on sen uunikuiva massa (vakion saavuttaminen massa yleensä sen jälkeen, kun se on kuivattu uunissa, jonka lämpötila on 103±2 °c (218±4 °F) 24 tunnin ajan, kuten Walker ym.mainitsevat., 1993). Yhtälö voidaan ilmaista prosenttiosuuden sijaan myös murto-osana veden massasta ja uunikuivan puun massasta. Esimerkiksi 0,59 kg / kg (uunin kuivapohja) ilmaisee saman kosteuspitoisuuden kuin 59% (uunin kuivapohja).

Kuitukyllästyspiste

nämä puulavan IPPC-merkinnät osoittavat KD: uunikuivattu, HT: lämpökäsitelty ja DB: kuorittu. Periaatteessa kaikessa IPPC-jäsenvaltioon vietävässä puisessa pakkausmateriaalissa on oltava tällainen leima.

vihreän puun kuivuessa soluluminasta lähtee ensimmäisenä vapaata vettä, jota pitävät vain kapillaarivoimat. Fysikaalisiin ominaisuuksiin, kuten lujuuteen ja kutistumiseen, vapaan veden poisto ei yleensä vaikuta. Kuitujen saturaatiopiste (FSP) määritellään kosteuspitoisuudeksi, jossa vapaan veden pitäisi olla kokonaan poissa, kun taas soluseinät ovat sidotun veden kyllästämiä. Useimmissa puulajeissa kuidun kyllästymispiste on 25-30 prosentin kosteuspitoisuudella. Siau (1984) raportoi, että kuidun saturaatiopiste X fsp {\displaystyle X_{\text{fsp}}}

(kg/kg) riippuu lämpötilasta T (°C) seuraavan yhtälön mukaisesti: X fsp = 0.30 − 0.001 ( T − 20 ) {\displaystyle x_{\text{FSP}}=0.30-0.001(T-20)\;}

(1.2)

keey et al. (2000) käytetään erilaista kuidun kyllästymispisteen määritelmää (puun tasapainokosteuspitoisuus ympäristössä, jossa suhteellinen kosteus on 99%).

monet puun ominaisuudet muuttuvat huomattavasti, kun puu kuivataan kuitukylläisyyspisteen alapuolella, mukaan lukien:

1. tilavuus (mieluiten kutistumista ei tapahdu, ennen kuin osa sitoutuneesta vedestä katoaa eli puu kuivataan FSP: n alapuolella);
2. lujuus (vahvuudet kasvavat yleensä jatkuvasti, kun puu kuivataan FSP: n alapuolella (Desch and Dinwoodie, 1996), lukuun ottamatta törmäystaivutuslujuutta ja joissakin tapauksissa sitkeyttä);
3. sähkövastus, joka kasvaa hyvin nopeasti sitoutuneen veden hävitessä puun kuivuessa FSP: n alapuolelle.

Equilibrium moisture contentEdit

Wood on hygroskooppinen aine. Sillä on kyky ottaa tai luovuttaa kosteutta höyryn muodossa. Puun sisältämällä vedellä on oma höyrynpaine, joka määräytyy kulloinkin vedellä täytettyjen hiussuonien enimmäiskoon mukaan. Jos vesihöyryn paine ympäröivässä tilassa on pienempi kuin höyrynpaine puun sisällä, tapahtuu desorptio. Suurikokoiset hiussuonet, jotka ovat tuolloin täynnä vettä, tyhjenevät ensin. Höyrynpaine puun sisällä laskee, kun vesi on peräkkäin pienemmissä hiussuonissa. Lopulta päästään vaiheeseen, jossa höyrynpaine puun sisällä on yhtä suuri kuin höyrynpaine ympäröivässä tilassa puun yläpuolella, ja desorptio lakkaa. Tässä vaiheessa puuhun jäävän kosteuden määrä on tasapainossa ympäristön vesihöyryn paineen kanssa, ja sitä kutsutaan tasapainotilan kosteuspitoisuudeksi tai EMC: ksi (Siau, 1984). Hygroskooppisuutensa vuoksi puu pyrkii saavuttamaan kosteuspitoisuuden, joka on tasapainossa ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden ja lämpötilan kanssa.

puun EMC vaihtelee ympäristön suhteellisen kosteuden (lämpötilan funktio) mukaan merkittävästi, vähemmässä määrin lämpötilan mukaan. Siau (1984) raportoi, että EMC vaihtelee hieman myös lajin, mekaanisen rasituksen, puun kuivaushistorian, tiheyden, uuteaineiden pitoisuuden ja sorptiosuunnan mukaan, jossa kosteuden muutos tapahtuu (eli adsorptio tai desorptio).

huoltopuun kosteuspitoisuus

puu säilyttää hygroskooppiset ominaisuutensa käytön jälkeen. Sen jälkeen se altistuu vaihtelevalle kosteudelle, joka on hallitseva tekijä sen EMC: n määrittämisessä. Nämä vaihtelut voivat olla enemmän tai vähemmän suhdannevaihteluita, kuten vuorokausivaihteluita tai vuosittaisia kausivaihteluita.

puun kosteuspitoisuuden muutosten tai käytössä olevien puuesineiden liikkumisen minimoimiseksi puu yleensä kuivataan kosteuspitoisuuteen, joka on lähellä keskimääräisiä EMC-olosuhteita, joille se altistuu. Nämä olosuhteet vaihtelevat sisäkäyttöön verrattuna ulkokäyttöön tietyssä maantieteellisessä paikassa. Esimerkiksi Australian Timber Drying Quality-standardin (AS/NZS 4787, 2001) mukaan EMC: n suositetaan olevan 10-12% suurimmassa osassa Australian osavaltioita, vaikka ääritapaukset ovat jopa 15-18% joissakin paikoissa Queenslandissa, Pohjoisterritoriossa, Länsi-Australiassa ja Tasmaniassa. EMC on kuitenkin niinkin alhainen kuin 6-7% kuivissa keskuslämmitteisissä taloissa ja toimistoissa tai pysyvästi ilmastoiduissa rakennuksissa.

kutistumista ja huojumista

kutistumista ja turvotusta voi esiintyä puussa kosteuspitoisuuden muuttuessa (Stamm, 1964). Kutistuminen tapahtuu, kun kosteuspitoisuus vähenee, kun taas turvotus tapahtuu, kun se kasvaa. Volyymin muutos ei ole tasapuolinen kaikkiin suuntiin. Suurin ulottuvuusmuutos tapahtuu suuntaan, joka sivuaa kasvurenkaita. Kutistuminen ytimestä ulospäin eli säteittäisesti on yleensä huomattavasti vähäisempää kuin tangentiaalinen kutistuminen, kun taas Pitkittäinen (jyvän suuntainen) kutistuminen on niin vähäistä, että se yleensä laiminlyödään. Pitkittäissuuntainen kutistuminen on 0,1 – 0,3%, toisin kuin poikittaissuuntainen kutistuminen, joka on 2-10%. Tangentiaalinen kutistuminen on usein noin kaksi kertaa suurempaa kuin säteittäisessä suunnassa, joskin joillakin lajeilla se on jopa viisi kertaa suurempi. Kutistuminen on noin 5-10% tangentiaalisessa suunnassa ja noin 2-6% säteittäisessä suunnassa (Walker et al., 1993).

puun differentiaalinen poikittaiskutistuminen liittyy:

1. myöhäisen Puun ja aikaisen puunkasvun vaihtelu vuosirenkaassa;
2. puun säteiden vaikutus säteittäiseen suuntaan (Kollmann and Cote, 1968;
3. soluseinän rakenteen piirteet, kuten mikrokuitukulman muutokset ja kuopat;
4. keskimmäisen lamellan kemiallinen koostumus.

puun kuivausta voidaan kuvata taidoksi varmistaa, että karkeat mittamuutokset kutistumisen kautta rajoittuvat kuivausprosessiin. Ihannetapauksessa puu kuivataan tasapainoiseen kosteuspitoisuuteen, joka saavutetaan myöhemmin (käytössä) puulla. Näin ollen mittojen muutostyöt pidetään mahdollisimman vähäisinä.

puun dimensiomuutosta on todennäköisesti mahdotonta kokonaan poistaa, mutta kokomuutoksen eliminointia voidaan approksimoida kemiallisella modifioinnilla. Esimerkiksi puuta voidaan käsitellä kemikaaleilla hydroksyyliryhmien korvaamiseksi muilla modifioivien aineiden hydrofobisilla funktionaalisilla ryhmillä (Stamm, 1964). Kaikista nykyisistä prosesseista on todettu, että puun modifiointi etikkahappoanhydridillä on korkea kutistumisen tai turpoamisen estävä tehokkuus (ASE), joka on saavutettavissa ilman puuvaurioita. Puun asetylointi on kuitenkin ollut hidasta kaupallistamista puun hinnan, korroosion ja etikkahapon juuttumisen vuoksi. Puun kemialliseen muunteluun liittyvää kirjallisuutta on runsaasti (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

Puutavaran kuivaaminen on yksi tapa lisätä puunjalostusteollisuuden sahatuotteiden arvoa. Australian Forest and Wood Products Research and Development Corporationin (FWPRDC) mukaan vihreä sahattu Lehtipuu, jonka hinta on noin 350 dollaria kuutiometriltä tai vähemmän, nousee kuivauksen ja jalostuksen myötä vähintään 2 000 dollariin kuutiometriltä. Nykyisin käytössä olevat tavanomaiset kuivausprosessit aiheuttavat kuitenkin usein merkittäviä laatuongelmia halkeamista sekä ulkoisesti että sisäisesti, mikä alentaa tuotteen arvoa. Esimerkiksi Queenslandissa (Anon, 1997) sahalaitokset menettävät noin 5 miljoonaa dollaria vuodessa olettaen, että 10 prosenttia kuivatusta havupuusta devalvoidaan 200 dollarilla kuutiometriltä kuivausvirheiden vuoksi. Australiassa tappio voisi olla 40 miljoonaa dollaria vuodessa havupuusta ja saman verran tai enemmän lehtipuusta. Puutavaran käytön kannalta on siis erittäin tärkeää, että puutavara kuivataan asianmukaisesti valvotuissa olosuhteissa ennen käyttöä maissa, joissa ilmasto-olot vaihtelevat huomattavasti eri vuodenaikoina.

kuivaus, jos se tehdään nopeasti puiden kaatamisen jälkeen, suojaa Puutavaraa myös ensisijaiselta lahoamiselta, sienitahroilta ja tietynlaisten hyönteisten hyökkäykseltä. Lahoamista ja värjäytymistä aiheuttavat eliöt eivät yleensä menesty puutavarassa, jonka kosteuspitoisuus on alle 20 prosenttia. Useat, joskaan eivät kaikki, tuhohyönteiset voivat elää vain vihreässä puutavarassa.

edellä mainittujen puutavaran kuivaamisen etujen lisäksi merkittäviä ovat myös seuraavat seikat (Walker ym., 1993; Desch and Dinwoodie, 1996):

1. kuivattu puutavara on kevyempää ja kuljetus-ja käsittelykustannukset ovat pienemmät.
2. kuivattu puutavara on useimmissa lujuusominaisuuksissaan vihreää Puutavaraa vahvempaa.
3. säilöntäaineilla kyllästettävät puut on kuivattava asianmukaisesti, jos halutaan saada aikaan asianmukainen tunkeutuminen, erityisesti öljytyyppisten säilöntäaineiden osalta.
4. Puun ja puutuotteiden kemiallisessa muuntamisessa materiaali on kuivattava tiettyyn kosteuspitoisuuteen, jotta asianmukaiset reaktiot tapahtuvat.
5. kuiva puu yleensä toimii, koneistaa, viimeistelee ja liimautuu paremmin kuin vihreä puu (tosin poikkeuksiakin on; esimerkiksi vihreä puu on usein helpompi kääntää kuin kuiva puu). Maalit ja viimeistelyt kestävät pidempään kuivalla puutavaralla.
6. puun sähkö-ja lämmöneristysominaisuuksia parannetaan kuivaamalla.

Puutavaran nopea kuivaus heti hakkuun jälkeen parantaa ja lisää raakapuun arvoa merkittävästi. Kuivaus mahdollistaa huomattavan pitkän aikavälin talouden järkeistämällä puuvarojen käyttöä. Puun kuivaaminen onkin tutkimus-ja kehitystyön kohde, joka huolettaa monia tutkijoita ja puualan yrityksiä ympäri maailmaa.

kosteuden Siirtomekanismit

puussa oleva vesi liikkuu yleensä korkeammilta vyöhykkeiltä matalamman kosteuspitoisuuden vyöhykkeille (Walker et al., 1993). Kuivaus alkaa puun ulkoreunasta ja etenee kohti keskustaa, ja myös ulkona tapahtuva kuivaus on tarpeen kosteuden karkottamiseksi puun sisävyöhykkeiltä. Tämän jälkeen puu saavuttaa tasapainon ympäröivän ilman kosteuspitoisuuden kanssa.

Kosteuspäästösedit

kosteuden liikkeen kantava voima on kemiallinen potentiaali. Ei kuitenkaan ole aina helppoa suhteuttaa puun kemiallista potentiaalia yleisesti havaittaviin muuttujiin, kuten lämpötilaan ja kosteuspitoisuuteen (Keey ym., 2000). Puun kosteus liikkuu puun sisällä nestemäisenä tai höyrynä useiden tyyppisten käytävien läpi käyttövoiman luonteen (esim.paine tai kosteusgradientti) ja puun rakenteen vaihtelun perusteella (Langrish and Walker, 1993), kuten seuraavassa kappaleessa ”drivers for moisture movement” selitetään. Nämä reitit koostuvat astioiden onteloista, kuiduista, sädesoluista, kuoppakammioista ja niiden kuoppakalvon aukoista, solujen välisistä tiloista ja soluseinän siirtymäkäytävistä.

näissä käytävissä tapahtuu veden liikettä pituussuunnassa kennoissa sekä sivusuunnassa kennosta toiseen, kunnes se saavuttaa puun lateraaliset kuivauspinnat. Lehtipuun pintapuun suurempi Pitkittäinen läpäisevyys johtuu yleensä astioiden läsnäolosta. Sivuttaisläpäisevyys ja poikittaisvirtaus ovat lehtipuilla usein hyvin vähäisiä. Lehtipuiden suonia tukkivat joskus tyloosit ja / tai joidenkin muiden lajien ikenet ja hartsit, kuten aiemmin mainittiin. Useimpien eukalyptusten sahattujen lautojen pinnalla esiintyy yleisesti ikenisuonia, joiden muodostuminen on usein seurausta puiden luonnollisesta suojaavasta reagoinnista vammoihin. Vaikka lehtipuiden säteiden tilavuusosuus on yleensä suurempi (tyypillisesti 15% puun tilavuudesta), säteet eivät ole erityisen tehokkaita säteittäisessä virtauksessa eivätkä kuitujen säteittäisten pintojen kuopat ole tehokkaita tangentiaalisessa virtauksessa (Langrish and Walker, 1993).

kosteuden liikkumistila

puun ilmalle ja kosteudelle käytettävissä oleva tila riippuu puun tiheydestä ja huokoisuudesta. Huokoisuus on tyhjän tilan tilavuusosuus kiinteässä. Huokoisuuden ilmoitetaan olevan 1,2-4,6% puun soluseinän kuivasta tilavuudesta (Siau, 1984). Toisaalta permeabiliteetti on mitta, jolla mitataan sitä, kuinka helposti nesteet kulkeutuvat huokoisen kiinteän aineen läpi joidenkin käyttövoimien, kuten kapillaaripainegradientin tai kosteusgradientin vaikutuksesta. On selvää, että kiintoaineen on oltava huokoista ollakseen läpäisevää, mutta siitä ei välttämättä seuraa, että kaikki huokoiset kappaleet ovat läpäiseviä. Permeabiliteetti voi olla olemassa vain, jos tyhjät tilat ovat yhteydessä toisiinsa aukoilla. Esimerkiksi lehtipuu voi olla läpäisevä, koska siellä on intervessel pisteytys aukkoja kalvot (Keey et al., 2000). Jos nämä kalvot ovat tukkeutuneita tai peittämättömiä tai jos kuopat ovat hengitettäviä, puu muodostaa umpisoluisen rakenteen ja voi olla käytännöllisesti katsoen läpäisemätön. Tiheys on tärkeää myös läpäisemättömille lehtipuille, koska enemmän soluseinämateriaalia kulkee yksikköetäisyydeltä, mikä tarjoaa paremman diffuusionkestävyyden (Keey et al., 2000). Siksi kevyemmät metsät yleensä kuivuvat nopeammin kuin raskaammat metsät. Nesteiden kuljetus on usein irtovirtausta (momentinsiirtoa) läpäiseville havupuille korkeassa lämpötilassa, kun taas diffuusiota tapahtuu läpäisemättömille lehtipuille (Siau, 1984). Näitä mekanismeja käsitellään jäljempänä.

kosteuden liikkeellepanevat voimat

diffuusiomallien eri versioissa käytetyt kolme pääasiallista voimaa ovat kosteuspitoisuus, vesihöyryn osapaine ja kemiallinen potentiaali (Skaar, 1988; Keey et al., 2000). Tässä käsitellään muun muassa kapillaaritoimintaa, joka on läpäisevissä havupuissa vapaan vesikuljetuksen mekanismi. Kokonaispaine-ero on käyttövoima puun alipainekuivauksen aikana.

Kapillaarivoimat

Kapillaarivoimat määräävät vapaan veden liikkeet (tai liikkeen puuttumisen). Se johtuu sekä tarttumisesta että yhteenkuuluvuudesta. Adheesiolla tarkoitetaan veden vetovoimaa muihin aineisiin ja yhteenkuuluvuudella veden molekyylien vetovoimaa toisiinsa.

puun kuivuessa veden haihtuminen pinnalta synnyttää kapillaarivoimia, jotka vetävät vapaata vettä pintojen alla olevilla alueilla. Kun vapaata vettä ei enää ole puun kapillaarivoimilla ei ole enää merkitystä.

Kosteuspitoisuuseroja

kemiallinen potentiaali selitetään tässä, koska se on todellinen käyttövoima veden kuljetuksessa puun neste-ja höyryfaaseissa (Siau, 1984). Gibbsin vapaa energia moolia kohti ilmaistaan yleensä kemiallisena potentiaalina (Skaar, 1933). Tyydyttymättömän ilman tai puun kemiallinen potentiaali kuidun kyllästyspisteen alapuolella vaikuttaa puun kuivumiseen. Tasapaino tapahtuu tasapainotilassa kosteuspitoisuus (kuten määritelty aiemmin)puun, kun kemiallinen potentiaali puun tulee yhtä suuri kuin ympäröivän ilman. Sorsaveden kemiallinen potentiaali on puun kosteuspitoisuuden funktio. Näin ollen puun kosteuspitoisuuden gradienttiin (pinnan ja keskustan välillä) tai tarkemmin aktiivisuuteen liittyy kemiallisen potentiaalin gradientti isotermisissä olosuhteissa. Kosteus jakaantuu uudelleen koko puuhun, kunnes kemiallinen potentiaali on kauttaaltaan yhtenäinen, mikä johtaa nollapotentiaaligradienttiin tasapainotilassa (Skaar, 1988). Tasapainotilaan pyrkivän kosteuden vuon oletetaan olevan verrannollinen kemiallisen potentiaalin eroon ja kääntäen verrannollinen siihen polun pituuteen, jonka yli potentiaaliero vaikuttaa (Keey et al., 2000).

kemiallisen potentiaalin gradientti on verrannollinen kosteuspitoisuusgradienttiin, kuten edellä esitetyissä yhtälöissä (Keey et al., 2000). Diffuusiomallia, jossa käytetään kosteuspitoisuuden gradienttia käyttövoimana, sovellettiin menestyksekkäästi Wu: ssa (1989) ja Doe et al: ssä. (1994). Vaikka diffuusiomallissa ennustettujen kosteuspitoisuusprofiilien välinen sopimus kosteuspitoisuusgradienttien perusteella on parempi alhaisemmalla kosteuspitoisuudella kuin korkeammalla, ei ole näyttöä siitä, että tämän puutavaran kosteuspitoisuudella olisi merkittävästi erilaisia kosteudenkuljetusmekanismeja. Niiden havainnot vastaavat kuljetusprosessia, jota ohjaa veden kokonaispitoisuus. Tässä opinnäytetyössä käytetään diffuusiomallia, joka perustuu tähän empiiriseen näyttöön siitä, että kosteuspitoisuusgradientti on käyttövoima tämäntyyppisen läpäisemättömän puutavaran kuivaamisessa.

pinnan ja keskuksen väliset kosteuserot (gradientti, rajapinnan ja massan välinen kemiallinen potentiaaliero) siirtävät sitoutuneen veden diffuusion avulla soluseinän pienten käytävien läpi. Kapillaariliikkeeseen verrattuna diffuusio on hidas prosessi. Diffuusio on yleisesti ehdotettu mekanismi kuivaus läpäisemätön lehtipuut (Keey et al., 2000). Lisäksi Kosteus vaeltaa hitaasti, koska uuteaineet tukkivat sydänpuun pienet soluseinän aukot. Tämän vuoksi pintapuu kuivuu yleensä sydänpuuta nopeammin samoissa kuivumisolosuhteissa.

kosteuden liikkumissuunnat diffusionEdit

on raportoitu, että puun pitkittäisen ja poikittaisen (säteittäisen ja tangentiaalisen) diffuusionopeuden suhde vaihtelee noin 100: sta kosteuspitoisuuden ollessa 5% Ja 2-4: ään kosteuspitoisuuden ollessa 25% (Langrish and Walker, 1993). Säteittäinen diffuusio on jonkin verran nopeampaa kuin tangentiaalinen diffuusio. Vaikka Pitkittäinen diffuusio on nopeinta, sillä on käytännön merkitystä vain lyhyiden palojen kuivattaessa. Yleensä puutavaralaudat ovat paljon pidempiä kuin leveydeltään tai paksuudeltaan. Esimerkiksi tutkimuksessa käytetyn vihreän laudan tyypillinen koko oli 6 m pitkä, 250 mm leveä ja 43 mm paksuus. Jos levyt ovat neljännessawn, niin leveys on säteittäinen suuntaan taas paksuus on tangentiaalinen suuntaan, ja päinvastoin tavallinen-sahattu levyt. Suurin osa kosteudesta poistuu puusta sivuttaisliikkeellä kuivauksen aikana.

syyt puutavaran kuivauksen aikana tapahtuviin halkeamiin ja halkeamiin ja niiden torjuntaan

puutavaran kuivauksen suurin vaikeus on sen uloimpien kerrosten taipumus kuivua nopeammin kuin sisätilojen. Jos näiden kerrosten annetaan kuivua paljon kuitujen kyllästymispisteen alapuolella sisätilojen ollessa vielä kylläisiä, syntyy jännityksiä (joita kutsutaan kuivausjännityksiksi), koska märkä sisus rajoittaa ulompien kerrosten kutistumista (Keey et al., 2000). Puukudoksissa tapahtuu repeämiä, ja näin ollen syntyy halkeamia ja halkeamia, jos nämä rasitukset jyvän alueella ylittävät jyvän lujuuden (kuidun ja kuitusidoksen välinen sidos).

kuivumisvirheiden onnistunut hallinta kuivausprosessissa edellyttää tasapainon ylläpitämistä pintakosteuden haihtumisnopeuden ja puun sisäosista ulospäin suuntautuvan kosteuden siirtymisnopeuden välillä. Nyt selvitetään, miten kuivaamista voidaan ohjata. Yksi onnistuneimmista puunkuivaus-tai maustamistavoista olisi Uunikuivaus, jossa puu laitetaan uuniosastoon pinoihin ja kuivataan höyryttämällä, jolloin höyry vapautuu hitaasti.

lämpötilan, suhteellisen kosteuden ja ilman kiertonopeuden Vaikutusedit

ulkoiset kuivausolosuhteet (lämpötila, suhteellinen kosteus ja ilman nopeus) säätelevät kuivauksen ulkorajoja ja siten kuivumisnopeutta sekä vaikuttavat kosteuden sisäisen liikkeen nopeuteen. Kuivausnopeuteen vaikuttavat ulkoiset kuivausolosuhteet (Walker ym., 1993; Keey ym., 2000), kuten nyt kuvataan.

lämpötila jos suhteellinen kosteus pidetään vakiona, mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi kuivausnopeus. Lämpötila vaikuttaa kuivumisnopeuteen lisäämällä ilman kosteudenpitokykyä sekä kiihdyttämällä kosteuden diffuusionopeutta puun läpi.

kuivausuunin todellinen lämpötila on kuivakaasuseoksen lämpötila (merkitään yleensä Tg: llä), joka on höyrykaasuseoksen lämpötila, joka määritetään lisäämällä lämpömittari, jossa on kuivakupu. Märkälämpötila (TW) määritellään lämpötilaksi, joka saavutetaan, kun pieni määrä nestettä haihduttaa suuren määrän tyydyttymätöntä ilma-höyry seosta. Tämän lämpömittarin lämpötilan tunnistava Elementti pidetään kosteana huokoisella kangasholkilla (kankaalla), joka yleensä laitetaan puhtaan veden säiliöön. Ilmavirtaus on vähintään 2 m / s, jotta holkin ympärille ei muodostu pysähtyneen kostean ilman muodostusta (Walker ym., 1993). Koska ilma kulkee märän Hihan yli, vesi haihtuu ja jäähdyttää märkälämpömittarin. Kuiva-ja märkälämpötilan eroa, märkälamppua, käytetään suhteellisen kosteuden määrittämiseen tavallisesta hygrometrisestä kaaviosta (Walker et al., 1993). Suurempi ero kuiva-ja märkälämpötilojen välillä kertoo alhaisemmasta suhteellisesta kosteudesta. Jos esimerkiksi kuivalämpötila on 100 °C ja märkälämpötila 60 °C, suhteellinen kosteus luetaan hygrometrisestä kaaviosta 17%: ksi. Ilman suhteellinen kosteus Ilman suhteellinen kosteus määritellään vesihöyryn osapaineeksi jaettuna tyydyttyneellä höyrynpaineella samassa lämpötilassa ja kokonaispaineella (Siau, 1984). Jos lämpötila pidetään vakiona, alhaisempi suhteellinen kosteus johtaa korkeampiin kuivumisnopeuksiin puun lisääntyneen kosteusgradientin vuoksi, mikä johtuu pintakerrosten kosteuspitoisuuden vähenemisestä ilman suhteellisen kosteuden vähentyessä. Suhteellinen kosteus ilmoitetaan yleensä prosentteina. Kuivauksessa toinen suhteelliseen kosteuteen liittyvä oleellinen parametri on absoluuttinen kosteus, joka on vesihöyryn massa kuivan ilman massayksikköä kohti (kg vettä kilogrammaa kuivaa ilmaa kohti). Siihen vaikuttaa kuitenkin veden määrä lämmitetyssä ilmassa. Ilman kiertonopeus kuivausaika ja puutavaran laatu riippuvat ilman nopeudesta ja sen tasaisesta kiertokulusta. Tasaisessa lämpötilassa ja suhteellisessa kosteudessa korkein mahdollinen kuivumisnopeus saavutetaan nopealla ilman kierrolla puun pinnan yli, jolloin puusta Haihtuva kosteus poistuu nopeasti. Korkeampi kuivumisnopeus ei kuitenkaan aina ole suotavaa etenkään läpäisemättömien lehtipuiden osalta, koska kovemmat kuivumisnopeudet aiheuttavat suurempia rasituksia, jotka voivat aiheuttaa puutavaran halkeamista tai vääristymistä. Hyvin alhaisilla Tuulettimen nopeuksilla, alle 1 m / s, ilmavirta pinon läpi on usein laminaarinen, eikä lämmönsiirto puun pinnan ja liikkuvan ilmavirran välillä ole erityisen tehokasta (Walker ym., 1993). Lämmönsiirron vähäinen tehokkuus (ulkoisesti) ei välttämättä ole ongelma, jos sisäinen kosteuden liike on tärkein kosteuden liikkeen rajoitus, kuten useimmilla lehtipuilla (Pordage and Langrish, 1999).

Puutavaran luokittelu kuivaukseen

puut luokitellaan seuraavasti sen mukaan, kuinka helposti ne kuivuvat ja kuinka helposti ne hajoavat:

erittäin tulenkestävät puut nämä puut ovat hitaita ja vaikeita kuivata, jotta lopputuotteessa ei olisi vikoja, erityisesti halkeamia ja halkeamia. Esimerkkejä ovat raskaat, tiheään kasvavat rakennepuut, kuten rautapuu (”Eucalyptus paniculata”), mustapuu (”E. pilularis”), etelänsinipuu (”E. globulus”) ja harjapuu (”Lophostemon cofertus”). Ne vaativat huomattavaa suojaa ja hoitoa nopeilta kuivumisolosuhteilta parhaiden tulosten saavuttamiseksi (Bootle, 1994). Kohtalaisen tulenkestävät metsät nämä puut osoittavat kohtalainen taipumus halkeilla ja jakaa maustamisen aikana. Ne voidaan maustaa virheettöminä kohtalaisen nopeilla kuivumisolosuhteilla (eli voidaan käyttää enintään 85 °C: n kuivalämpötilaa). Esimerkiksi Sydney blue gum (E. saligna) ja muita keskitiheyksisiä Puutavaraa (Bootle, 1994), jotka soveltuvat mahdollisesti huonekaluihin. Ei-tulenkestävät metsät nämä puut voidaan nopeasti maustaa virheettömiksi jopa soveltamalla korkeita lämpötiloja (yli 100 °C: n kuivakupolilämpötiloja) teollisuusuuneissa. Jos ne eivät kuivu nopeasti, ne voivat saada värimuutoksia (sininen tahra) ja hometta pinnalle. Esimerkkejä ovat havupuut ja matalatiheyksiset puutavara, kuten Pinus radiata.

ModelEdit

puun kuivumisnopeus riippuu useista tekijöistä, joista tärkeimmät ovat lämpötila, puun mitat ja suhteellinen kosteus. Simpson ja Tschernitz ovat kehittäneet yksinkertaisen mallin puun kuivauksesta näiden kolmen muuttujan funktiona. Vaikka analyysi tehtiin punatammelle, menetelmää voidaan soveltaa mihin tahansa puulajiin säätämällä mallin vakioparametreja.

yksinkertaisesti sanottuna malli olettaa, että kosteuspitoisuuden muutosnopeus m suhteessa aikaan t on verrannollinen siihen, kuinka kaukana puunäyte on tasapainotilastaan kosteuspitoisuudesta M e {\displaystyle M_{e}}

, joka on lämpötilan T ja suhteellisen kosteuden h funktio: d M d T = − M − M E τ {\displaystyle {\frac {dM}{DT}}=-{\frac {M-M_{e}}{\tau }}}

missä τ {\displaystyle \tau }

on lämpötilan t funktio ja tyypillinen puun mitta l ja sillä on aikayksiköitä. Tyypillinen puun mitta on suurin piirtein pienin arvo ( L r , L t , L L / 10 {\displaystyle L_{r},\,l_{t},\,l_{L}/10}

), jotka ovat säteittäiset, tangentiaaliset ja pituussuuntaiset mitat, tuumina, pituussuuntaisen mitan jaettuna kymmenellä, koska vesi diffundoituu noin 10 kertaa nopeammin pituussuunnassa (jyvää pitkin) kuin sivusuuntaisissa mitoissa. Ratkaisu yllä olevaan yhtälöön on: M − M e M 0 − m e = e − t τ {\displaystyle {\frac {m-M_{e}}{M_{0}-M_{E}}=E^{-{\frac {t} {\tau}}}}

missä M 0 {\displaystyle M_{0}}

on alkuperäinen kosteuspitoisuus. Havaittiin, että punatammitavaran ”aikavakio” τ {\displaystyle \tau }

ilmaistiin hyvin: τ = L N A + b p sat ( T ) {\displaystyle \tau ={\frac {l^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}

missä A, B ja n ovat vakioita ja P sat ( T ) {\displaystyle p_{\text{Sat}} (t)}

on veden kyllästymishöyrynpaine lämpötilassa T. Punatammen puutavaralle saatiin seuraavat vakioiden arvot päivissä, pituus tuumissa ja p sat {\displaystyle p_{\text{sat}}}

mitattuna mmHg. a = 0, 0575 b = 0, 00142 n = 1, 52

kuivumisajan tuottojen ratkaiseminen:

t = − τ Ln ⁡ ( M − M e M 0 − m e ) = − L N A + b p sat ( T ) Ln ⁡ ( M − M e M 0 − m e ) {\displaystyle t=-\tau \,\Ln \left({\frac {m-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}\right)={\frac {-l^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}\,\ln \Left({\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}\right)}

esimerkiksi 150 °F: ssä Arden Buckin yhtälön avulla veden Kylläisyyshöyrynpaineen havaitaan olevan noin 192 mmHg (25,6 kPa). Aikavakio 1 tuuman paksuisen (25 mm) punatammilautan kuivumiselle 150 °F: ssa on tällöin τ = 3,03 {\displaystyle \tau =3,03}

päivää, mikä on aika, joka tarvitaan kosteuspitoisuuden pienentämiseen 1/e = 37%: iin sen alkuperäisestä tasapainopoikkeamasta. Jos suhteellinen kosteus on 0,50, niin käyttämällä Hailwood-Horrobin yhtälö kosteuspitoisuus puun tasapainotilassa on noin 7,4%. Aika vähentää sahatavaran 85% kosteuspitoisuus 25% kosteuspitoisuus on sitten noin 4,5 päivää. Korkeammat lämpötilat tuottavat nopeammin kuivumisajat, mutta ne myös luovat enemmän stressiä puu johtuu, koska kosteusgradientti on suurempi. Polttopuiden kohdalla tämä ei ole ongelma, mutta puunjalostustarkoituksessa korkea rasitus saa puun halkeamaan ja olemaan käyttökelvotonta. Normaali kuivausajat saada minimaalinen mauste tarkastuksia (halkeamia) 25 mm (1 tuumaa tai 4/4 puutavara) punatammi vaihtelee 22-30 päivää, ja 8/4, (50 mm tai 2 tuumaa) Se vaihtelee 65-90 päivää.