Drewno żywych drzew i świeżych kłód zawiera dużą ilość wody, która często stanowi ponad 50% wagi drewna . Woda ma znaczący wpływ na drewno. Drewno stale wymienia wilgoć lub wodę ze swoim otoczeniem, chociaż na szybkość wymiany silnie wpływa stopień szczelności drewna.

Drewno zawiera wodę w trzech postaciach:

woda wolna większość wody zawartej w komórce lumina jest utrzymywana tylko przez siły kapilarne. Nie jest związany chemicznie i nazywa się wodą wolną. Woda swobodna nie znajduje się w tym samym stanie termodynamicznym co woda płynna: energia jest potrzebna do pokonania sił kapilarnych. Ponadto wolna woda może zawierać chemikalia, zmieniając właściwości suszenia drewna. Związana lub higroskopijna woda związana jest z drewnem za pomocą wiązań wodorowych. Przyciąganie drewna do wody wynika z obecności wolnych grup hydroksylowych (OH) w celulozie, hemicelulozach i cząsteczkach ligniny w ścianie komórkowej. Grupy hydroksylowe są naładowane ujemnie. Ponieważ woda jest polarną cieczą, wolne grupy hydroksylowe w celulozie przyciągają i zatrzymują wodę przez wiązanie wodorowe. Para wodna w komórce lumina w postaci pary wodnej jest zwykle znikoma w normalnej temperaturze i wilgotności.

zawartość Wilgociedytuj

zawartość wilgoci w drewnie oblicza się jako zmianę masy w stosunku do suchej masy według wzoru (Siau, 1984):

moisture content = m g − M od m od × 100 % {\displaystyle {\text{moisture content}}={\frac {m_{\text{g}}-M_{\text{od}}}{M_{\text{od}}}}\times 100\%}

tutaj, M G {\displaystyle M_{\text{g}}}

jest zieloną masą drewna, m od {\displaystyle M_{\text{od}}}

to jego sucha masa (osiągnięcie stałej masa na ogół po suszeniu w piekarniku ustawionym w temperaturze 103±2 °C (218±4 °F) przez 24 godziny, jak wspomniano w Walker i wsp., 1993). Równanie można również wyrazić jako ułamek masy wody i masy suchego drewna w piecu, a nie jako procent. Na przykład 0,59 kg/kg (sucha podstawa piekarnika) wyraża taką samą zawartość wilgoci jak 59% (sucha podstawa piekarnika).

wskaźnik nasycenia światłowodu

te oznaczenia IPPC na palecie drewnianej wskazują KD: suszone w piecu, HT: poddane obróbce cieplnej i DB: okorowane. Zasadniczo wszystkie drewniane materiały opakowaniowe eksportowane do państwa członkowskiego IPPC muszą mieć taką pieczęć.

Kiedy zielone drewno wysycha, wolna woda z komórki lumina, utrzymywana tylko przez siły kapilarne, jest pierwsza. Właściwości fizyczne, takie jak wytrzymałość i skurcz, na ogół nie mają wpływu na usuwanie wolnej wody. Punkt nasycenia włókien (FSP) definiuje się jako zawartość wilgoci, przy której wolna woda powinna całkowicie zniknąć, podczas gdy ściany komórkowe są nasycone związaną wodą. W większości rodzajów lasów punkt nasycenia włókien wynosi od 25 do 30% wilgotności. Siau (1984) poinformował, że punkt nasycenia włókien X FSP {\displaystyle X_{\text{fsp}}}

(kg/kg) zależy od temperatury T (°C) zgodnie z następującym równaniem: X FSP = 0,30 − 0,001 ( T − 20 ) {\displaystyle x_{\text{FSP}}=0.30-0.001(T-20)\;}

(1.2)

(2000) użyj innej definicji punktu nasycenia włókien (równowagowa zawartość wilgoci w drewnie w środowisku o wilgotności względnej 99%).

wiele właściwości drewna wykazuje znaczne zmiany, ponieważ drewno jest suszone poniżej punktu nasycenia włókien, w tym:

1. objętość (najlepiej nie ma skurczu, dopóki nie zostanie utracona woda związana, czyli dopóki drewno nie zostanie wysuszone poniżej FSP);
2. wytrzymałość (mocne strony na ogół stale rosną, gdy drewno jest suszone poniżej FSP (Desch and Dinwoodie, 1996), z wyjątkiem wytrzymałości na zginanie i, w niektórych przypadkach, wytrzymałości);
3. Rezystywność elektryczna, która wzrasta bardzo szybko wraz z utratą związanej wody, gdy drewno wysycha poniżej FSP.

równowaga zawartość wilgociedytuj

drewno jest substancją higroskopijną. Ma zdolność przyjmowania lub wydzielania wilgoci w postaci pary. Woda zawarta w drewnie wywiera własną prężność pary, która jest określana przez maksymalną wielkość naczyń włosowatych napełnionych wodą w dowolnym momencie. Jeżeli ciśnienie pary wodnej w przestrzeni otoczenia jest niższe niż ciśnienie pary w drewnie, zachodzi desorpcja. Największe naczynia włosowate, które w tym czasie są pełne wody, najpierw puste. Ciśnienie pary w drewnie spada, ponieważ woda jest sukcesywnie zawarta w mniejszych naczyniach włosowatych. Etap ten jest ostatecznie osiągany, gdy prężność pary w drewnie równa się prężności pary w przestrzeni otoczenia nad drewnem, a dalsza desorpcja ustaje. Ilość wilgoci, która pozostaje w drewnie na tym etapie, jest w równowadze z ciśnieniem pary wodnej w przestrzeni otoczenia i jest określana jako Wilgotność równowagi lub EMC (Siau, 1984). Ze względu na higroskopijność drewno ma tendencję do osiągania wilgotności, która jest w równowadze z wilgotnością względną i temperaturą otaczającego powietrza.

EMC drewna zmienia się w zależności od wilgotności względnej otoczenia (funkcja temperatury) znacznie, w mniejszym stopniu z temperaturą. Siau (1984) poinformował, że EMC różni się również bardzo nieznacznie w zależności od gatunku, naprężeń mechanicznych, historii suszenia drewna, gęstości, zawartości ekstraktów i kierunku sorpcji, w którym zachodzi zmiana wilgoci (tj. adsorpcji lub desorpcji).

wilgotność drewna w użytkowaniuedit

drewno zachowuje swoje właściwości higroskopijne po oddaniu do użytkowania. Następnie poddawany jest wahaniom wilgotności, co jest czynnikiem dominującym przy określaniu jej EMC. Wahania te mogą być mniej lub bardziej cykliczne, takie jak zmiany dobowe lub roczne zmiany sezonowe.

aby zminimalizować zmiany wilgotności drewna lub ruch drewnianych przedmiotów podczas użytkowania, drewno jest zwykle suszone do wilgotności zbliżonej do średnich warunków EMC, na które będzie narażone. Warunki te różnią się dla zastosowań wewnętrznych w porównaniu z zastosowaniami zewnętrznymi w danym położeniu geograficznym. Na przykład, zgodnie z Australijską normą jakości suszenia drewna (AS / NZS 4787, 2001), zaleca się, aby EMC wynosił 10-12% dla większości Australijskich Stanów, chociaż skrajne przypadki wynoszą do 15-18% dla niektórych miejsc w Queensland, Terytorium Północnym, Zachodniej Australii i Tasmanii. Jednak wskaźnik EMC wynosi od 6 do 7% w suchych centralnie ogrzewanych domach i biurach lub w budynkach stale klimatyzowanych.

kurczenie się i obrzękanie

kurczenie się i pęcznienie może wystąpić w drewnie, gdy zmienia się Wilgotność (Stamm, 1964). Skurcz występuje, gdy zawartość wilgoci maleje, podczas gdy obrzęk ma miejsce, gdy wzrasta. Zmiana głośności nie jest równa we wszystkich kierunkach. Największa zmiana wymiarowa zachodzi w kierunku stycznym do pierścieni wzrostu. Skurcz od rdzenia Na zewnątrz lub promieniowo jest zwykle znacznie mniejszy niż skurcz styczny, podczas gdy skurcz Podłużny (wzdłuż ziarna) jest tak niewielki, że zwykle jest zaniedbywany. Skurcz Podłużny wynosi od 0,1% do 0,3%, W przeciwieństwie do skurczu poprzecznego, który wynosi od 2% do 10%. Skurcz styczny jest często około dwukrotnie większy niż w kierunku radialnym, chociaż u niektórych gatunków jest aż pięciokrotnie większy. Skurcz wynosi około 5% do 10% w kierunku stycznym i około 2% do 6% w kierunku promieniowym(Walker et al., 1993).

różnicowy skurcz poprzeczny drewna jest związany z:

1. przemiennością późnych i wczesnych przyrostów drewna w pierścieniu rocznym;
2. wpływ promieni drewna na kierunek promieniowy (Kollmann i Cote, 1968);
3. cechy struktury ściany komórkowej, takie jak modyfikacje kąta mikrowłókien i wgłębienia;
4. skład chemiczny Środkowej lameli.

Suszenie drewna można opisać jako sztukę zapewnienia, że brutto zmiany wymiarowe w wyniku skurczu są ograniczone do procesu suszenia. Idealnie, drewno jest suszone do tej równowagi wilgotności, jak będzie później (w eksploatacji) być osiągnięte przez drewno. W ten sposób dalsze zmiany wymiarowe zostaną ograniczone do minimum.

całkowite wyeliminowanie zmian wymiarowych w drewnie jest prawdopodobnie niemożliwe, ale eliminacja zmian wymiarowych może być przybliżona przez modyfikację chemiczną. Na przykład drewno może być poddane obróbce chemicznej w celu zastąpienia grup hydroksylowych innymi hydrofobowymi grupami funkcyjnymi środków modyfikujących (Stamm, 1964). Wśród wszystkich istniejących procesów, modyfikacja drewna za pomocą bezwodnika octowego została zauważona za wysoką skuteczność anty-kurczenia się lub anty-pęcznienia (ASE) osiągalną bez uszkodzenia drewna. Proces acetylacji drewna jest jednak powolny ze względu na koszty, korozję i uwięzienie kwasu octowego w drewnie. Istnieje obszerny Tom literatury odnoszącej się do chemicznej modyfikacji drewna (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

Suszenie drewna jest jedną z metod dodawania wartości do produktów tartacznych z pierwotnego przemysłu drzewnego. Według Australian Forest and Wood Products Research and Development Corporation (Fwprdc), Green sawn hardwood, który jest sprzedawany po około 350 USD za metr sześcienny lub mniej, zwiększa wartość do 2000 USD za metr sześcienny lub więcej wraz z suszeniem i przetwarzaniem. Jednak obecnie stosowane konwencjonalne procesy suszenia często powodują poważne problemy z jakością spowodowane pęknięciami, zarówno zewnętrznie, jak i wewnętrznie, zmniejszając wartość produktu. Na przykład w Queensland (Anon, 1997), przy założeniu, że 10% suszonego drewna iglastego jest dewaluowane o 200 USD za metr sześcienny z powodu defektów suszenia, tartaki tracą około 5 milionów USD rocznie. W Australii strata może wynosić 40 milionów dolarów rocznie w przypadku drewna iglastego i taką samą lub wyższą kwotę w przypadku drewna liściastego. Dlatego też odpowiednie suszenie w kontrolowanych warunkach przed użyciem ma ogromne znaczenie w przypadku drewna, w krajach, w których warunki klimatyczne różnią się znacznie w różnych porach roku.

suszenie, jeśli odbywa się natychmiast po wycięciu drzew, chroni również drewno przed pierwotną próchnicą, Plamami grzybowymi i atakiem niektórych rodzajów owadów. Organizmy, które powodują próchnicę i plamy, na ogół nie mogą rozwijać się w drewnie o wilgotności poniżej 20%. Kilka, choć nie wszystkie, szkodniki owadzie mogą żyć tylko w zielonym drewnie.

oprócz powyższych zalet suszenia drewna istotne są również następujące punkty (Walker et al., 1993; Desch i Dinwoodie, 1996):

1. suszone drewno jest lżejsze, a koszty transportu i przeładunku są zmniejszone.
2. suszone drewno jest mocniejsze niż drewno zielone w większości właściwości wytrzymałościowych.
3. drewno do impregnacji środkami konserwującymi musi być odpowiednio wysuszone, aby uzyskać właściwą penetrację, szczególnie w przypadku środków konserwujących typu olejowego.
4. w dziedzinie chemicznej modyfikacji drewna i produktów z drewna materiał należy suszyć do określonej zawartości wilgoci w celu wystąpienia odpowiednich reakcji.
5. suche drewno generalnie sprawdza się, maszynowo, wykańcza i kleje lepiej niż zielone drewno (choć są wyjątki; na przykład, zielone drewno jest często łatwiejsze do obracania niż suche drewno). Farby i wykończenia wytrzymują dłużej na suchym drewnie.
6. suszenie poprawia właściwości elektryczne i termoizolacyjne drewna.

Szybkie Suszenie drewna bezpośrednio po wycięciu powoduje znaczne ulepszenie i zwiększenie wartości surowca drzewnego. Suszenie umożliwia znaczną długoterminową gospodarkę poprzez racjonalizację wykorzystania zasobów drewna. Suszenie drewna jest więc obszarem badań i rozwoju, które dotyczą wielu naukowców i firm z branży drzewnej na całym świecie.

mechanizmy ruchu wilgociedytuj

woda w drewnie Zwykle przemieszcza się ze stref wyższych do stref o niższej zawartości wilgoci (Walker et al., 1993). Suszenie rozpoczyna się od zewnętrznej strony drewna i przesuwa się w kierunku środka, a suszenie na zewnątrz jest również konieczne, aby usunąć wilgoć z wewnętrznych stref drewna. Drewno następnie osiąga równowagę z otaczającym powietrzem pod względem zawartości wilgoci.

przepływ Wilgociedytuj

siłą napędową ruchu wilgoci jest potencjał chemiczny. Jednak nie zawsze jest łatwo powiązać potencjał chemiczny w drewnie z powszechnie obserwowalnymi zmiennymi, takimi jak temperatura i zawartość wilgoci (Keey et al., 2000). Wilgoć w drewnie porusza się w drewnie jako ciecz lub Para przez kilka rodzajów przejść, w oparciu o naturę siły napędowej (np. gradient ciśnienia lub wilgoci) i zmiany w strukturze drewna (Langrish and Walker, 1993), jak wyjaśniono w następnej sekcji dotyczącej sił napędowych dla ruchu wilgoci. Drogi te składają się z ubytków naczyń, włókien, komórek promienistych, komór jamowych i ich otworów błonowych, przestrzeni międzykomórkowych i przejściowych przejść ścian komórkowych.

ruch wody odbywa się w tych korytarzach w dowolnym kierunku, wzdłużnie w komórkach, a także poprzecznie od komórki do komórki, aż dotrze do bocznych powierzchni suszenia drewna. Wyższa przepuszczalność wzdłużna bieli drewna liściastego jest zwykle spowodowana obecnością naczyń. Przepuszczalność boczna i przepływ poprzeczny są często bardzo niskie w drewnie liściastym. Naczynia w drewnie liściastym są czasami blokowane przez obecność tyloz i / lub przez wydzielanie dziąseł i żywic u niektórych innych gatunków, jak wspomniano wcześniej. Obecność żył dziąseł, których powstawanie jest często wynikiem naturalnej reakcji ochronnej drzew na uszkodzenia, jest powszechnie obserwowana na powierzchni ściętych desek większości eukaliptusów. Pomimo ogólnie wyższej frakcji objętościowej promieni w drewnie liściastym (zazwyczaj 15% objętości drewna), promienie nie są szczególnie skuteczne w przepływie promieniowym, ani doły na promieniowych powierzchniach włókien nie są skuteczne w przepływie stycznym (Langrish and Walker, 1993).

przestrzeń ruchu Wilgociedytuj

dostępna przestrzeń dla powietrza i wilgoci w drewnie zależy od gęstości i porowatości drewna. Porowatość to ułamek objętości pustej przestrzeni w ciele stałym. Porowatość wynosi od 1,2 do 4,6% suchej objętości ściany komórkowej drewna (Siau, 1984). Z drugiej strony, przepuszczalność jest miarą łatwości, z jaką płyny są transportowane przez porowate ciało stałe pod wpływem niektórych sił napędowych, np. gradientu ciśnienia kapilarnego lub gradientu wilgoci. Oczywiste jest, że ciała stałe muszą być porowate, aby mogły być przepuszczalne, ale niekoniecznie oznacza to, że wszystkie ciała porowate są przepuszczalne. Przepuszczalność może istnieć tylko wtedy, gdy przestrzenie pustki są połączone otworami. Na przykład drewno liściaste może być przepuszczalne, ponieważ występuje wżery intervessel z otworami w membranach (Keey et al., 2000). Jeśli te membrany są zatkane lub inkrustowane, lub jeśli doły są zasysane, Drewno przyjmuje strukturę zamkniętej komórki i może być praktycznie nieprzepuszczalne. Gęstość jest również ważna dla nieprzepuszczalnego drewna liściastego, ponieważ więcej materiału ściany komórkowej jest przemieszczana na jednostkę odległości, co zapewnia zwiększoną odporność na dyfuzję (Keey et al., 2000). Stąd lżejsze lasy na ogół wysychają szybciej niż lasy cięższe. Transport płynów jest często przepływem luzem (momentum transfer) dla przepuszczalnego drewna miękkiego w wysokiej temperaturze, podczas gdy dyfuzja występuje dla nieprzepuszczalnego drewna twardego (Siau, 1984). Mechanizmy te omówiono poniżej.

siły napędowe dla ruchu wilgociedytuj

trzy główne siły napędowe stosowane w różnych wersjach modeli dyfuzji to zawartość wilgoci, parcjalne ciśnienie pary wodnej i potencjał chemiczny (Skaar, 1988; Keey et al., 2000). Omówiono tu m.in. działanie kapilarne, które jest mechanizmem swobodnego transportu wody w przepuszczalnych miękiszach. Całkowita różnica ciśnień jest siłą napędową podczas suszenia próżniowego drewna.

działanie Kapilarneedytuj

siły kapilarne określają ruchy (lub brak ruchu) wolnej wody. Wynika to zarówno z przyczepności, jak i spójności. Adhezja jest przyciąganiem wody do innych substancji, a spójność jest przyciąganiem cząsteczek w wodzie do siebie.

gdy drewno wysycha, parowanie wody z powierzchni tworzy siły kapilarne, które wywierają nacisk na wolną wodę w strefach drewna pod powierzchniami. Kiedy w drewnie nie ma już wolnej wody siły kapilarne nie mają już znaczenia.

różnice w zawartości Wilgociedytuj

potencjał chemiczny jest tutaj wyjaśniony, ponieważ jest prawdziwą siłą napędową transportu wody zarówno w fazie ciekłej, jak i parowej w drewnie (Siau, 1984). Energia swobodna Gibbsa na mol substancji jest zwykle wyrażana jako potencjał chemiczny (Skaar, 1933). Potencjał chemiczny nienasyconego powietrza lub drewna poniżej punktu nasycenia włókien wpływa na suszenie drewna. Równowaga zachodzi przy wilgotności równowagi (zdefiniowanej wcześniej) drewna, gdy potencjał chemiczny drewna staje się równy potencjałowi otaczającego powietrza. Potencjał chemiczny wody sorbowanej jest funkcją wilgotności drewna. Dlatego gradientowi wilgotności drewna (między powierzchnią a środkiem), a dokładniej aktywności, towarzyszy gradient potencjału chemicznego w Warunkach izotermicznych. Wilgoć będzie się redystrybuować w drewnie, aż potencjał chemiczny będzie równomierny, co skutkuje zerowym gradientem potencjału w równowadze (Skaar, 1988). Przyjmuje się, że strumień wilgoci próbujący osiągnąć stan równowagi jest proporcjonalny do różnicy potencjału chemicznego i odwrotnie proporcjonalny do długości ścieżki, na której działa różnica potencjału (Keey et al., 2000).

gradient potencjału chemicznego jest związany z gradientem zawartości wilgoci, jak wyjaśniono w powyższych równaniach (Keey et al., 2000). Model dyfuzji wykorzystujący gradient zawartości wilgoci jako siłę napędową został z powodzeniem zastosowany przez Wu (1989)i Doe et al. (1994). Chociaż zgodność między profilami zawartości wilgoci przewidzianymi przez model dyfuzji oparty na gradientach zawartości wilgoci jest lepsza przy niższej zawartości wilgoci niż przy wyższych, nie ma dowodów sugerujących, że istnieją znacząco różne mechanizmy transportu wilgoci działające przy wyższej zawartości wilgoci dla tego drewna. Ich obserwacje są zgodne z procesem transportu, który jest napędzany przez całkowite stężenie wody. Model dyfuzji jest wykorzystywany w tej tezie w oparciu o te dowody empiryczne, że gradient wilgotności jest siłą napędową suszenia tego typu nieprzepuszczalnego drewna.

różnice w zawartości wilgoci między powierzchnią a środkiem (gradient, różnica potencjału chemicznego między interfejsem a masą) przenoszą związaną wodę przez małe przejścia w ścianie komórkowej poprzez dyfuzję. W porównaniu z ruchem kapilarnym dyfuzja jest procesem powolnym. Dyfuzja jest ogólnie sugerowanym mechanizmem suszenia nieprzepuszczalnego drewna liściastego (Keey et al., 2000). Ponadto wilgoć migruje powoli ze względu na fakt, że ekstrakty zatykają małe otwory ściany komórkowej w twardzinie. Dlatego Biel zazwyczaj wysycha szybciej niż twardziel w tych samych warunkach suszenia.

kierunki ruchu wilgoci dla dyfucjiedit

podaje się, że stosunek prędkości dyfuzji wzdłużnej do poprzecznej (promieniowej i stycznej) dla drewna wynosi od około 100 przy wilgotności 5% do 2-4 przy wilgotności 25% (Langrish and Walker, 1993). Dyfuzja promieniowa jest nieco szybsza niż dyfuzja styczna. Chociaż dyfuzja wzdłużna jest najszybsza, ma praktyczne znaczenie tylko wtedy, gdy suszone są krótkie kawałki. Generalnie deski drewniane są znacznie dłuższe niż w szerokości lub grubości. Dla przykładu, typowa wielkość zielonej tablicy użytej do tych badań wynosiła 6 m długości, 250 mm szerokości i 43 mm grubości. Jeśli deski są ćwiartkami, to szerokość będzie w kierunku promieniowym, podczas gdy grubość będzie w kierunku stycznym, i odwrotnie dla płyt gładko piłowanych. Większość wilgoci jest usuwana z drewna przez ruch boczny podczas suszenia.

przyczyny pęknięć i pęknięć podczas suszenia drewna i ich kontrola

główną trudnością doświadczaną w suszeniu drewna jest tendencja jego zewnętrznych warstw do szybszego wysychania niż wewnętrznych. Jeśli warstwy te mogą wyschnąć znacznie poniżej punktu nasycenia włókien, podczas gdy wnętrze jest nadal nasycone, naprężenia (zwane naprężeniami suszenia)są ustawiane, ponieważ skurcz zewnętrznych warstw jest ograniczony przez mokre wnętrze (Keey et al., 2000). W tkankach drzewnych dochodzi do pęknięcia, a w konsekwencji do pęknięć i pęknięć, jeśli naprężenia te na ziarnie przekraczają wytrzymałość na ziarno (Wiązanie włókien z włóknem).

skuteczna kontrola defektów suszenia w procesie suszenia polega na utrzymaniu równowagi między szybkością odparowania wilgoci z powierzchni a szybkością ruchu wilgoci z wnętrza drewna na zewnątrz. Sposób, w jaki można kontrolować suszenie, zostanie teraz wyjaśniony. Jednym z najbardziej udanych sposobów suszenia drewna lub przyprawy byłoby suszenie w piecu, gdzie drewno jest umieszczane w komorze pieca w stosach i suszone przez parowanie i uwalnianie pary powoli.

wpływ temperatury, Wilgotności Względnej i szybkości cyrkulacji powietrzaedytuj

zewnętrzne warunki suszenia (temperatura, wilgotność względna i prędkość powietrza) kontrolują zewnętrzne warunki brzegowe suszenia, a tym samym szybkość suszenia, a także wpływają na szybkość ruchu wewnętrznej wilgoci. Szybkość suszenia zależy od zewnętrznych warunków suszenia (Walker et al., 1993; Keey i in., 2000), jak będzie teraz opisane.

Temperatura jeśli wilgotność względna jest utrzymywana na stałym poziomie, im wyższa temperatura, tym wyższa szybkość suszenia. Temperatura wpływa na szybkość suszenia, zwiększając zdolność zatrzymywania wilgoci w powietrzu, a także przyspieszając szybkość dyfuzji wilgoci przez drewno.

rzeczywista temperatura w piecu suszarniczym jest temperaturą suchego żarówki (Zwykle oznaczaną Tg), która jest temperaturą mieszaniny pary i gazu określoną przez wstawienie termometru z suchą żarówką. Z drugiej strony, temperatura mokrej bańki (TW) jest zdefiniowana jako temperatura osiągana przez niewielką ilość cieczy odparowującej w dużej ilości nienasyconej mieszaniny powietrze-para. Czujnik Temperatury tego termometru jest wilgotny za pomocą porowatego rękawa z tkaniny (tkaniny) zwykle umieszczanego w zbiorniku czystej wody. Minimalny przepływ powietrza 2 m / s jest potrzebny, aby zapobiec tworzeniu się strefy stojącej wilgotnego powietrza wokół tulei (Walker et al., 1993). Ponieważ powietrze przechodzi przez mokry rękaw, woda jest odparowywana i chłodzi termometr z mokrą żarówką. Różnica między temperaturami suchych i mokrych żarówek, depresja mokrych żarówek, służy do określenia wilgotności względnej ze standardowego wykresu higrometrycznego(Walker et al., 1993). Wyższa różnica między temperaturami żarówki suchej i mokrej wskazuje na niższą wilgotność względną. Na przykład, jeśli temperatura żarówki suchej wynosi 100 °C, a mokrej 60 °C, wilgotność względna jest odczytywana jako 17% z wykresu higrometrycznego. Wilgotność względna wilgotność względna powietrza jest zdefiniowana jako ciśnienie cząstkowe pary wodnej podzielone przez ciśnienie pary nasyconej w tej samej temperaturze i ciśnienie całkowite (Siau, 1984). Jeśli temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie, niższa wilgotność względna powoduje wyższe szybkości suszenia z powodu zwiększonego gradientu wilgoci w drewnie, wynikającego ze zmniejszenia zawartości wilgoci w warstwach powierzchniowych, gdy zmniejsza się wilgotność względna powietrza. Wilgotność względna jest zwykle wyrażana w procentach. W przypadku suszenia drugim istotnym parametrem związanym z wilgotnością względną jest Wilgotność bezwzględna, która jest masą pary wodnej na jednostkę masy suchego powietrza (kg wody na kg suchego powietrza). Jednak jego wpływ na ilość wody w ogrzanym powietrzu. Szybkość cyrkulacji powietrza czas suszenia i jakość drewna zależą od prędkości powietrza i jego równomiernej cyrkulacji. Przy stałej temperaturze i wilgotności względnej, najwyższą możliwą szybkość suszenia uzyskuje się poprzez szybką cyrkulację powietrza po powierzchni drewna, co umożliwia szybkie usuwanie wilgoci parującej z drewna. Jednak nie zawsze pożądane jest wyższe tempo suszenia, szczególnie w przypadku nieprzepuszczalnego drewna liściastego, ponieważ wyższe tempo suszenia powoduje większe naprężenia, które mogą powodować pękanie lub zniekształcanie drewna. Przy bardzo niskich prędkościach wentylatora, poniżej 1 m / s, przepływ powietrza przez komin jest często przepływem laminarnym, a wymiana ciepła między powierzchnią drewna a ruchomym strumieniem powietrza nie jest szczególnie skuteczna (Walker et al., 1993). Niska skuteczność (zewnętrznie) wymiany ciepła nie musi być problemem, jeśli wewnętrzny ruch wilgoci jest kluczowym ograniczeniem przepływu wilgoci, tak jak w przypadku większości gatunków drewna liściastego (Pordage and Langrish, 1999).

Klasyfikacja drewna do suszeniaedytuj

drewno jest klasyfikowane w następujący sposób ze względu na łatwość suszenia i skłonność do degradacji:

Drewno wysoce ogniotrwałe drewno to jest powolne i trudne do suszenia, jeśli produkt końcowy ma być wolny od wad, w szczególności pęknięć i pęknięć. Przykładami są ciężkie drewno konstrukcyjne o dużej gęstości, takie jak ironbark (Eucalyptus paniculata), blackbutt (E. pilularis), southern blue gum (E. globulus) i brush box (lophostemon cofertus). Wymagają one znacznej ochrony i opieki przed szybkimi warunkami schnięcia, aby uzyskać najlepsze wyniki (Bootle, 1994). Drewno umiarkowanie ogniotrwałe Drewno te wykazują umiarkowaną tendencję do pękania i rozdwajania podczas sezonowania. Można je sezonować bez wad w umiarkowanie szybkich warunkach schnięcia (tj. można stosować maksymalną temperaturę suchości 85 °C). Przykładem jest Sydney blue gum (E. saligna) i inne drewno średniej gęstości (Bootle, 1994), które potencjalnie nadaje się do mebli. Drewno nieprzemakalne drewno to może być szybko sezonowane tak, aby było wolne od wad nawet poprzez zastosowanie wysokich temperatur (temperatury suchych żarówek powyżej 100 °C) w piecach przemysłowych. Jeśli nie wyschnie szybko, może rozwinąć się przebarwienie (niebieska plama) i pleśń na powierzchni. Przykładami są drewno iglaste i drewno o niskiej gęstości, takie jak Pinus radiata.

ModelEdit

szybkość wysychania drewna zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to Temperatura, wymiary drewna i wilgotność względna. Simpson i Tschernitz opracowali prosty model suszenia drewna w funkcji tych trzech zmiennych. Chociaż analiza została przeprowadzona dla czerwonego dębu, procedurę można zastosować do dowolnego gatunku drewna poprzez dostosowanie stałych parametrów modelu.

Mówiąc najprościej, model zakłada, że szybkość zmiany zawartości wilgoci m w odniesieniu do czasu t jest proporcjonalna do odległości próbki drewna od jej równowagi zawartość wilgoci M E {\displaystyle M_{e}}

, która jest funkcją temperatury T i wilgotności względnej H: d M d T = − M − M e τ {\displaystyle {\frac {dM}{dt}}=-{\frac {m-M_{e}}{\tau }}}

gdzie τ {\displaystyle \Tau}

jest funkcją temperatury t i typowego wymiaru drewna L i ma jednostki czasu. Typowy wymiar drewna to mniej więcej najmniejsza wartość ( L r , L t , L L / 10 {\displaystyle L_{r},\,l_{t},\,l_{L}/10}

), które są odpowiednio wymiarami promieniowymi, stycznymi i wzdłużnymi, w calach, z wymiarem podłużnym podzielonym przez dziesięć, ponieważ woda dyfunduje około 10 razy szybciej w kierunku podłużnym (wzdłuż ziarna) niż w wymiarach bocznych. Rozwiązaniem powyższego równania jest: M − M e M 0 − M E = E − T τ {\displaystyle {\frac {m-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}=e^{-{\frac {t}{\tau }}}}

gdzie M 0 {\displaystyle M_{0}}

to początkowa zawartość wilgoci. Stwierdzono, że dla drewna dębowego czerwonego „stała czasowa” τ {\displaystyle \tau }

była dobrze wyrażona jako: τ = L n A + b P sat ( T ) {\displaystyle \tau ={\frac {l^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}

gdzie A, B I N są stałymi, a p sat ( t ) {\displaystyle p_{\text{Sat}} (t)}

jest ciśnieniem pary nasyconej wody w temperaturze T. Dla czasu mierzonego w dniach, długości w calach i P sat {\displaystyle p_ {\text{sat}}}

mierzonego w mmHg, następujące wartości stałych zostały znalezione dla drewna dębowego czerwonego. a = 0,0575 b = 0,00142 n = 1,52

:

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)}

na przykład, przy 150 °F, używając równania Arden Buck, ciśnienie pary nasycającej wody wynosi około 192 mmHg (25,6 kPa). Stała czasowa suszenia płyty z czerwonego dębu o grubości 25 mm w temperaturze 150 ° F wynosi wtedy τ = 3.03 {\displaystyle \tau =3.03}

dni, co jest czasem wymaganym do zmniejszenia zawartości wilgoci do 1/e = 37% jej początkowego odchylenia od równowagi. Jeśli wilgotność względna wynosi 0,50, to stosując równanie Hailwooda-Horrobina, zawartość wilgoci w drewnie w równowadze wynosi około 7,4%. Czas na zmniejszenie tarcicy z 85% WILGOTNOŚCI do 25% wilgotności wynosi wtedy około 4,5 dnia. Wyższe temperatury spowodują szybsze czasy schnięcia, ale również spowodują większe naprężenia w drewnie, ponieważ gradient wilgoci będzie większy. W przypadku drewna opałowego nie jest to problem, ale do celów obróbki drewna wysokie naprężenia spowodują pękanie drewna i bezużyteczność. Normalne czasy suszenia w celu uzyskania minimalnych kontroli przypraw (pęknięcia) w 25 mm (1 cal lub 4/4 tarcicy) czerwony dąb waha się od 22 do 30 dni, aw 8/4 (50 mm lub 2 cale) będzie wynosić od 65 do 90 dni.