Способ определения влагосодержания древесины

ССЮЭ СОВЕТСКИХюФиюпнетипРЕСПУБЛИК 80, 113490 4(51) О 01 Н 5/02 25 56 всгсоиеияТ Ю" "ОК МЪКЬЛИОТЬКА лОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 оо ф1-гои 1-го масса до сушки образцо после сушк образцо вдоль в и;-го оГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.Д. Крысов и В.П. Иванов (71) Свердловский научно-исследовательский институт переработки древесины(56) 1, ГОСТ 16483,7-71Древесина. Методы определения влажности.2. Авторское свидетельство СССР У 930069, кл. 6 01 Н 5/02, 1982,(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ, включающийотбор образцов, их сушку, измерениеизменения массы образцов после сушки с последующим определением влагосодержания по формуле, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 4упрощения и ускоренияопределения влагосодержания при сохранении высокой точности за счет учета количества испарившихся наряду с водой смолистых веществ, измеряют размеры образцов вдоль волокон после сушки с расчетом количества испарившихся смолистых веществ и определением влагосодержания, ф(по формуле1 1134Изобретение относится к области измерения физико-технических параметров древесины, в особенности такой из которой при сушке наряду с водой испаряются смолистые вещества. 5Известен способ определения влагосодержания путем отбора от материэала для одного анализа одинаковых по размерам образцов, высушивания их до постоянной массы, измерения 10 изменения массы образцов путем взвешивания их до сушки и взвешивания высушенных образцов. Сушку контролируют периодическим взвешиванием образцов в процессе сушки 13. 15Недостатком способа является значительная погрешность определения влагосодержания материала, из образцов которого наряду с водой испаряются другие компоненты, напри мер смола, а также большая длительность одного анализа (до 24 ч и бо. лее) и значительная трудоемкость (образец необходимо периодически взвешивать в процессе сушки), 25Известен способ определения влагосодержания материалов путем отбора от материала образцов и сушки их: одного (одних) - при одном парциальном давлении водяного пара, другого (других) - при другом. Измеряют изменение массы образцов путем взвешивания их до сушки и периодически в процессе сушки, Рассчитывают35 текущие кажущиеся влагосодержания образцов по формулей -й В= Н 10 О 40где щ - масса образца до сушки;в - масса образца в тот или иноймомент сушки.Определяют момент 9, начиная с которого скорость возрастания текущего кажущегося влагосодержания первого образца становится равной скорости возрастания текущего кажущегося влагосо держания второго образца при одинаковой продолжительности сушки: %1=%, Продолжают сушить образцы в течение времени не меньше продолжительности сушки до момента 9, Строят график 55 сушки образца, высушиваемого при опор ном значении парциального давления водяного пара, в координатах Ф ь;908 1 график приТЗО, экстраполируют (в направлении уменьшения Т) до пересечения с осью Я/(т.е, до 7= О), Значение ординаты точки пересечения принимают за влагосодержание, опре 1 деленное с.учетом количества испарившихся при сушке смолистых веществ 23,Недостатком способа является его сложность: образцы необходимо высушивать при разных значениях парциального давления водяного пара, для чего требуется увлажНять или подсушивать сушильный агент (воздух). Кроме того, большая продолжительность одного анализа; образцы требуется сушить не менее 10 ч. Значительна и трудоемкость способа: необходимо периодически взвешивать образцы в процессе сушки, контролировать постоянство парциального давления водяного пара сушильного агента, регулировать для обеспечения постоянства парциального давления водяного пара сушильного агента мощность увлажнителя или осушителя воздуха.Цель изобретения - упрощение и ускорение определения влагосодержания при сохранении высокой точности.Поставленная цель достигается ,тем, что согласно способу, включающему отбор образцов, их сушку, измерение изменения массы образцов после сушки с последующим определением влагосодержания по формуле, измеряют размеры образцов вдоль волокон после сушки с расчетом количества испарившихся смолистых веществ и определением влагосодержания Щ по формуле 15Ь, ш - 15,Н; 1 Н н,ю Ф00 ф/4, В. а. Д3 где юн вн, - масса до сушки 1-го и1-го образцов; в в. - масса после сушки 1-го 11 1и -го образца; а а р вдоль н1-го и 1-го образцов.Образцы сушат одним и тем же сушильным агентом.Образцы отбирают в виде одного (одних) образца (образцов) размеромвдоль волокон 4-8 мм, другого (других) размером вдоль вопокон в 23 раза большим размера вдоль волокон первого образца. Образцы сушатпри 103+2 С в течение 5-6 ч, Взвешивают каждый образец до и послесушки. Рассчитывают кажущееся влагосодержание каждого образца по формуле (1), где за в принимают массуобраца после сушки. Количество испарившихся смолистых веществ С, (поотношению к массе высушенного образца) рассчитывают по формуле ЧЧ - % 15 где С,.- количество испарившихся смолистых веществ из 1-го об 20 разца; к,Ф, - кажущееся влагосодержание 1-го и 1-го образцов; д;,а - размеры 1-го и 1-го образцов вдоль волокон,25 Влагосодержание материала определяют по формуле(3) Способ основан на использованииособенностей кинетики сушки смолис- З 0тьм образцов: влага испаряется изобразца значительно быстрее смолы,За время испарения влаги из всегообъема образца смола испаряетсятолько из поверхностного слоя. Количество испарившейся влаги пропорционально объему образца, Если отбирать от материала образцы с наименьшим размером в направлении, в котором сопротивление материала массообмену наименьшее, то массообменоммежду образцом и сушильным агентом в других направлениях можно пренебречь. Количество испарившейсясмолы пропорционально площади сечения образца, перпендикулярно этомунаправлению. У образцов древесины,наименьший размер которых вдоль воло.кон, количество испарившейся к моменту прекращения испарения влаги 50смолы пропорционально площади торцового сечения образца.Если из образцов испаряется только влага (несмолистый материал), тополучаются. одинаковые, значения кажущегося влагосодержания образцов,различающихся размером вдоль волокон,Если испаряются вода и смолистые вещества, то получается большее значение кажущегося влагосодержания образца, имеющего меньший размер вдоль волокон, так как площадь торцового сечения у образцов одинакова, а объем первого образца меньше второго.На основании этого можно записать систему уравнений-"щ=ф -ч.)Кгде Г - площадьторцового сечения образцаЧ,Ч - объем образцов;- коэффициент пропорциональности.Вычитаемые в уравнениях системы (4) - это поправки на испарившуюся смолу. Из (4) получаем(-й) (), )Учитывая соотношенияИ 1, Чиз (5) получимАк(% -В ); - ) . 7тПодставляя в одно из уравнений системы (4) выражение Ы по (7) и учитывая (6), получаем формулу (3) для опрецеления влагосодержанияК К аа фк 1 Кра- таа- а га, .к; а:-аТемпература сушки принята равной 103+ 2 С.Продолжительность сушки определена экспериментально и равна продолжительности испарения влаги из толстых (по Ы) образцов.Рекомендуется использовать один образец с размером вдоль волокон не меньше 4 мм: более тонкий образец сложно выпиливать (он может крошиться),Второй образец рекомендуется выпиливать с размером вдоль волокон в 2-3 раза большим размера вдоль волокон первого образца для обеспечения достаточной чувствительности способа; Испольэовать образцы с еще большим размером вдоль волокон не рекомендуется, так как дальнейшее1134908 6чение 5-6 ч, взвешивают после сушки, измеряют размер каждого образца вдоль волокон. В результате получают следующие значения параметров об 5 разцовв, г ге, г с 3, ммПервый 14,516 13,599 15,4Второй 5,240 4,848 6,7По формуле 1 определяют кажущиесявлагосодержания первого и второгообразцов фн,д 2 2 1 ОО-4 "фв"ф 1 ОО=ВОВ .К 2 2 820 Приняв за -й первый образец, за 1-й количество смолистых веществ, испавторой, по формуле (2) определяют - рившихся из первого образца наряду фк -фк1 1 д 6,74-ХЯ - 7:1,оь. с 1 - с 1 2 6,7- 15, Ф2,29 5,96 5,93 6,598 62 торой ример ервый 44 10,482 14,9 0,05 5,30 5,34 5,4 4,4,08,34 5,3 6 оро увеличение этого размера не дает существенного повышения чувствительности способа и ведет только к увеличению продолжительности сушки образцов,П р и м е р 1, Из соснового бруска сечением 43 х 38 мм поперечнымирезами выпиливают образцы, различающиеся размером вдоль волокон, Взвещивают их до сушки, сушат при 103+ +2 фС в сушильном шкафу СЗШм в теТакой же результат получается, если за 1-й принять второй образец, а за 1-й первый: определяем по (2) 35 количество смолистых веществ, испарившихся из второго образцак к 8 08-6 74С - 2 "д:--- 15,4=2,3732 ,1 1.15,4-6,71 2По (3) определяем искомое влагосо- держание Способом(1)получают влагосодержание первого образца Ф = 7,357, втор а, = 8,43 И,Способом(2)получают 9/и = 5,797.П р и м е р 2. По примеру 1 определяют влагосодержание бруска сечением 57 х 31 мм из мелкослойной листвинничной древесины. Получают следующиеданные, представленные в таблицеП р и м е р 3, По примерам 1 и 2определяют влагосодержачие березового бруска сечением 43 х 29 мм, Получили слудующие данные, представленныев таблице.Предлагаемый способ прост, позволяет ускорить процесс определениявлагосодержания в 3 раза,