Upload
callum-rocha
View
105
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Московский государственный университет леса,. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ. М.Г.Ермоченков кафедра теплотехники 2012. Цель работы. Разработка математической модели тепло- и массообмена в древесине при интенсивном тепловом воздействии - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОМОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
МГЕрмоченков кафедра теплотехники
2012
Московский государственный университет леса
2
Цель работыbull Разработка математической модели тепло- и массообмена в
древесине при интенсивном тепловом воздействииbull Разработка методов прогнозирования свойств термически
модифицированной древесины
Принятые допущения- древесина в условиях интенсивного нагрева ndash многокомпонентная открытая трехфазная термодинамическая система с физико-химическими превращениями- в каждом бесконечно малом объеме материала существует состояние локального термодинамического равновесия- древесина представляет собой капиллярно-пористый композиционный материал состоящий из твердых жидких и газофазных компонентов рассматривается континуальная модель материала- газовая фаза рассматривается как трех компонентная смесь газов состоящая из а) водяного пара б) воздуха в) продуктов деструкции древесины- конвективный перенос газа внутри древесины описывается уравнением Дарси- температуры газовой жидкой и твердой фаз равны - перенос теплоты в древесине осуществляется тепловыми потоками за счет теплопроводности и конвективного переноса жидкой и газовой фаз- масса в жидкой фазе переносится за счет влагопроводности и конвективными потоками- масса в газовой фазе переносится конвективными и диффузионными потоками- задача решается в одномерной постановке
3
Уравнение переноса массы в твердой фазе
bull Здесь n1 ndash число твердофазных компонентов
bull m1 ndash число стадий
bull γ1 ndash номер компонента
bull Ψ1 ndash номер стадии
1
1
1
1
11 1n m
(1)
4
Уравнение переноса массы в жидкой фазе
где j2а ndash поток жидкости за счет диффузии
j2v ndash конвективный поток жидкой фазы
m1 ndash число стадий
γ1 ndash номер компонента
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или 3-го рода на внешних границах материала
1
1
22
m
av d
dWjjdiv
Wi
(2)
5
Уравнения переноса массы в газовой фазе
где ρ ndash плотность газовой фазы i = 1 ndash водяной пар i = 2 ndashпродукты деструкции
i = 3 ndashвоздух v3ndash скорость конвективного переноса газовой фазы
Δ3ndash скорость диффузионного переноса массы
Система уравнений решается с граничными условиями 1-го или 2-го рода на внешних границах материала
1
1
1
232332323
m
d
dvdiv
333333333
vdiv
1
1
1
131331313
n
d
dWvdiv
(3)
(4)
(5)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
2
Цель работыbull Разработка математической модели тепло- и массообмена в
древесине при интенсивном тепловом воздействииbull Разработка методов прогнозирования свойств термически
модифицированной древесины
Принятые допущения- древесина в условиях интенсивного нагрева ndash многокомпонентная открытая трехфазная термодинамическая система с физико-химическими превращениями- в каждом бесконечно малом объеме материала существует состояние локального термодинамического равновесия- древесина представляет собой капиллярно-пористый композиционный материал состоящий из твердых жидких и газофазных компонентов рассматривается континуальная модель материала- газовая фаза рассматривается как трех компонентная смесь газов состоящая из а) водяного пара б) воздуха в) продуктов деструкции древесины- конвективный перенос газа внутри древесины описывается уравнением Дарси- температуры газовой жидкой и твердой фаз равны - перенос теплоты в древесине осуществляется тепловыми потоками за счет теплопроводности и конвективного переноса жидкой и газовой фаз- масса в жидкой фазе переносится за счет влагопроводности и конвективными потоками- масса в газовой фазе переносится конвективными и диффузионными потоками- задача решается в одномерной постановке
3
Уравнение переноса массы в твердой фазе
bull Здесь n1 ndash число твердофазных компонентов
bull m1 ndash число стадий
bull γ1 ndash номер компонента
bull Ψ1 ndash номер стадии
1
1
1
1
11 1n m
(1)
4
Уравнение переноса массы в жидкой фазе
где j2а ndash поток жидкости за счет диффузии
j2v ndash конвективный поток жидкой фазы
m1 ndash число стадий
γ1 ndash номер компонента
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или 3-го рода на внешних границах материала
1
1
22
m
av d
dWjjdiv
Wi
(2)
5
Уравнения переноса массы в газовой фазе
где ρ ndash плотность газовой фазы i = 1 ndash водяной пар i = 2 ndashпродукты деструкции
i = 3 ndashвоздух v3ndash скорость конвективного переноса газовой фазы
Δ3ndash скорость диффузионного переноса массы
Система уравнений решается с граничными условиями 1-го или 2-го рода на внешних границах материала
1
1
1
232332323
m
d
dvdiv
333333333
vdiv
1
1
1
131331313
n
d
dWvdiv
(3)
(4)
(5)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
3
Уравнение переноса массы в твердой фазе
bull Здесь n1 ndash число твердофазных компонентов
bull m1 ndash число стадий
bull γ1 ndash номер компонента
bull Ψ1 ndash номер стадии
1
1
1
1
11 1n m
(1)
4
Уравнение переноса массы в жидкой фазе
где j2а ndash поток жидкости за счет диффузии
j2v ndash конвективный поток жидкой фазы
m1 ndash число стадий
γ1 ndash номер компонента
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или 3-го рода на внешних границах материала
1
1
22
m
av d
dWjjdiv
Wi
(2)
5
Уравнения переноса массы в газовой фазе
где ρ ndash плотность газовой фазы i = 1 ndash водяной пар i = 2 ndashпродукты деструкции
i = 3 ndashвоздух v3ndash скорость конвективного переноса газовой фазы
Δ3ndash скорость диффузионного переноса массы
Система уравнений решается с граничными условиями 1-го или 2-го рода на внешних границах материала
1
1
1
232332323
m
d
dvdiv
333333333
vdiv
1
1
1
131331313
n
d
dWvdiv
(3)
(4)
(5)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
4
Уравнение переноса массы в жидкой фазе
где j2а ndash поток жидкости за счет диффузии
j2v ndash конвективный поток жидкой фазы
m1 ndash число стадий
γ1 ndash номер компонента
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или 3-го рода на внешних границах материала
1
1
22
m
av d
dWjjdiv
Wi
(2)
5
Уравнения переноса массы в газовой фазе
где ρ ndash плотность газовой фазы i = 1 ndash водяной пар i = 2 ndashпродукты деструкции
i = 3 ndashвоздух v3ndash скорость конвективного переноса газовой фазы
Δ3ndash скорость диффузионного переноса массы
Система уравнений решается с граничными условиями 1-го или 2-го рода на внешних границах материала
1
1
1
232332323
m
d
dvdiv
333333333
vdiv
1
1
1
131331313
n
d
dWvdiv
(3)
(4)
(5)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
5
Уравнения переноса массы в газовой фазе
где ρ ndash плотность газовой фазы i = 1 ndash водяной пар i = 2 ndashпродукты деструкции
i = 3 ndashвоздух v3ndash скорость конвективного переноса газовой фазы
Δ3ndash скорость диффузионного переноса массы
Система уравнений решается с граничными условиями 1-го или 2-го рода на внешних границах материала
1
1
1
232332323
m
d
dvdiv
333333333
vdiv
1
1
1
131331313
n
d
dWvdiv
(3)
(4)
(5)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
6
Уравнение переноса теплоты
где q - поток теплоты теплопроводностью qв ndash конвективный поток теплоты за счет переноса влаги qn ndash конвективный поток теплоты за счет переноса
паровоздушной смеси Uив ndash источники теплоты за счет физико-химических процессов Uэ - источник теплоты за счет внешних воздействий
Уравнение решается с граничными условиями 1-го 2-го или
3-го рода на внешних границах материала
эивпв UUqqqdivT
c
(6)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
7
Скорость протекания многостадийного процесса термической деструкции
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj ndash энергия активации j-й стадииbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадии
m
j
jj
nj RT
EA
d
d j
1
exp
(7)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
8
Установка для термогравиметрических исследований в вакууме
1 ndash вакуумная камера 2 ndash электрическая печь 3 ndash Кольцевой тигель 4 ndash весы 5 ndash нить 6 ndash репер 7 ndash плоская спиральная пружина 8 ndash крышка весов 9 ndash стекло 10 ndash стойка катетометра 11 ndash каретка 12 ndash окуляр 13 ndash многооборотное сопротивление 14 ndash массивное основание
9
876
5
4
3
10
1112
13
2
14
1
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10002
0
02
04
06
08
1
Зависимость относительной массы древесины сосны от времени нагрева (темп нагрева 7 ordmСмин)
τ мин
ω с
тепе
нь р
азло
жен
ия
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
10
Результаты исследования термической деструкции древесины
Номерстадии
Начальная безразмерная масса стадии
Энергия активации ЕjR Частотный фактор Аj сmacrsup1
Береза Сосна Береза Сосна Береза Сосна
1 0172 0025 57810 54680 2377middot1051 4857middot1050
2 0168 0128 23140 15900 1362middot1018 1783middot1012
3 0215 0341 29420 20540 2784middot1021 3482middot1014
4 0345 0418 38740 29820 2623middot1026 1346middot1020
5 01 0088 8671 18430 6517middot104 2338middot1010
Таблица 1
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
11
Скорость протекания многостадийного
процесса парообразования
bull где j ndash индекс соответствующий номеру стадииbull m ndash число стадийbull Аj ndash частотный фактор j-й стадииbull Еj(φ) ndash энергия активации j-й стадииbull φ ndash относительная влажность газовой смеси в порах древесиныbull nj ndash порядок реакции j-й стадииbull R ndash газовая постояннаяbull Т ndash температураbull - безразмерная масса стадииbull Wi Wk W0 ndash текущее конечное и начальное влагосодержание в древесине
RT
φEA
d
d jj
m
j
njj
)(exp
1
кo
кi
WW
WW
(8)
(9)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
12
Экспериментальная установка для исследования процессов испарения влаги при
сушке древесины
программируемыйблок управления
управляемыйисточникпитания
~ 220 В
~ 220 В
батареятермопар
осветитель
приемникотраженногосвета
металлическоезеркало
к приборам
записи ЭДС
образец дляопределениямассы
образецдля определениятемпературы
печь дляисследованияпроцесса сушки
воздушныйкомпрессор
нагреватель воздуха
осушительвоздуха
к источнику питания20 ~ 30 В
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
13
Результаты исследования кинетики сушки
древесины березы
Номер стадии j Концентрация влаги j-й стадии j
Энергия активации Еj
Джмоль
Частотный фактор Аj сmacrsup1
1 0307 (ω = f(w)) 51750 164108
2 0570 (ω = f(w)) 60800 280109
3 0096 (ω = f(w)) 88130 3701013
4 0027 (ω = f(w)) 93700 2001013
32 223029016209880)(1 E32 7441280559530970)(2 E
3607719669950)(3 E32 564602667519840)(4 E
Е1 Е2 Е3 Е4 ndash значения энергии активации для первой второй третьей и четвертой стадий соответственно
- относительная влажность воздуха
Таблица 2
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
14
Испарение свободной влаги в порах древесины
bull partQ ndash количество теплоты подведенное к объему древесины r ndash скрытая теплота парообразования
bull partТ ndash изменение температуры - плотность материала с ndash теплоемкость материала
- толщина слоя древесины
0
0
0
2
2
2
d
dd
dd
d
r
QV
12
T
VcQ
x
наспара
наспара
наспара
РР
РР
РР
(10)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
15
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура поверхности образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
16
Сравнение результатов расчета и эксперимента Температура центра образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
300
320
340
360
380
400
420Т[K]
τ[с]
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
17
Сравнение результатов расчета и эксперимента Масса образца
_______ -эксперимент - - - - - - - - расчет
0 5000 1 104
15 104
2 104
00145
0015
00155
0016
00165
0017
00175
τ[с]
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
18
Определение теплофизических свойств термически модифицированной древесины
bull Плотность древесины рассчитывается из уравнения
bull теплоёмкость древесины
n
i
ii
oii d
TR
EAА
1 0
expexp
n
iiicс
1
1
(11)
(12)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
19
Коэффициент теплопроводности
jf
BB
BBBB
j
jj
j
j
jj
1
121
1
1212
3cos50
AB
121arccos2
1
jr
A
500 1 jr150 1 jrпри при
12arccos2
1
1
jr
A
(13)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
20
Коэффициент теплопроводности для анизотропной среды
bull где и - коэффициенты теплопроводности древесины bull вдоль направлений анизотропии
y
x
ξη
φ
cossin
sincos22
22
y
x
(14)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
21
Уравнение Дарси
2111 ww
dx
dP
r
Pкw
0кк Мк 0
1
n
n
n
П
ПМ
(15)
Модифицированное уравнение Дарси
2
22
22
1 GGRT
PP
(16)
(17)
(18)
(19)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
22
Установка для экспериментального исследования проницаемости древесины
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
23
Результаты экспериментального исследования проницаемости поперёк волокон в тангенциальном направлении
термомодифицированной древесины
порода
Температура отжига
[с]
Время воздейст-
вия [с]
Начальная масса
образца [кг]
Конечная масса
образца [кг]
Перепад давлений
[мПа]
Коэффициент
воздухопроницаемости
[с]
сосна
ndash ndash 597 10-3 597 10-3 0101 448 10-12
250 150 6670 10-3 6145 10-3 0101 443 10-12
ndash ndash 845 10-3 845 10-3 0101 189 10-12
250 200 83 10-3 7335 10-3 0101 214 10-12
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0101 349 10-11
300 750 7375 10-3 4845 10-3 0051 318 10-11
берёзаndash ndash 12580 10-3 12580 10-3 0101 116 10-11
270 300 12580 10-3 10055 10-3 0101 111 10-10
Таблица 3
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
24
График зависимости проницаемости древесинысосны от пористости
К[c]
П06 065 07 075 08 0850
1 1011
2 1011
3 1011
4 1011
5 1011
6 1011
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
25
График зависимости проницаемости древесиныберёзы от пористости
kf 320( ) 1227 109
05 055 06 065 07 075 08 0850
5 1010
1 109
15 109
2 109
П
К[c]
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
26
Графики изменения массы цилиндрического образца при нагреве в вакууме
_________ ndash расчёт- - - - - - - - ndash
эксперимент
М[мг]
τ [мин]5 10 15 20 25 30 35 40 45
500
550
600
650
700
750
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
27
График зависимости коэффициента теплопроводности термически модифицированной древесины сосны от
конечной температуры нагрева
0 50 100 150 200 250 300 350009
01
011
012
013
Т [С]
λ[ВтмmiddotК]
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
28
n
iiii frR
1
)()(
n
iiii fgG
1
)()(
n
iiii fbB
1
)()(
)( iifr )( iifb )( iifg
Зависимость характеристик цвета древесины от степени термической деструкции в общем виде
- функциональные зависимости R G B соответственно
- номер стадии термической деструкции
- число стадий термической деструкции
- степень разложения древесины ini
(20)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
29
Функциональные зависимости характеристик цвета в системе RGB от степени деструкции
древесины
233
22232 )(145701484)(58838238574205)( R
233
22232 )(041701339)(40097811467111)( G
Где ω2 ω3 ndash степень завершения второй и третьей стадии термической деструкции сосны соответственно
233
22232 )(041807499)(24952161438)( B
(21)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
30
Результаты проверочного эксперимента
Экспериментально полученный цвет
Расчетный цвет
R = 113
B = 44
G = 16
R = 109
B = 49
G = 25
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)
31
Прогнозирование длительной прочности образцов из термически модифицированной древесины
bull Формула Журкова
bull Долговечность образцов при термической деструкции
bull Долговечность образцов из модифицированной древесины сосны
bull Где
n
nn
TR
U 00 exp
nn
nn fTR
Uf
TR
U
TR
U
0
01110
0000
0 expexpexp
)(35827240
exp26810911732800
exp29510 1 fTRTR
10
11 1
f
(22)
(23)
(24)
(25)