Возможность использования радиочастотно-кондуктрометрических датчиков дистанционного контроля перепада влажности при сушке древесины для деревянного домостроения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНО-КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ПЕРЕПАДА ВЛАЖНОСТИ ПРИ СУШКЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ДЕРЕВЯННОГО ДОМОСТРОЕНИЯ

Курьянова Т.К., Платонов А.Д.,

Мильцин А.Н., Перегудов В.И.

Долговечность и качество построек из натуральной древесины зависит, прежде всего, от качественного проведения процесса сушки, т. е. от характера распределения влажности по сечению материала, а, следовательно, и наличия внутренних напряжений в нем.

Древесине, как биологическому конструкционному материалу, присущи изменчивость свойств, неоднородность строения, анизотропия, наличие пороков, способность усыхать, разбухать, коробиться и растрескиваться, загнивать и возгораться. Большинство перечисленных недостатков в значительной мере устраняются путем сушки древесины. Срок ее службы качество высушенной древесины значительно выше, чем влажной.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как показывает производственный опыт, многие предприятия при сушке древесины сталкиваются с серьезными проблемами. Одной из ключевых оказалась проблема достижения равномерного распределения влажности по толщине в материале большого сечения. Неравномерное распределение влаги вызывает неоднородную усушку на поверхности и в центре древесины, а, следовательно, и развития внутренних напряжений. При внутренних напряжениях превышающих допустимые древесина растрескивается, а при дальнейшей механической обработке отмечается изменение первоначальной формы изделий (рисунок 1).

Величина внутренних напряжений может быть определена по ГОСТ 11603-73 «Метод определения остаточных напряжений», методом предложенному Б.Н. Уголевым или в зависимости от перепада влажности по следующим уравнениям [1]

(1)

где , W_п, W_ц - соответсвенно влажность средняя по сечению, на поверхности и в центре, %.

, (2)

, (3)

где К_д - коэффициент разбухания.

Возможность оперативного контроля характера распределения влаги по сечению материала и корректировки его в процессе сушки обеспечит высокое качество высушенного материала.

В настоящее время контроль состояния высушиваемого материала, осуществляют методом контрольных образцов. Данный метод прост и эффективен, но не позволяет установить характер распределения влаги по сечению в материале, а, следовательно, и качественное проведение процесса сушки материалов больших сечений.

Наиболее перспективным методом контроля является метод дистанционного контроля перепада влажности в высушиваемом материале.

Принцип работы беспроводного измерительного блока БИБ-ВТ1 основан на измерении температуры, электропроводности и диэлектрической проницаемости древесины и передаче информации о полученных значениях в цифровом виде на стандартной для телеметрических измерений частоте 433,92 МГц. Временной интервал между последовательными моментами измерения и выдачи информации составляет 10 ±1 мин. Погрешность измерения влажности древесины не более 2 %, температуры - не более 0,5 єС. Работоспособность измерительного блока сохраняется при длительном воздействии высокой температуры в процессе сушки до 120 єС.

Бесперебойная работа телеметрического радиоканала обеспечивается при толщине бетонной плиты или кирпичной кладки между приемным и передающим блоками не более 0,65 м. Конструкция данного измерительного блока защищена патентом РФ [2].

Для оценки возможности использования аппаратно-программного комплекса дистанционного бесконтактного оперативного контроля перепада влажности по сечению древесины были проведены опытные сушки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

дистанционный бесконтактный влажность древесина

Опыты проводились на древесине сосны, произрастающей в Воронежской области. Из свежесрубленной древесины были выпилены пиломатериалы толщиной 60 мм. Затем они были уложены в штабель на прокладках толщиной 25 мм.

Сушка образцов осуществлялась в стационарной лесосушильной камере периодического действия низкотемпературными режимами согласно РТМ.

Значения перепада влажности древесины и его изменения в процессе сушки определялись посредством комбинированных радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности и контролировались по секциям влажности. Возможность радиочастотной передачи данных исключает возможность отказов системы контроля влажности при механических воздействиях на соединительные кабели в процессах загрузки и выгрузки сушильных камер.

Блок обработки и индикации выполнен на базе карманного персонального компьютера (КПК) и производит обработку полученной информации и выводом на экран текущих параметров процесса - температуру, влажность, измеренную кондуктометрическим методом, влажность, измеренную радиочастотным методом, среднее значение перепада влажности в месте установки измерительного блока, среднее значение влажности и среднюю температуру.

Результаты исследования

На рисунке 2 представлены кривые распределения влажности по сечению материала из древесины сосны в процессе традиционной конвективной сушки, построенные по результатам непрерывного определения перепада влажности в материале по влажностным секциям.

На рисунке 3 представлены кривые распределения влажности по сечению в процессе традиционной конвективной сушки, построенные по показаниям датчиков радиочастотно-кондуктометрического измерителя.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На первом этапе сушки, когда в древесине присутствует свободная влага (рисунок 2 и 3 кривые 1, 2 и 3), показания датчиков влажности несколько выше значений полученных по секциям влажности.

На втором этапе сушки, когда в древесине осталась только связанная влага (кривые 4 и 5) показания датчиков влажности несколько ниже значений полученных по секциям влажности. Однако, как на первом, так и на втором этапе сушки величина погрешности измерительного блока не превышает 2 %.

Заключение

В результате выполненных исследований установлено, что показатели перепада влажности в материале при сушке определенные с использованием радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности практически совпадают с показателями перепада влажности определенного традиционным методом по секциям влажности.

Таким образом, использование радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности может быть рекомендовано для проведения процесса конвективной сушки древесины больших сечений, в частности, оцилиндрованных бревен или бруса для деревянного домостроения.

Возможность непрерывного контроля величины перепада влажности по сечению (градиента влажности) позволит оперативно корректировать процесс сушки древесины (своевременный переход на последующую ступень сушки и назначение влаготеплообработки), тем самым повысить качество высушиваемого материала, уменьшить количество брака по короблению и растрескиванию, а также существенно снизить энергозатраты, т.е проводить процесс сушки по энергосберегающей технологии.

Библиографический список

1. Серговский, П. С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Текст] / П. С. Серговский. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 400 с.

2. Пат. 2263257 РФ, МПК⁷ F 26 В 1/00, 3/04. Устройство для контроля влажности пиломатериала [Текст] / Аликов Б.А., Лазарев А.П., Кудряш В.И., Пручанский С.И., Сигов А.С., Даринский Б.М., Мильцин А.Н.; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. № 2006147185/28; заявл. 28.12.06; опубл. 10.09.08, Бюл. № 25. 4 с.

Размещено на Allbest.ru