78

2

УДК 630.81

Курьянова, Т.К. Древесиноведение и сушка древесины: Методические указания для самостоятельной работы для студентов заочной формы обучения специальности 080502.65 - Экономика и управление на предприятиях лесного комплекса [Электронный ресурс] / Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 12 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 8 от 16 апреля 2013 г.)

Рецензент директор ООО «Лигнум», к.т.н. И.Н. Медведев

3

Введение

Древесина используется в качестве конструкционного и поделочного материала, как химическое сырье и топливо. Такое многообразное использование древесины требует от специалистов всесторонних знаний о ее свойствах и способах облагораживания.

Изучение строения и физико-механических свойств древесины позволяет правильно выбрать породу при производстве продукции из древесины и обеспечить ее необходимыми эксплуатационными свойствами.

Знания в области технологии сушки, только после чего сырая древесина становится товарной продукцией, позволят использовать наиболее эффективные, ресурсосберегающие способы тепловой обработки древесины.

Знания, полученные при изучении данной дисциплины, позволят специалистам по экономике и управлению на предприятиях лесного комплекса более рационально и экономично использовать ценнейшее древесное сырье и способствовать решению общей проблемы охраны окружающей среды.

1. Группы технологических процессов

По отдельным группам технологических процессов эти цели сводятся к следующему:

1.1 При изучении древесины, строения и ее качества:

-изучение лесного фонда, что дает представление о запасах древесины и породном составе лесов Российской Федерации;

-строение дерева и древесины, функциональное значение частей дерева и использование биомассы;

-макростроение древесины и идентификация древесины как конструкционного и поделочного материала;

-сведения о строении клеточных стенок древесины и различие в микростроении хвойных и лиственных пород для учета в использовании древесины в промышленности.

1.2 При определении физических свойств древесины:

-изучение физических свойств по внешнему виду для использовании как поделочного и конструкционного материала;

-изучение влажности древесины, форм влаги древесины и гигротермического равновесия матерела со средой;

-определение внутренних напряжений в древесине при высыхании для сохранения целостности и высокого качества древесины при сушке;

1.3 При определении механических свойств древесины:

-способы нагружения древесины и методы испытания с учетом различных факторов и видов нагрузки;

4

-понятие о напрженности и деформативности древесины, приделы проч-

ности;

-определение прочности древесины, как конструкционного материала при долговременных статических и динамических нагрузках.

1.4 При сушке древесины (удаление из материала влаги путем ее испарения или выпаривания) улучшаются ее физико-механические и эксплуатационные свойства;

а) предупреждение формо- и размероизменяемости деталей (высушивание до равновесной влажности с окружающей средой);

б) уменьшение массы при одновременном повышении прочности; в) улучшение качества склейки и отделки древесины;

r) предохранение древесины от порчи и загнивания.

Главнейшие промышленные способы сушки — атмосферная и камерная - основаны на коллективной передаче тепла материалу от газообразной среды.

Некоторое промышленное значение имеют коллективная сушка в гидрофобных жидкостях, контактная сушка и диэлектрическая сушка в поле тока высокой частоты.

Процесс сушки должен завершаться кондиционированием влажности древесины.

2. Общие указания к изучению курса

Строение древесины как материалы биологического происхождения сложное и изучается на микро- и макроскопических уровнях, физические и механические свойства древесины изучаются с учетом фактора анизотропии древесины, а также влияние на свойства древесины влажности, и температуры среды.

Явления и закономерности процессов сушки древесины многообразны и сложны по своему физическому содержанию.

Оборудование для сушки обладает рядом специфических особенностей. Для изучения данного курса кроме общетехнических дисциплин студент

должен знать физику, химию, теплотехнику и сопротивление материалов. Общий объем курса по учебному плану 102 часов из них:

86 ч. – самостоятельное изучение;

10 ч. – 5 лекции; 6 ч. – лабораторных работ в период экзаменационной сессии.

Примерное содержание установочных лекций и количество часов, отведенных на них в период экзаменационной сессии.

1. Введение – 2 часа

5

Лес, как источник сырья, его экономические функции – 0,25 часа Значение комплексного и рационального использования древесины, сушки древесины – 0,25 часа

2. Части растущего дерева, строение древесины - 0,25 часа Части растущего дерева - 0,25 часа Разрезы ствола, части ствола. Макростроение древесины - 0,25 часа Идентификация древесных пород.

Микростроение древесины - 0,5 часа Химические свойства древесины. Древесина как химическое сырьѐ

3. Физическое свойства древесины Свойства, характеризующие внешний вид древесины. Показатели макроструктуры.

Влажность древесины, способы еѐ определения. Формы влаги в древесине. Гигроскопичность древесины - 0,5 часа Высыхание древесины, усушка и разбухание древесины - 0,5 часа

Внутренние напряжения в древесине, растрескивание и коробление древесины - 0,5 часа Плотность древесины, способы еѐ определения - 0,25 часа

Тепловые, электрические и звуковые свойства древесины - 0,25 часа 4. Механические свойства древесины

Классификация механических свойств. Методы испытания древесины. Деформативность древесины в зависимости от влажности и температуры - 0,25 часа Расчетные сопротивления, удельные характеристики механических свойств. Изменчивость свойств древесины в зависимости от различных факторов - 0,25 часа Технологические и эксплуатационные свойства древесины. Стойкость и защита древесины - 0,25 часа

5. Технологические цели процесса сушки древесины. Агенты сушки Виды гидротермической обработки древесины. Основные цели сушки древесины - 0,5 часа Основные сведения об агентах сушки. Контроль за параметрами агента сушки.

Id-диаграмма влажного воздуха - 0,25 часа 6. Общие вопросы сушки древесины

Способы сушки древесины. Общие вопросы сушки древесины - 0,25 часа Основные явления определяющие процесс сушки, перенос влаги в древесине -

0,25 часа Рациональные режимы сушки - 0,25 часа

7. Классификация сушильных устройств и их оборудования Классификация и принципиальны схемы сушильных камер - 0,25 часа Тепловое оборудование сушильных камер. Расчет тепла на сушку древесины -

0,25 часа Циркуляционное оборудование сушильных камер. Расчет энергии на сушку древесины - 0,25 часа

6

8. Транспорт лесосушильных цехов Укладка пиломатериалов в штабель. Габарит и емкость штабеля - 0,25 часа

Оборудование для транспортировки, разборки и укладки сушильных штабелей

- 0,25 часа Расчет необходимого количества оборудования сушильного цеха. Расчет сило-

вой энергии сушильного цеха - 0,25 часа 9. Технология камерной сушки пиломатериалов

Технология камерной сушки пиломатериалов. Производственная мощность сушильных цехов - 0,25 часа Штаты сушильного цеха - 0,25 часа

Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки. Категории качества сушки - 0,25 часа Расчет продолжительности сушки. Условный материал. Перевод объѐма факти-

ческого материала в условный - 0,25 часа Расчет производительности сушильных цехов. Расчет себестоимости сушки пи-

ломатериалов. Схемы планировок сушильных цехов - 0,25 часа

Содержание лабораторных работ определяется программой:

1.Изучение макроскопического строения древесины. Определение основных и вспомогательных элементов макроскопического строения древесины. Идентификация древесных пород по строению: хвойных, лиственных кольцесосудистых и рассеяннососудистых – 2 часа

2.Изучение физических свойств древесины. Определение влажности древесины прямым и косвенным методами, усушки и коэффициентов усушки древесины, плотности древесины. – 2 часа

3.Изучение параметров агентов сушки. Определение температуры и влажности агента сушки с использованием психрометра, психрометрической

таблицы и J-d диаграммы.

Деловая игра «Проведение процесса сушки пиломатериалов с использованием ЭВМ». Организация камерной сушки расчет оборудования сушильного цеха. – 2 часа

Курс изучается путем:

а) самостоятельной проработки курса лекций и учебных пособий согласно программе;

б) установочных лекций во время сессионных занятий; в) практических и лабораторных занятий.

Одновременно с самостоятельным изучением курса студент заочной формы обучения выполняет контрольную работу, в которой он должен представить решение задач с подробным объяснением.

Контрольная работа должна быть выслана в вуз заблаговременно.

7

В период очной сессии студент слушает лекции, выполняет лабораторные работы, сдает экзамен по курсу.

3. Указания к отдельным главам курса

3.1Введение

Лесной фонд, лесопокрытая площадь, запас древесины и породный состав лесов РФ. Значение древесины для народного хозяйства. Экологические аспекты использования и сушки древесины.

Предмет курса. Краткий обзор развития науки о древесине. Технологические цели процесса сушки древесины.

3.2 Строение и химические свойства древесины

Части растущего дерева: корни, ствол, крона, их относительный объем. Главные разрезы ствола. Части ствола: сердцевина, древесина, кора. Промышленное использование биомассы дерева.

Макроскопическое строение древесины: заболонь, ядро, спелая древесина, годичные слои, сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы. Идентификация древесных пород. Краткие сведения о строении клеточных стенок древесины. Различие в микроскопическом строении хвойных и лиственных пород. Химический состав древесины. Древесина как химическое сырье.

Вопросы для самоконтроля:

1.Лесной фонд Российской Федерации и породный состав.

2.Основные макропризнаки древесины хвойных пород

3.Основные макропризнаки древесины лиственных пород

4.Отличия в микростроениях хвойных и лиственных пород

5.Основные химические вещества образующие клеточную стенку древесины.

6.Древесина как сырье для химической и лесохимической и гидролизной промышленности.

3.3 Физические свойства древесины

Свойства, характеризующие вид: цвет, блеск, текстура и макростроение древесины. Влажность древесины, показатели влажности, методы определения.

8

Формы влаги в древесине: связанная (гигроскопическая) и свободная (капиллярная). Гигротермическое равновесие материала со средой и определяющие его параметры (предел насыщения клеточных стенок, предел гигроскопичности, равновесная и устойчивая влажность). Усушка и разбухание древесины. Высыхание древесины. Понятие о внутренних напряжениях древесины, растрескивание и коробление древесины.

Плотность древесинного вещества, плотность древесины абсолютно сухой и влажной. Базисная плотность древесины. Пористость древесины. Идентификация древесных пород по плотности. Способы определения плотности древесины.

Проницаемость древесины жидкостями и газами. Тепловые, электрические и звуковые свойства древесины. Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений.

Вопросы для самоконтроля:

1.Внешний вид древесины как характеристика качества ее

2.Влажность древесины и способы ее определения

3.Формы влаги в древесине. Предел насыщения клеточной стенки и придел гигроскопичности

4.Гигроскопичность древесины и гигротермическое равновесие древесины со средой

5.Усушка древесины, ее определение и анизотропия. Коэффициент

усушки

6.Причины возникновения внутренних напряжений при сушке?

7.Плотность древесины, зависимость от породы, влажности и место положения в стволе

8.Проницаемость древесины жидкостями и газами

9.Тепловые свойства древесины

3.4 Механические свойства древесины

Классификация механических свойств древесины. Понятие о напряжениях и деформативности древесины. Методы испытаний древесины при сжатии и растяжении вдоль и поперек волокон, статическом изгибе, скалывании.

Деформативность древесины в зависимости от продолжительности нагружения, влажности и температуры. Долговременное сопротивление и усталость древесины. Расчетные сопротивления древесины, технологические и эксплуатационные свойства древесины (ударная вязкость при изгибе, твердость, износостойкость, способность удерживать крепления, гнуться и растрескиваться). Удельные характеристики механических свойств древесины. Изменчивость свойств древесины в зависимости от различных факторов. Стойкость и защита древесины.

9

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое предел прочности древесины при нормальных и костельных нагрузках?

2.Деформативность древесины в зависимости от продолжительности нагружения и направления нагрузки по отношению к продольной оси

3.Расчетное сопротивления для древесины как конструкционного ма-

териала

3.5Технологические цели процессов нагревания и сушки древесины,

агенты сушки

Народнохозяйственное значение процессов сушки и нагревания древесины. Основные сведения об агентах сушки: водяной пар, атмосферный воздух и топочные газы. Параметры и свойства агентов сушки. Диаграмма состояния влажного воздуха.

Вопросы для самоконтроля:

1.Основные параметры и характеристика водяного пара

2.Основные параметры влажного воздуха

3.Параметры влажного воздуха на Idдиаграмме

4.Принцип действия психрометра

3.6Общие вопросы сушки древесины

Способы сушки древесины. Явления, определяющие процесс сушки. Классификация и принципиальные схемы конвективных сушилок. Расход энергии на сушку и пути его сокращения. Элементы теплового и циркулярного оборудования сушилок.

Оборудование для камерной сушки материала. Укладка пиломатериала в штабель, оборудование для формирования штабелей, транспортное оборудование. Расчет необходимого оборудования и рабочих, занятых при погрузке, разгрузке и транспорте. Схемы тепловых вариантов планировки сушильных цехов.

Технология камерной сушки пиломатериалов. Характеристика технологических и контрольных операций камерной сушки. Температурные категории режимов. Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов. Качество сушки пиломатериалов: категории качества сушки, их нормирование и контроль.

10

Организация камерной сушки: расчет продолжительности сушки, производительность и учет работы сушильной камеры. Условный материал. Календарное планирование работы камер. Себестоимость сушки пиломатериала.

Вопросы для самоконтроля:

1.Существующие способы сушки древесины в зависимости от подвода тепла и электроэнергии

2.Классификация сушильных камер по принципу действия

3.Элементы теплового и циркуляционного оборудования сушилок

4.Расчет расхода пара и электроэнергии

5.Какое оборудование используется при укладке пиломатериалов в

штабель?

6.Требования к укладке штабеля и коэффициент заполнения штабеля

иего габарит и емкость

7.Производительность сушильных камер

8.Технологические и контрольные операции при камерной сушке

9.Температурные категории режимов сушки

10.Качество сушки, условный материал, расчет себестоимости сушки пиломатериалов