеров и их поверки необходимо применять образцовый контроль с погрешностью порядка 0,04–0,08 %. Для достижения такой погрешности необходимо повышать точность взвешивания и строго выдерживать температуру, рекомендуемую ГОСТ [29], и условия сушки образцов.

При контроле влажности методом высушивания, особенно при длительной сушке, из древесины усиливается выделение летучих веществ. Следует сказать, что при этом происходят необратимые процессы, в результате которых электрофизические свойства древесины изменяются и при повторном ее увлажнении не восстанавливаются. Поэтому для градуировки и поверки электронных влагомеров недопустимо применять образцы древесины, увлажненной повторно. Лучше всего отбирать образцы непосредственно из технологического потока, который обслуживает данный влагомер. Взвешивание абсолютно сухих образцов, имеющих большую площадь поверхности, требует внимания, так как они интенсивно впитывают влагу из воздуха.

Наряду с достоинствами метода высушивания (высокая точность и простота) у него имеются и недостатки, которые исключают его применение в автоматических, системах контроля. Главный из них – это чрезмерная длительность процесса контроля влажности, тогда как использование современных, высокопроизводительных сушилок требует довольно оперативного управления процессом сушки, где контроль влажности должен проводиться значительно быстрее, чем это делается при методе высушивания. Другой недостаток заключается в невозможности непрерывного контроля влажности высушиваемого материала, так как после контроля образцы древесины становятся практически непригодными для дальнейшего использования. Перечисленные недостатки контроля влажности методом высушивания полностью устраняются при использовании электрофизических методов контроля влажности.