az élő fák és friss rönkök fája nagy mennyiségű vizet tartalmaz, amely gyakran a fa tömegének több mint 50% – át teszi ki. A víz jelentős hatással van a fára. A fa folyamatosan cseréli a nedvességet vagy a vizet a környezetével, bár az árfolyamot erősen befolyásolja a fa tömítésének mértéke.

a fa három formában tartalmaz vizet:

szabad víz a lumina sejtben lévő víz nagy részét csak kapilláris erők tartják. Kémiailag nem kötődik, szabad víznek nevezik. A szabad víz nem azonos termodinamikai állapotban van, mint a folyékony víz: energia szükséges a kapilláris erők leküzdéséhez. Ezenkívül a szabad víz vegyi anyagokat tartalmazhat, megváltoztatva a fa szárítási jellemzőit. A kötött vagy higroszkópos vízzel kötött víz hidrogénkötésekkel kötődik a fához. A fa vonzereje a víz számára a cellulózban lévő szabad hidroxil (OH) csoportok, a hemicellulózok és a lignin molekulák jelenlétéből adódik a sejtfalban. A hidroxilcsoportok negatív töltéssel rendelkeznek. Mivel a víz poláris folyadék, a cellulózban lévő szabad hidroxilcsoportok hidrogénkötéssel vonzzák és tartják a vizet. A cellában lévő gőzvíz vízgőz formájában normál hőmérsékleten és páratartalom mellett általában elhanyagolható.

Nedvességtartalomszerkesztés

a fa nedvességtartalmát a száraz tömeg arányának tömegváltozásaként számítják ki a képlet szerint (Siau, 1984): nedvesség tartalom = m g − m od m od × 100 % {\displaystyle {\text{nedvességtartalom}}={\frac {m_{\text{g}}-m_{\text{od}}}{m_{\text{od}}}}\alkalommal 100\%}

Itt m g {\displaystyle m_{\text{g}}}

a zöld tömeg a fa, m od {\displaystyle m_{\text{od}}}

a sütő száraz tömeg (az eléréséhez folyamatos tömeg általában szárítás után egy kemencében beállított 103±2 ° C (218±4 ° F)24 órán Walker et al., 1993). Az egyenlet a víz tömegének és a sütő száraz fa tömegének töredékében is kifejezhető, nem pedig százalékban. Például 0,59 kg / kg (sütő száraz alapon) ugyanazt a nedvességtartalmat fejezi ki, mint az 59% (sütő száraz alapon).

Száltelítettség pointEdit

ezek az IPPC jelölések egy fa raklapon KD-t jeleznek: kemencében szárított, HT: hőkezelt, és DB: bontott. Az IPPC-tagállamba exportált fa csomagolóanyagoknak lényegében ilyen bélyegzővel kell rendelkezniük.

amikor a zöld fa kiszárad, a lumina cellából származó szabad víz, amelyet csak a kapilláris erők tartanak, az első. A fizikai tulajdonságok, mint például a szilárdság és a zsugorodás, általában nem befolyásolja a szabad víz eltávolítása. A száltelítettségi pont (FSP) az a nedvességtartalom, amelynél a szabad víznek teljesen el kell tűnnie, míg a sejtfalak kötött vízzel telítettek. A legtöbb erdőtípusban a rost telítettségi pontja 25-30% nedvességtartalom. Siau (1984) arról számolt be, hogy az X fsp {\displaystyle X_{\text{fsp}}}}

(kg/kg) a következő egyenlet szerint a T (°C) hőmérséklettől függ: X FSP = 0,30 − 0,001 ( T − 20 ) {\displaystyle x_{\text{FSP}}=0.30-0.001(T-20)\;}

(1.2)

keey et al. (2000) a száltelítettségi pont eltérő meghatározását alkalmazza (a fa egyensúlyi nedvességtartalma 99% relatív páratartalom mellett).

Sok tulajdonságai a fa mutatják, jelentős változás, mint a fa szárított alatt a szál telítettségi pont, beleértve a következőket:

1. hangerő (ideális esetben nem zsugorodás következik be, míg néhány kötött víz elveszett, egészen addig, amíg a fa szárított alatt FSP);
2. erő (erősségek általában növeli következetesen, mint a fa szárított alatt az FSP (Desch, valamint Dinwoodie, 1996), kivéve a hatás-hajlító szilárdság, valamint egyes esetekben, szívósság);
3. elektromos ellenállás, amely nagyon gyorsan növekszik a kötött víz elvesztésével, amikor a fa az FSP alatt szárad.

egyensúlyi nedvességtartalom

a fa higroszkópos anyag. Képes a nedvességet gőz formájában befogadni vagy leadni. A fában lévő víz saját gőznyomást fejt ki,amelyet a vízzel töltött kapillárisok maximális mérete határoz meg. Ha a környezeti térben a vízgőz nyomása alacsonyabb, mint a fa gőznyomása, deszorpció történik. A legnagyobb méretű kapillárisok, amelyek akkoriban tele vannak vízzel, először üresek. A fa gőznyomása csökken, mivel a víz egymás után kisebb kapillárisokban található. Egy szakasz végül akkor érhető el, amikor a fa belsejében lévő gőznyomás megegyezik a fa feletti környezeti térben lévő gőznyomással, és a további deszorpció megszűnik. Az ebben a szakaszban a fában maradó nedvesség mennyisége egyensúlyban van a környezeti térben lévő vízgőznyomással, amelyet egyensúlyi nedvességtartalomnak vagy EMC-nek neveznek (Siau, 1984). Higroszkópossága miatt a fa hajlamos olyan nedvességtartalmat elérni, amely egyensúlyban van a környező levegő relatív páratartalmával és hőmérsékletével.

a fa EMC-je a környezeti relatív páratartalomtól (a hőmérséklet függvényében) jelentősen, kisebb mértékben változik a hőmérséklettel. Siau (1984) arról számolt be, hogy az EMC is változik, nagyon enyhén a faj, mechanikus stressz, szárítás történelem, fa, sűrűség, extraktumok tartalom, valamint az irányt szorpciós, amelyben a nedvesség változás történik (pl. adszorpció, vagy deszorpció).

A fa nedvességtartalma a használatban lévő faanyagban

a fa a használatba vétel után megőrzi higroszkópos tulajdonságait. Ezután ingadozó páratartalomnak van kitéve, amely domináns tényező az EMC meghatározásában. Ezek az ingadozások többé-kevésbé ciklikusak lehetnek, például napi változások vagy éves szezonális változások.

a fa nedvességtartalmának vagy a fa tárgyak mozgásának minimalizálása érdekében a fát általában olyan nedvességtartalomra szárítják, amely közel áll az átlagos EMC körülményekhez, amelyekre ki lesz téve. Ezek a feltételek eltérnek a belső felhasználások képest külső felhasználás egy adott földrajzi helyen. Például, szerint az ausztrál szabvány fa Szárítási minőség (AS / NZS 4787, 2001), az EMC ajánlott, hogy 10-12% a legtöbb ausztrál államok, bár szélsőséges esetben akár 15-18% egyes helyeken Queensland, északi terület, Nyugat-Ausztrália és Tasmania. A száraz, központi fűtésű házakban és irodákban, illetve tartósan légkondicionált épületekben azonban 6-7 százalékos az EMC mértéke.

zsugorodás és duzzadásszerkesztés

zsugorodás és duzzanat fordulhat elő fában, amikor a nedvességtartalom megváltozik (Stamm, 1964). A zsugorodás akkor következik be, amikor a nedvességtartalom csökken, míg a duzzanat növekszik. A térfogatváltozás nem minden irányban egyenlő. A legnagyobb dimenziós változás a növekedési gyűrűkkel érintő irányban történik. A pith kifelé vagy sugárirányban történő zsugorodása általában lényegesen kisebb, mint a tangenciális zsugorodás, míg a hosszanti (a gabona mentén) zsugorodás olyan enyhe, hogy általában elhanyagolják. A hosszirányú zsugorodás 0,1 – 0,3%, szemben a keresztirányú zsugorodásokkal, ami 2-10%. A tangenciális zsugorodás gyakran kétszer olyan nagy, mint a radiális irányban, bár egyes fajokban ötször olyan nagy. A zsugorodás tangenciális irányban körülbelül 5-10%, radiális irányban pedig körülbelül 2-6% (Walker et al., 1993).

Differenciál keresztirányú zsugorodás fa kapcsolatban, hogy:

1. a váltakozása késő fa, illetve a korai fa lépésekben belül az éves gyűrű;
2. a hatása fa sugarak a radiális irányban (Kollmann pedig Cote, 1968);
3. a sejtfal szerkezetének jellemzői, mint például a mikroszög-módosítások és a gödrök;
4. a középső lamella kémiai összetétele.

Fa szárítás lehet leírni, mint a művészet annak érdekében, hogy bruttó dimenziós változások keresztül zsugorodás korlátozódik a szárítási folyamat. Ideális esetben a fát az egyensúlyi nedvességtartalomra szárítják, amint azt a fa később (üzem közben) eléri. Így a további dimenziós változást minimálisra kell csökkenteni.

valószínűleg lehetetlen teljesen kiküszöbölni a fa dimenziós változását, de a méretváltozás megszüntetése kémiai módosítással közelíthető meg. Például a fa vegyi anyagokkal kezelhető, hogy a hidroxilcsoportokat más hidrofób funkcionális módosító szerekkel helyettesítse (Stamm, 1964). Többek között a meglévő folyamatok, fa módosítás ecetsav-anhidrid már megjegyezte, hogy a magas anti-pszichiáter vagy anti-dagad-hatékonyság (ASE) elérhető, anélkül, hogy kárt fa. A fa acetilezése azonban a költségek, a korrózió és az ecetsav faanyagba való beszorulása miatt lassú volt. A fa kémiai módosításával kapcsolatban nagy mennyiségű irodalom található (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

a fűrészáru szárítása az egyik módszer az elsődleges fafeldolgozó iparágak fűrészelt termékeinek értékének növelésére. Az Ausztrál Forest and Wood Products Research and Development Corporation (Fwprdc)szerint a zöld fűrészelt keményfa, amelyet körülbelül 350 dollár / köbméter vagy annál kevesebb áron értékesítenek, szárítással és feldolgozással 2000 dollárra növekszik. A jelenleg használt hagyományos szárítási folyamatok azonban gyakran jelentős minőségi problémákat okoznak a repedésekből, mind külsőleg, mind belsőleg, csökkentve a termék értékét. Például Queenslandben (Anon, 1997), azzal a feltételezéssel, hogy a szárított puhafa 10% – át köbméterenként 200 dollárral leértékelik a szárítási hibák miatt, a fűrészek évente körülbelül 5 millió dollárt veszítenek. Ausztráliában a veszteség évi 40 millió dollár lehet a puhafa esetében, a keményfa esetében pedig egyenlő vagy nagyobb összeg. Így a megfelelő szárítás ellenőrzött körülmények között a felhasználás előtt nagy jelentőséggel bír a fafelhasználásban azokban az országokban, ahol az éghajlati viszonyok jelentősen eltérnek az év különböző időpontjaiban.

szárítás, ha végzett azonnal kivágása után a fák, is védi faanyag ellen elsődleges bomlás, gombás folt és támadás bizonyos típusú rovarok. Az organizmusok, amelyek bomlást és foltot okoznak, általában nem tudnak megélni a 20% alatti nedvességtartalmú faanyagban. Számos, bár nem minden, rovar kártevők csak zöld fában élhetnek.

a fa szárításának fenti előnyei mellett a következő pontok is jelentősek (Walker et al., 1993; Desch and Dinwoodie, 1996):

1. szárított fa könnyebb, és a szállítási és kezelési költségek csökkennek.
2. a szárított faanyag a legtöbb szilárdsági tulajdonságban erősebb, mint a zöld fa.
3. a tartósítószerekkel való impregnáláshoz szükséges fűrészárut megfelelően szárítani kell, ha megfelelő penetrációt kell elérni, különösen az olaj típusú tartósítószerek esetében.
4. a fa-és fatermékek kémiai módosításának területén az anyagot bizonyos nedvességtartalomra kell szárítani a megfelelő reakciókhoz.
5. száraz fa általában működik, gépek, felületek és ragasztók jobb, mint a zöld fa (bár vannak kivételek; például a zöld fa gyakran könnyebb fordulni, mint a száraz fa). A festékek és bevonatok száraz faanyagon hosszabb ideig tartanak.
6. a fa elektromos és hőszigetelő tulajdonságai szárítással javulnak.

a faanyag azonnali szárítása közvetlenül a kivágás után ezért jelentősen megnöveli a faanyag értékét és növeli a nyers faanyag értékét. A szárítás jelentős hosszú távú gazdaságot tesz lehetővé a faanyagok felhasználásának racionalizálásával. A fa szárítása tehát kutatási és fejlesztési terület, amely világszerte számos kutatót és faipari vállalatot érint.

A nedvességmozgás Mechanizmusaiszerkesztés

a fa víz általában a magasabb zónákból az alacsonyabb nedvességtartalmú zónákba mozog (Walker et al., 1993). Szárítás kezdődik, a külső a fát, s mozog a központ felé, majd szárítás kívül az is szükséges, hogy kiűzi a nedvességet a belső zóna a fa. A fa ezt követően egyensúlyba kerül a környező levegővel nedvességtartalomban.

nedvesség passagewaysEdit

a nedvesség mozgásának hajtóereje kémiai potenciál. Azonban nem mindig könnyű a fa kémiai potenciálját általánosan megfigyelhető változókhoz, például hőmérséklethez és nedvességtartalomhoz (Keey et al., 2000). A nedvesség a fa belül mozog a fa, mint a folyadék, vagy gőz keresztül többféle átjárókat, jellege alapján az a hajtóerő, (pl. nyomás, vagy nedvesség gradiens), valamint eltérések fa struktúra (Langrish, Walker, 1993), amint azt a következő fejezetben a hajtóereje a nedvesség mozgalom. Ezek az utak az edények, a rostok, a sugársejtek, a gödörkamrák és a gödörmembrán nyílásai, az intercelluláris terek és az átmeneti sejtfal átjárók üregeiből állnak.

a víz mozgása ezekben az átjárókban bármilyen irányban, hosszirányban a sejtekben, valamint oldalirányban celláról cellára történik, amíg el nem éri a fa oldalirányú szárítási felületét. A keményfa szapfa nagyobb hosszanti permeabilitását általában az edények jelenléte okozza. Az oldalirányú permeabilitás és a keresztirányú áramlás gyakran nagyon alacsony a keményfákban. A keményfüves hajókat néha blokkolja a tyloses jelenléte és/vagy az ínyek és gyanták kiválasztása más fajokban, amint azt korábban említettük. A legtöbb eukaliptusz fűrészelt lapjainak felületén gyakran megfigyelhető az ínyvénák jelenléte, amelyek kialakulása gyakran a fák sérülésének természetes védőhatása. Annak ellenére, hogy a keményfa sugarai általában nagyobb térfogatúak (jellemzően a fa térfogatának 15% – a), A sugarak nem különösebben hatékonyak a radiális áramlásban, sem a szálak sugárirányú felületén lévő gödrök nem hatékonyak tangenciális áramlásban (Langrish and Walker, 1993).

nedvességmozgás spaceEdit

a fa levegőjének és nedvességtartalmának rendelkezésre álló helye a fa sűrűségétől és porozitásától függ. A porozitás a szilárd térben lévő üres tér térfogatfrakciója. A porozitás a fa sejtfal száraz térfogatának 1,2-4,6% – a (Siau, 1984). Másrészt a permeabilitás annak a könnyűségnek a mértéke, amellyel a folyadékokat porózus szilárd anyagon keresztül szállítják bizonyos hajtóerő hatására, például kapilláris nyomás gradiens vagy nedvesség gradiens. Nyilvánvaló, hogy a szilárd anyagoknak porózusaknak kell lenniük, hogy átjárhatóak legyenek, de nem feltétlenül következik, hogy minden porózus test áteresztő. A permeabilitás csak akkor létezhet, ha az üres tereket nyílások kötik össze. Például egy keményfa lehet áteresztő, mert van intervessel poloska nyílásokkal a membránok (Keey et al., 2000). Ha ezek a membránok elzáródnak vagy be vannak burkolva, vagy ha a gödrök elszívódnak, a fa zárt sejtszerkezetet feltételez, és gyakorlatilag áthatolhatatlan. A sűrűség az át nem eresztő keményfa esetében is fontos, mivel egységnyi távolságonként több cellafal anyagot halad át, ami fokozott diffúziós ellenállást biztosít (Keey et al., 2000). Ezért a könnyebb erdők általában gyorsabban száradnak, mint a nehezebb erdők. A folyadékok szállítása gyakran ömlesztett áramlás (lendület transzfer) az áteresztő lágyfákhoz magas hőmérsékleten, míg a diffúzió áthatolhatatlan keményfáknál fordul elő (Siau, 1984). Ezeket a mechanizmusokat az alábbiakban tárgyaljuk.

hajtóerők a nedvesség mozgatásáhozszerkesztés

a diffúziós modellek különböző verzióiban használt három fő hajtóerő a nedvességtartalom, a vízgőz részleges nyomása és a kémiai potenciál (Skaar, 1988; Keey et al., 2000). Ezeket itt tárgyaljuk, beleértve a kapilláris hatást is, amely egy mechanizmus a víz szabad szállítására az áteresztő lágyfákban. A teljes nyomáskülönbség a hajtóerő a fa vákuumszárítása során.

kapilláris actionEdit

a kapilláris erők meghatározzák a szabad víz mozgását (vagy mozgásának hiányát). Ez mind a tapadásnak, mind a kohéziónak köszönhető. Az adhézió a víz más anyagokhoz való vonzása, a kohézió pedig a vízben lévő molekulák egymáshoz való vonzása.

ahogy a fa kiszárad, a víz elpárolgása a felszínről olyan kapilláris erőket hoz létre, amelyek a szabad vizet a felületek alatti fa zónáiban húzzák. Ha már nincs szabad víz a fa kapilláris erőkben, akkor már nem fontos.

nedvességtartalom különbségekszerkesztés

a kémiai potenciál itt magyarázható, mivel ez az igazi hajtóereje a víz szállításának mind a folyékony, mind a gőzfázisban (Siau, 1984). A Gibbs szabad energia egy mol anyag általában kifejezve a kémiai potenciál (Skaar, 1933). A telítetlen levegő vagy fa kémiai potenciálja a rost telítettségi pont alatt befolyásolja a fa szárítását. Az egyensúly a fa egyensúlyi nedvességtartalmánál (a korábban meghatározottak szerint) fordul elő, amikor a fa kémiai potenciálja megegyezik a környező levegővel. A szorbed víz kémiai potenciálja a fa nedvességtartalmának függvénye. Ezért a fa nedvességtartalmának (felület és középpont között), pontosabban aktivitásának gradiensét izotermikus körülmények között a kémiai potenciál gradiense kíséri. Nedvesség újraelosztja magát az egész fa, amíg a kémiai potenciál egyenletes az egész, így nulla potenciális gradiens egyensúlyi (Skaar, 1988). Az egyensúlyi állapot elérését célzó nedvességáram feltételezhetően arányos a kémiai potenciál különbségével, és fordítottan arányos azzal az úthosszal, amelyen a potenciális különbség hat (Keey et al., 2000).

a kémiai potenciál gradiense a fenti egyenletekben (Keey et al., 2000). A nedvességtartalom-gradienst hajtóerőként használó diffúziós modellt Wu (1989) és Doe et al sikeresen alkalmazta. (1994). Bár a nedvességtartalom-színátmeneteken alapuló diffúziós modell által előrejelzett nedvességtartalom-profilok közötti megállapodás jobb az alacsonyabb nedvességtartalomnál, mint a magasabbaknál, nincs bizonyíték arra, hogy jelentősen eltérő nedvesség-szállítási mechanizmusok működnének a faanyag magasabb nedvességtartalmánál. Megfigyeléseik összhangban vannak egy olyan szállítási folyamattal, amelyet a víz teljes koncentrációja hajt. A diplomamunkám során alkalmazott diffúziós modell empirikus bizonyítékokon alapul, hogy a nedvességtartalom gradiens hajtóereje az ilyen típusú át nem eresztő faanyag szárításának.

a felület és a központ nedvességtartalmának különbségei (gradiens, az interfész és az ömlesztett anyag közötti kémiai potenciálkülönbség) diffúzióval mozgatják a kötött vizet a sejtfal kis átjáróin keresztül. A kapilláris mozgáshoz képest a diffúzió lassú folyamat. A diffúzió az általában javasolt mechanizmus az át nem eresztő keményfa szárításához (Keey et al., 2000). Ezenkívül a nedvesség lassan vándorol, mivel az extrakciók a szívfa kis sejtfalnyílásait dugják be. Ez az oka annak, hogy a szapfa általában gyorsabban szárad, mint a szívfa ugyanazon szárítási körülmények között.

nedvesség mozgási irányok diffúzióhozszerkesztés

úgy tűnik, hogy a hosszanti és a keresztirányú (radiális és tangenciális) diffúziós arány aránya a fa esetében körülbelül 100, 5% – os nedvességtartalom mellett 2-4, 25% – os nedvességtartalom mellett (Langrish and Walker, 1993). A radiális diffúzió valamivel gyorsabb, mint a tangenciális diffúzió. Bár a hosszanti diffúzió a leggyorsabb, gyakorlati jelentősége csak akkor van, ha rövid darabokat szárítanak. Általában a fa táblák sokkal hosszabbak, mint a szélesség vagy vastagság. A kutatáshoz használt zöld tábla tipikus mérete például 6 m hosszú, 250 mm széles és 43 mm vastag volt. Ha a táblák negyedek, akkor a szélesség sugárirányban lesz, míg a vastagság tangenciális irányban lesz, és fordítva a sima fűrészelt táblák esetében. A nedvesség nagy részét a szárítás során oldalirányú mozgással távolítják el a fából.

a fakitermelés során fellépő szakadások és repedések okai és ellenőrzésükszerkesztés

a fa szárításában tapasztalt fő nehézség az, hogy külső rétegei gyorsabban kiszáradnak, mint a belső rétegek. Ha ezek a rétegek sokkal a szál telítettségi pont alatt száradhatnak, miközben a belső tér még telített, akkor feszültségeket (úgynevezett szárítási feszültségeket) állítanak fel, mivel a külső rétegek zsugorodását a nedves belső tér korlátozza (Keey et al., 2000). Szakadás lép fel a fa szöveteiben, és ennek következtében szakadások és repedések lépnek fel, ha ezek a feszültségek a gabonában meghaladják a szemcse szilárdságát (rost-szál kötés).

A pályázat ellenőrzése szárítás hibák a szárítási folyamat áll fenntartani az egyensúlyt között az arány a párolgás a nedvességet, a felszíni, mind az arány a passzív mozgás a nedvesség a belső a fa. A szárítás szabályozásának módját most ismertetjük. A fa szárításának vagy fűszerezésének egyik legsikeresebb módja a kemenceszárítás lenne, ahol a fát egy kemencekamrába helyezik, gőzöléssel szárítják, majd lassan felszabadítják a gőzt.

A hőmérséklet, a relatív páratartalom és a levegő keringésének sebességeszerkesztés

a külső szárítási feltételek (hőmérséklet, Relatív páratartalom és a levegő sebessége) szabályozzák a szárítás külső határfeltételeit, így a szárítási sebességet, valamint befolyásolják a belső nedvesség mozgásának sebességét. A szárítási sebességet a külső szárítási feltételek befolyásolják (Walker et al., 1993; Keey et al., 2000), amint azt most leírjuk.

hőmérséklet ha a relatív páratartalom állandó, annál magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a szárítási sebesség. A hőmérséklet befolyásolja a szárítási sebességet a levegő nedvességtartalmának növelésével, valamint a nedvesség diffúziós sebességének felgyorsításával a fán keresztül.

a szárító kemencében a tényleges hőmérséklet a száraz izzó hőmérséklete (általában Tg-vel jelölve), amely egy gőz-gáz keverék hőmérséklete, amelyet száraz izzóval ellátott hőmérő behelyezésével határoznak meg. Másrészt a nedves izzó hőmérsékletét (tw) úgy definiáljuk, mint azt a hőmérsékletet, amelyet kis mennyiségű folyadék párolog nagy mennyiségű telítetlen levegő-gőz keverékben. Ennek a hőmérőnek a hőmérsékletérzékelő elemét nedvesen tartják egy porózus szövethüvellyel (ruhával), amelyet általában tiszta víztartályba helyeznek. A minimális légáramlás 2 m/s van szükség, hogy megakadályozzák a zóna stagnáló nedves levegő képződés körül a hüvely (Walker et al., 1993). Mivel a levegő áthalad a nedves hüvelyen, a víz elpárolog, majd lehűti a nedves izzó hőmérőt. A különbség a száraz-izzó és a nedves-izzó hőmérséklet, a nedves-izzó depresszió, használják, hogy meghatározzák a relatív páratartalom egy szabványos higrometrikus diagram (Walker et al., 1993). A száraz-izzó és a nedves-izzó hőmérséklete közötti nagyobb különbség alacsonyabb relatív páratartalmat jelez. Például, ha a száraz izzó hőmérséklete 100 °C, a nedves izzó hőmérséklete 60 °C, akkor a relatív páratartalmat 17%-ban olvassuk el egy higrometrikus diagramból. Relatív páratartalom a levegő relatív páratartalmát A vízgőz parciális nyomása határozza meg, amelyet a telített gőznyomás oszt meg ugyanazon a hőmérsékleten és teljes nyomáson (Siau, 1984). Ha a hőmérséklet állandó marad, az alacsonyabb relatív páratartalom következtében magasabb szárítás árak miatt fokozott nedvesség gradiens fa, csökkentése eredményez, a nedvességtartalom, a felszíni rétegek, amikor a relatív páratartalom a levegő csökken. A relatív páratartalmat általában százalékban fejezik ki. A szárításhoz a relatív páratartalomhoz kapcsolódó másik lényeges paraméter az abszolút páratartalom, amely a száraz levegő egységnyi tömegére jutó vízgőz tömege (kg víz / kg száraz levegő). Azonban befolyásolja a fűtött levegőben lévő víz mennyisége. A levegő áramlási sebessége a szárítási idő és a fa minősége a levegő sebességétől és egyenletes keringésétől függ. Állandó hőmérsékleten és relatív páratartalom mellett a lehető legmagasabb szárítási sebességet a levegő gyors áramlásával érik el a fa felületén, így a nedvesség gyorsan elpárolog a fából. Azonban egy magasabb száradási arány nem mindig kívánatos, különösen a vízhatlan keményfa, mert magasabb szárítás árak fejleszteni nagyobb hangsúlyozza, hogy lehet, mert a fa feltörni, vagy torzítják. Nagyon alacsony, 1 m/s-nál kisebb ventilátorsebességnél a veremen átáramló levegő gyakran lamináris áramlás, és a fafelület és a mozgó légáram közötti hőátadás nem különösebben hatékony (Walker et al., 1993). A hőátadás alacsony hatékonysága (külsőleg) nem feltétlenül jelent problémát, ha a belső nedvességmozgás a nedvesség mozgásának kulcsfontosságú korlátozása, mint a legtöbb keményfa esetében (Pordage and Langrish, 1999).

Besorolás a fára dryingEdit

A gerendákat, besorolása a következő szerint a könnyű száradás, majd a proneness, hogy szárítás rontja:

Fokozottan tűzálló erdőben az erdő lassan, nehezen szárad, ha a végtermék, hogy legyen hibáktól mentes, különösen szétválik. Ilyenek például a nagy sűrűségű nehéz szerkezeti gerendák, mint például a vasbark (Eucalyptus paniculata), a blackbutt (E. pilularis), a southern blue gum (E. globulus) és a brush box (Lophostemon cofertus). A legjobb eredmény elérése érdekében jelentős védelmet és gondoskodást igényelnek a gyors száradási feltételek ellen (Bootle, 1994). Mérsékelten tűzálló fák ezek a faanyagok mérsékelt tendenciát mutatnak a fűszerezés során. Mérsékelten gyors szárítási körülmények között hibáktól mentesen fűszerezhetők(azaz 85 °C-os maximális száraz izzó hőmérséklet használható). Példák a Sydney blue gum (E. saligna) és más, közepes sűrűségű timberek (Bootle, 1994), amelyek potenciálisan alkalmasak bútorokra. Nem tűzálló fák ezek az erdők gyorsan fűszerezhetők, hogy hibáktól mentesek legyenek, még akkor is, ha magas hőmérsékletet (100 °C-nál nagyobb száraz izzó hőmérséklet) alkalmaznak ipari kemencékben. Ha nem szárítják gyorsan, elszíneződhetnek (kék folt) és penészesedhetnek a felületen. Ilyenek például a puhafák és az alacsony sűrűségű gerendák, mint például a Pinus radiata.

ModelEdit

a fa száradási sebessége számos tényezőtől függ, amelyek közül a legfontosabb a hőmérséklet, a fa méretei és a relatív páratartalom. Simpson és Tschernitz kifejlesztettek egy egyszerű fa szárítási modellt e három változó függvényében. Bár az elemzést vörös tölgyre végezték, az eljárás bármely fafajtára alkalmazható a modell állandó paramétereinek beállításával.

egyszerűen fogalmazva, a modell feltételezi, hogy a változás mértéke a nedvességtartalom M tekintetében idő t arányos, hogy milyen messze van a fa minta egyensúlyi nedvességtartalma m e {\displaystyle M_{e}}

, amely a függvény a hőmérséklet T és relatív páratartalom h: D M d T = − M − M E τ {\displaystyle {\frac {dM}{dt}}}=-{\frac {M-m_{e}}} {\tau}}}}

ahol τ {\displaystyle \tau}

a T hőmérséklet függvénye és egy tipikus l faméret, amelynek időegységei vannak. A tipikus fa dimenzió nagyjából a legkisebb értéke ( L R , L t , L L L / 10 {\displaystyle L_{r},\,l_{t},\,L_{L}/10}

), melyek a sugárirányú, tangenciális és hosszanti dimenziók, hüvelykben, a hosszanti dimenzióval osztva tíz, mert a víz körülbelül 10-szer gyorsabban diffundál hosszirányban (a gabona mentén), mint az oldalsó méretekben. A fenti egyenlet megoldása: M − M E M 0 − M E = E − t τ {\displaystyle {\frac {M-M_{e}}} {m_{0}-m_{e}}}}}}=e^{-{\FRAC {t}}}}}}}

ahol m 0 {\displaystyle M_{0}}

a kezdeti nedvességtartalom. Megállapították, hogy a vörös tölgyfa esetében a” time constant”τ {\displaystyle \tau }

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

ahol a, B és n állandók és p sat(t) {\displaystyle p_{\text{Sat}}} (t)}

a víz telítettségi gőznyomása t hőmérsékleten. A napokban mért idő, hossza hüvelykben, és P sat {\displaystyle p_ {\text{sat}}}}

mmHg-ben mérve az állandók következő értékeit találták a vörös tölgyfa fűrészárukra. a = 0,0575 b = 0,00142 n = 1,52

A szárítási idő megoldása: t = − ln τ ⁡ ( M − M e-M 0 − M e ) = − L n + b p szo ( T ) ln ⁡ ( M − M e M-0 M − e ) {\displaystyle t=-\tau \,\a \left({\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}\right)={\frac {-L^{n}}{a+bp_{\text{ült}}(T)}}\,\a \left({\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}\right)}

például, 150 °F, használja az Arden Buck egyenlet, a telítési gőznyomás víz meg 192 hgmm (25,6 kPa). Az idő állandó szárító egy 1 centis vastag (25 mm), vörös tölgy deszka 150 °F, akkor τ = 3.03 {\displaystyle \tau =3.03}

nap, amely a szükséges időt, hogy csökkentse a nedvességtartalom 1/e = 37% – a kezdeti eltérés egyensúly. Ha a relatív páratartalom 0,50, akkor a Hailwood-Horrobin egyenlet segítségével a fa nedvességtartalma egyensúlyban körülbelül 7,4%. A fűrészáru 85% – os nedvességtartalmáról 25% – os nedvességtartalomra történő csökkentésének ideje körülbelül 4,5 nap. A magasabb hőmérsékletek gyorsabb száradási időt eredményeznek, de nagyobb stresszt okoznak a fában is, mivel a nedvesség gradiens nagyobb lesz. Tűzifa esetében ez nem probléma, hanem famegmunkálás céljából, a nagy feszültségek miatt a fa repedhet,használhatatlan. Normál szárítási idő a minimális fűszerezési ellenőrzések (repedések) megszerzéséhez 25 mm-ben (1 hüvelyk vagy 4/4 fűrészáru) a vörös tölgy 22-30 napig terjed, 8/4-ben (50 mm vagy 2 hüvelyk) pedig 65-90 napig terjed.