Задача 6. В круглые лесоматериалы диаметром D, имеющие заболонь толщиной δ, влажностью W, введен под давлением раствор фтористого натрия на глубину η

В круглые лесоматериалы диаметром D, имеющие заболонь толщиной δ;, влажностью W, введен под давлением раствор фтористого натрия на глубину η;. Пропитывающий раствор имеет концентрацию w_с, величина поглощения равна П. После пропитки сортименты выдерживаются при температуре t в условиях, исключающих испарение влаги с их поверхности, в течение времени t. Определить поглощение фтористого натрия на внутренней границе заболони через время t. Исходные данные по вариантам представлены в таблице 6.

Решение:

1. Определяем глубину зоны диффузии u по формуле:

где u – глубину зоны диффузии, м; d – толщина заболони, м; h – глубина зоны пропитки, м.

2. Концентрацию раствора в древесине в зоне пропитки под давлением (зона η;) определяем по формуле:

где w – концентрация раствора в древесине в зоне пропитки, кг/м³; w_с – концентрация раствора в заданной точке, кг/м³; П – величина поглощения, кг/м³; ρ_б – базисная плотность древесины (см. табл.2), кг/м³; W – влажность древесины, %; Wп.н – влажность древесины при пределе насыщения клеточных стенок, % (принимается равной 30%).

 

3. Находим концентрацию на внутренней границе зоны пропитки:

где w_η – концентрация раствора на внутренней границе зоны пропитки в древесине, кг/м³.

4. Концентрацию на внутренней границе заболони w_δ рассчитываем в соответствии с формулой:

где w_δ – концентрация раствора на внутренней границе заболони, кг/м³; D – коэффициент диффузии (формула в задаче 5), м²/с; t – время пропитки, с; е = 2,7183; u – глубина зоны диффузии, м.

5. Искомая величина поглощения определяется по формуле:

 

Таблица 5

Параметры пропитки и размеры древесины для решения задачи 5

Вариант
Порода	Е	Б	С	Ол	Е	Ос	Л	С	Д	Б
Размеры b×h, мм	32×75	50×100	40×100	22×75	100×125	16×75	125×225	75×275	19×75	60×100
Влажность W, %
Антисептик	NaF	Na2HАsO4	NaF	Na2HАsO4	NaF	Na2HАsO4	NaF	Na2HАsO4	NaF	Na2HАsO4
Концетрация wс, кг/м3
Время t, сут
Температура t, ºС

 

Таблица 6

Параметры пропитки и размеры древесины для решения задачи 6

Вариант
Порода	Д	К	С	Яс	Л	К	Л	С	Д	Яс
Толщина заболони δ;, см
Глубина зоны пропитки η;, см
Влажность W, %
Поглощение П, кг/м3			2.5			5.5	4.5	3.5
Концетрация wс, кг/м3
Время t, сут
Температура t, ºС

 

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов / Е.К. Ашкенази. – М.: Лесная промышленность, 1978. – 224 с.

2. Ашкенази Е.К. Анизотропия механических свойств древесины и фанеры / Е.К. Ашкенази. – М.: Лесная промышленность, 1978. – 223 с.

3. Ашкенази Е.К. Прочность анизотропных древесных и синтетических материалов. / Е.К. Ашкенази. – М.: Лесная промышленность, 1966. –167 с.

4. Баженов В.А. Проницаемость древесины жидкостями и ее практическое значение / В.А.Баженов – М.: Изд-во АН СССР, 1952. – 82 с.

5. Боровиков А.М. Справочник по древесине / А.М.Боровиков, Б.Н.Уголев. – М.: Лесная промышленность, 1989. –296 с. ISBN 5-7120-0137-3

6. Бывших М.Д. Защитная обработка древесины / М.Д. Бывших, Н.И.Федоров. — М.: Лесная промышленность, 1981. – 144 с.

7. Калниньш А.Я. Консервирование древесины / А.Я.Калниньш. М.: Гослесбумиздат, 1962. – 146 с.

8. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины / А.Н.Кармадонов. – М.: Лесная промышленность, 1987. – 115 с.

9. Кречетов И.В. Сушка древесины / И.В.Кречетов. – М.: Лесная промышленность, 1980. – 432 с.

10. Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины / Б.К.Лакатош. – М.: Лесная промышленность, 1966. – 188 с.

11. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела / С.Г. Лехницкий. – М.: Наука, 1977. – 415 с.

12. Михайличенко А.Л. Древесиноведение и лесное товароведение / А.Л. Михайличенко, Ф.П. Садовничий. — М.: Высшая школа, 1991. – 190 с.

13. Михайличенко А.Л. Древесиноведение и лесное товароведение / А.Л. Михайличенко, И.С. Сметанин. — М.: Лесная промышленность, 1987. – 224 с.

14. Пейч Н.Н. Сушка древесины / Н.Н.Пейч, Б.С.Царев. – М.: Высшая школа, 1975. – 224 с.

15. Полубояринов О.И. Плотность древесины: Учебное пособие / О.И.Полубояринов. – Л.:РИО ЛОЛЛТА, 1973. – 77 с.

16. Савков Е.И. Механические свойства древесины / Е.И. Савков. – М.: Лесная промышленность, 1965. – 63 с.

17. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины / П.С.Серговский, А.И.Расев. – М.: Лесная промышленность, 1987. – 360 с.

18. Соболев Ю.С. Древесина как конструкционный материал / Ю.С.Соболев. – М.: Лесная промышленность, 1979. – 248 с.

19. Справочное руководство по древесине / М.: Лесная промышленность,1979. – 544 с.

20. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения / Б.Н.Уголев. – М.: МГУЛ, 2004. – 340 с.

21. Федюков В.И. Основы квалиметрии и управления качеством лесоматериалов спецназначения (на примере резонансной древесины с уникальными акустическими сойствами): Учебное пособие / В.И.Федюков. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. – 184 с. ISBN 5-8158-0082-1

22. Физика древесины: Учебное пособие / составитель Н.В. Рыжова. – Кострома: Изд-во КГТУ, 2009. – 75 с.

23. Физика древесины: методические указания к лабораторным работам / составитель Н.В. Рыжова. – Кострома: Изд-во Костромского государственного технологического университета, 2008. – 20 с.

24. Хухрянский П.Н. Прочность древесины / П.Н. Хухрянский. — М.: Гослесбумиздат, 1955. – 154 с.

 

 

Номера вопросов и варианты заданий

№	ФИО	№ вопроса	Вариант для задачи №:
	Авдеенко Н. И.
	Алмазов Д.А.
	Вепрев С.А.
	Воробьева О.П.
	Завардаева О.Е.
	Зотова Н.С.
	Кабалина А.С.
	Кузнецов А.П.
	Лиханова Н.А.
	Молчанов Е.А.
	Ремезов А.С.
	Рянгин Ф.Л

 

Обратите внимание при решении задач

Задача 1. Формула дана для нахождения воды в 1 м³.

Задача 2. Решение заключается только в перемножении коэффициентов на плотность.

Задача 3. На диаграмме рис.1 по горизонтали откладываете температуру и ведете перпендикуляр вверх до пересечения с кривой «Перегретый пар при давлении 0,1 МПа», находите условную (равновесную) влажность по кривой W_р. Например: при t = 165°C, W_р = 0,5%. Ответ в виде одного значения.

Задача 4. Находите равновесную влажность по диаграмме рис.1, по горизонтали откладываете температуру, по вертикали откладываете относительную влажность воздуха (φ;), на пересечении находите условную (равновесную) влажность по кривой W_р.

Действие 2: Находите безразмерную влажность Q¢;.

Действие 3: Находите предварительное время сушки (t_S1), ответ будет в секундах. Обратите внимание в формулу S₁ надо подставить в см, а в данных таблицы она дана в мм. Коэффициент влагопроводности древесины поперек волокон (а¢;) находите по диаграмме рис.2, по горизонтали откладываете температуру и ведете перпендикуляр вверх до пересечения с диагональю, номер которой определяется по породе (С – сосна, Е - ель, Б - береза, Бк – бук, Л - лиственница, Д – дуб). Рисунок плохо отсканировался, значение а¢; надо умножить на 10^-6.

Действие 4: Находите окончательное время сушки (t_ок), ответ будет в секундах. Поправочный коэффициент (С_t) находите по диаграмме рис.3. Окончательное время сушки переводите в минуты, часы и сутки.

Задача 5. Действие 1: В нечетных вариантах антисептик содержит фтор, в четных мышьяк.

Действие 2: Находите два диффузионных критерия Фурье, для толщины и ширины. Обратите внимание время (t) в формулу надо подставить в секундах, а в данных таблицы она дана в сутках, размер образца в формулу надо подставить в метрах, а в данных таблицы она дана в мм, в формулу надо подставить половину размера образца.

Действие 3: По номограмме рис. 4, находите две безразмерные концентрации. По горизонтали откладываете 1,0, по кривой F₀ откладываете сначала F_0b, находите для ширины Q_b, а потом также для толщины. Если обе безразмерные концентрации равны 1,0, то одну из них берете за 0,99.

Действие 4: Находите безразмерную концентрацию по формуле 2.3.

Действие 5: Находите концентрацию раствора в заданной точке по формуле 2.4.

Действие 6: Находите величину поглощения (П) по формуле 3.

Задача 6. Действие 1: Находите глубину зоны диффузии. Обратите внимание размеры в формулу надо подставить в метрах, а в данных таблицы они даны в см.

Действие 2: Находите концентрацию раствора в древесине в зоне пропитки по формуле 2.

Действие 3: Находите концентрацию на внутренней границе зоны пропитки по формуле 3.

Действие 4: Находите коэффициент диффузии D по формуле1.2 задачи5.

Действие 5: Находите концентрацию на внутренней границе заболони по формуле 4.

Действие 6: Находите величину поглощения (П) по формуле 5.