Сушка и защита древесины

Раздел: Учебники

Стадийность развития внутренних деформаций. Ранее была рассмотрена модель возникновения при сушке пиломатериалов упругих, а также остаточных деформаций. В первой стадии поверхностная зона сортимента остаточно (пластически) растягивается. Одновременно внутренняя зона будет сжиматься, уравновешивая растянутую поверхностную зону. Во второй стадии сушки, наоборот, поверхностная зона сжимается, следовательно, уравновешивающая ее внутренняя

зона будет растянута. Развитие внутренних деформаций — основа сушильного процесса.

Причина перемены знака напряжений в обеих зонах сортимента по окончании первой стадии сушки заключается в остаточном удлинении поверхностной зоны с образованием растянутой «оболочки», а также остаточном сжатии (упрессовке) внутренней .зоны. Поэтому при последующем уменьшении количества гигроскопической влаги во внутренней зоне возникают растягивающие напряжения с возможностью разрыва древесины—образования пустот-раковин

На  28, а графически показано постадийное развитие процессов сушки на поперечных разрезах доски: в верхнем ряду постепенное (вправо) снижение кривых влажности в начальной Н, первой I, переходной П и второй II стадиях сушки, а также при влаготеплообработке В материала. Во втором ряду представлена мгновенная (в момент раскалывания) упругая деформация двух половинок образца сортимента, происходящая из-за высвобождения упругих деформаций. В третьем ряду показана остаточная деформация двух половинок образца после выдержки с целью выравнивания их влажности.

Таким образом, в верхнем ряду даны влажностиые деформации В, определяемые по коэффициенту К усушки в направлении ширины доски и по перепаду гигроскопической влажности в ее центре шциу поверхности w„ В —К Wa-~Wn в среднем ряду упругие деформации У, создаваемые влажностными напряжениями, а в нижнем — остаточные деформации О, возникающие из упругих (релаксация) напряжений. Первопричиной всех этих деформаций является перепад гигроскопической влажности с воспрепятствованной локально^ усушкой в массиве древесины. Таким образом, влажност- ны'ё, упругие и остаточные деформации возникают последовательно и взаимосвязанно (одна из другой).

Методы разделки образцов. На  28, б показаны способы раскалывания образца на слои для выявления деформации в разных участках сечения образца, а справа — способы выпиливания силовой секции из бруса. Первый способ (поз. 17) позволяет выявить упругие деформации в опасном по растрескиванию наружном (лицевом) слое доски; этот способ рекомендуется к широкому использованию при сушке растрескивающихся досок. Величина стрелы прогиба f, мм, деленная на квадрат ширины доски I, дм2, покажет относительную величину упругих деформаций У по формуле У-с///2.

Значения f и I — на  28, б; а — коэффициент. Пример. Замерена стрела прогиба /=4,0 мм при длине слоя (ширине доски) /=120 мм=1,2 дм. При а= 1,0 находим У= 4,0/1,22=2,8.

Второй способ применяется для выявления деформации в обеих наружных зонах доски. Третий способ  — то же и в промежуточных зонах. Четвертый способ — выпиливание силовой секции, пунктиром показано отклонение ее зубцов в первой +F и второй —F стадиях сушки (для брусковых сортиментов).

Метод следящей деформации. На  28, в (внизу) представлена схема непрерывного измерения величины внутренних деформаций методом проявления следящей деформации в сочетании с раскалыванием образца на слои. В подлежащем высушиванию контрольном отрезке по середине его длины, со стороны кромки выбирается продольный прямоугольный паз длиною до 0,4 м и глубиной до середины ширины образца (доски). Для возмещения удаленной влаги щель заполняют увлажненными опилками, а по кромке образца закрывают упругой влагоизоляцией (ею защищают и торцы образца). По середине длины щели в нее вставляют и закрепляют индикатор, измеряющий ее ширину у кромки образца во время его сушки. Принципиальная схема пружинного индикатора показана на  28, в. Такой метод измерения упругой деформации У проверен ВНИИДМАШем на практике (ММСК-1) с положительными результатами. Регулирование процесса сушки по относительной величине упругих деформаций У эффективно для совершенствования режимов сушки сортиментов средних и крупных сечений.

Взаимозависимость внутренних деформаций. На  29, а нанесены кривые сушки: точками показана средняя влажность материала, сплошными линиями: верхняя — для центральной зоны, нижняя — для поверхностной зоны материала, ордината между ними показывает относительную величину влажностной деформации В, которая равна сумме деформаций упругой У и остаточной, т. е. В=У+0. Верхняя линия 1—3 обозначает предел гигроскопичности, а нижняя кривая — равновесную влажность, т. е. параметры воздуха.

Величину влажностной деформации В можно разделить на суммируемые переменные деформации У и О (упругие и остаточные). В этих целях используется схема  28, а с деформациями второго ряда У, а для толстых сортиментов— схема  28, поз. 16 (стрела прогиба f, мм), а также третий ряд (поз. 11—15) с измеряемыми деформациями О, по их величине, с учетом равенства В = У+0. На  29, а проводится для первой стадии сушки (до точки 4) разделительная пунктирная линия 2, 3, 4.

Во второй стадии сушки (после точки 4), т. е. после перемены знака напряжений, величина У откладывается на  29, а над линией wn с получением равенства 0=В + У. Таким образом, возникает тесная взаимосвязь между кинетикой (кривые сушки) и реологией высушивания пиломатериалов.

Для анализа процесса сушки деформации У и О удобнее отложить в их координатах, как это показано на  29, б. На оси ординат здесь нанесены относительные деформации У и О образца, а на оси абсцисс, как и ранее, время сушки т.

Опасность растрескивания высушиваемых пиломатериалов предопределяется ординатами заштрихованной площади значений У.  При малой величине такой опасности процесс сушки форсируется, т. е. повышается А/, а возможно и t воздуха в камере.