Совершенствование центробежного способа пропитки лиственной древесины (стр. 4 )

Сводные данные о воспроизводимости результатов экспериментов, адекватности составленных моделей и их коэффициентах детерминации представлены в таблице 3.

Таблица 3. Сводные данные по уравнениям регрессии (22) – (33)

Номер уравнения	Gр	R2, R2adj	Fрасч	Номер уравнения	R2
(19)	0,1755	0,91; 0,89	1,56	(25)	0,98
(20)	0,1401	0,92; 0,89	1,39	(26)	0,99
(21)	0,1681	0,93; 0,91	1,05	(27)	0,99
(22)	0,1539	0,90; 0,87	1,73	(28)	0,99
(23)	0,1660	0,91; 0,88	1,54	(29)	0,98
(24)	0,1462	0,93; 0,91	1,10	(30)	0,98

Значение параметра нелинейного закона фильтрации зависит как от породы пропитываемой древесины, так и от состава пропиточной жидкости (рисунок 7).

Рисунок 7. Зависимость параметра нелинейного закона фильтрации от влажности образца древесины и частоты вращения платформы центрифуги (а – осина, раствор хлорида калия; б – осина, раствор буры; в – осина – креозот; г – береза, раствор хлорида калия; д – береза, раствор буры; е – береза, креозот)

Анализ результатов опытов показывает, во всех опытах закономерность фильтрации пропиточной жидкости отличалась от следующей из линейного закона. Зависимости, близкие к следующим из закона Дарси (n ≈ 1), получены при пропитке сухих (10 – 20 %) образцов осины и березы при частоте вращения платформы цнтрифуги от 650 об/мин, а также пропитке заготовок из свежесрубленной древесины креозотом при частоте вращения платформы центрифуги 450 – 500 об/мин (см. рисунок 8).

Удовлетворительные сведения об адекватности и значения коэффициентов детерминации позволяют предложить полученные зависимости для расчета времени пропитки древесины осины и березы исследованными жидкостями. После подстановки соответствующих выражений (19) – (30) в уравнение для времени пропитки при нелинейном законе фильтрации пропиточной жидкости придем к следующим зависимостям:

- осина, пропитка 10 % раствором хлорида калия:		(31)
- осина, пропитка 2 % раствором буры		(32)
- осина, пропитка креозотом:		(33)
- береза, пропитка 10 % раствором хлорида калия:		(34)
- береза, пропитка 2 % раствором буры		(35)
- береза, пропитка креозотом:		(36)

где ,.

       На рисунке 8 представлен пример расчета времени пропитки древесных образцов по полученным формулам в зависимости от угловой скорости и радиуса платформы центрифуги (в примере влажность образцов 10 %, длина образцов 2м, уровень пропиточной жидкости в цилиндре 2 м).

Рисунок 8. Время пропитки сортиментов мягколиственных пород (а – осина, раствор хлорида калия; б – осина, раствор буры; в – осина – креозот; г – береза, раствор хлорида калия; д – береза, раствор буры; е – береза, креозот)

С использованием полученных зависимостей и графиков определение рациональных параметров работы или конструктивных параметров оборудования для пропитки не вызывает затруднения. Например, требуется пропитать заготовку из древесины осины длиной 2 м на 95 % креозотом за время, не превышающее 20 минут. Тогда с помощью графика на рисунке 8 в определяем, что при частоте вращения платформы центрифуги 550 об./мин необходимый радиус платформы составит 2,9 м. Если при этом радиусе платформы увеличить частоту вращения до 650 об/мин, то пропитка до заданной степени осуществится за 10 минут. При увеличении частоты вращения платформы до 750 об./мин достаточным будет радиус платформы центрифуги 2,25 м (пропитка займет 20 минут), увеличение радиуса платформы до 2,55 м при прочих равных условиях сократит время пропитки до 10 минут.

Полученные выражения (31) – (36) устанавливают еще один важный параметра технологического процесса – скорость подачи жидкости в пропиточный цилиндр, поскольку по степени пропитки к определенному моменту времени можно однозначно установить количество впитанной образцом жидкости. Например, на рисунке 9 представлен график степени пропитки в зависимости от времени (пропитка осины креозотом, влажность образца 10 %, s = 2,55 м, h = 2 м, N = 750 об./мин). Предположим, что площадь поперечного сечения образца составляет 0,02 м2, пористость осины 60 %, степень заполнения порового пространства при пропитке 77 %). Тогда график, показывающий количество впитанной жидкости к определенному моменту времени, будет иметь вид кривой на рисунке 10.

Рисунок 9. Зависимость степени пропитки осины от времени пропитки	Рисунок 10. Количество впитанной жидкости в зависимости от времени пропитки

Общие выводы и рекомендации

По результатам исследований процесса центробежной пропитки древесины сформулированы следующие выводы и рекомендации:

Предложенная зависимость (2) для скорости фронта центробежной пропитки, учитывающая нелинейную связь скорости фронта пропиточной жидкости, позволяет при варьировании фильтрационных характеристик в рамках одной модели добиться качественного согласования расчетных данных с известными опытными данными, свидетельствующими как о менее, так и о более интенсивном, по сравнению с изменением напора пропиточной жидкости, изменении скорости движения фронта пропитки. В начале процесса пропитки для зависимости положения фронта пропитки от времени характерен участок интенсивного насыщения образца пропиточной жидкостью, продолжительность которого зависит от параметра нелинейного закона фильтрации и находится из формул (9), (10). Полученные выражения устанавливает рациональную с точки зрения времени степень пропитки сортимента при различных значениях параметра нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости. Анализ результатов экспериментов показал, что при пропитке древесины осины и березы (жидкости: концентрированные водные растворы хлорида калия и буры, креозот) связь скорости фронта пропитки и напора пропиточной жидкости непропорциональна, таким образом, фильтрация жидкости подчиняется нелинейному закону. Зависимости, близкие к следующим из закона Дарси (n ≈ 1), получены только при пропитке сухих (10 – 20 %) образцов осины и березы при частоте вращения платформы центрифуги от 650 об/мин, а также пропитке заготовок из свежесрубленной древесины креозотом при частоте вращения платформы центрифуги 450 – 500 об/мин (рисунок 7). Экспериментально установлено, что параметр нелинейного закона фильтрации при центробежной пропитке древесины зависит от породы, влажности древесины и типа пропиточной жидкости, зависимости выражается формулами (19) – (24). Прочие фильтрационные характеристики, входящие в уравнение для времени центробежной пропитки, определяются по зависимостям (25) – (30). Адекватность полученных моделей подтверждена методами математической статистки (таблица 3). Результаты экспериментов по определению значения параметра нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости были воспроизводимы во всех опытах, что доказывается расчетным значением критерия воспроизводимости Кохрена (таблица 3). Это подтверждает возможность применения составленной методики определения параметра нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости по виду экспериментальной кривой насыщения образца жидкостью. Время пропитки сортиментов осины и березы при нелинейном законе фильтрации пропиточной жидкости при варьировании степени пропитки и параметров технологического процесса определяется из уравнений (31) – (36), полученных на основе выражения (15). В практических расчетах определить рациональную частоту вращения и радиус платформы центрифуги для пропитки сортиментов осины и березы (при варьировании их длины и влажности) в условиях нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости исследованными жидкостями можно после построения графиков, которых пример представлен на рисунке 8. Полученные зависимости для времени пропитки также устанавливают расход пропиточной жидкости и, таким образом, необходимую скорость подачи жидкости в емкость с образцом древесины (пример представлен на рисунках 9, 10).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.        , , Гумерова насыщения древесины жидкостью при центробежной пропитке // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2013. - Вып. 203. - С. 108-116.

2.        , , Есин кинетики центробежной пропитки древесины // ИВУЗ. «Лесной журнал». 2013. № 2. – С. 156-162.

3.        , Куницкая нелинейного выражения для связи скорости фронта и гидравлического напора при центробежной пропитке древесины. Технология и оборудование лесопромышленного комплекса: сборник научных трудов. Вып. № 6. / Под ред. . – СПб: СПбГЛТУ, 2013. C. 68‑71.

4.        , , Григорьев рейдов и расчет основных параметров сплоточных машин / Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия. - СПб.: ЛТА, 2012. – 56 С.

Просим принять участие в работе диссертационного 212.190.03 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями Россия, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.