Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние процесса удаления влаги из древесины 10
1.1. Анализ способов вакуумной сушки 10
1.2. Анализ исследований конвективной сушки древесины 15
1.3. Анализ современных представлений о процессе сушки материалов понижением давления 20
1 .4. Анализ исследований древесины как объекта сушки 25
1.4 1. Механизм переноса влаги в древесине 26
1.4.2. Тепловые характеристики древесины 32
1.4.3 Анализ напряжений, возникающих в процессе сушки древесины 36
Выводы 40
Глава 2. Математическое моделирование процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 42
2.1 Физическая картина процесса 42
2.2. Формализация процесса 45
2.3. Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 46
2.3.1. Математическое описание конвективного прогрева пиломатериалов в воздушной среде 47
2.3.2 Математическое описание тепломассопереноса в среде при понижении давления 53
2.3.3. Контроль за развитием внутренних напряжений в процессе сушки древесины 58
2.4 Алгоритм расчета процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 61
Выводы 64
Глава 3. Экспериментальное исследование и математическое моделирование процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 65
3.1. Описание экспериментальной установки 66
3.2. Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины 70
3.3. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процесса сушки древесины 77
3.3.1. Анализ адекватности математической модели реальному процессу сушки древесины 83
3.4. Анализ напряжен но-деформированного состояния пиломатериалов при конвективной сушке древесины в разреженной среде теплоносителя 91
Выводы 104
Глава 4. Промышленная реализация конвективной сушки пиломатериалов в разреженой среде теплоносителя 106
4.1. Аппаратурное оформление вакуумно-конвективного процесса сушки пиломатериалов 106
4.2. Устройство промышленной установки ВОСК-1 109
4.3. Результаты испытаний сушильной камеры ВОСК-1 118
4.4. Анализ экономической эффективности внедрения промышленной установки ВОСК-1 129
4.5. Разработка железобетонной конструкции для конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя 131
Выводы 136
Заключение 137
Основные обозначения 139
Литература 144
Приложения 165
- Анализ современных представлений о процессе сушки материалов понижением давления
- Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя
- Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
- Анализ экономической эффективности внедрения промышленной установки ВОСК-1
Введение к работе
С каждым годом к сушке пиломатериалов на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях предъявляются все более жесткие требования по сокращению энергетических затрат и длительности процесса сушки без ущерба качеству высушиваемого материала. В связи с этим камерная сушка становится одним из важнейших участков предприятий, ответственным звеном общего технологического процесса обработки древесины.
Актуальность темы. В последние годы в России интенсивно развиваются малые и средние предприятия по производству столярно-строительных изделий и мебели, потребляющих пиломатериалы и заготовки из древесины хвойных, лиственных и, особенно, твердых лиственных пород. Таким производствам, выпускающим изделия по европейским стандартам, потребовалась высококачественная сушка древесины. Кроме того, начали создаваться деревообрабатывающие производства в леспромхозах, которые сокращают вывоз круглых лесоматериалов и увеличивают выпуск пиломатериалов, в том числе высушенных, а также изделий деревообработки. Деревообрабатывающие предприятия могут быть конкурентоспособными только в том случае, если выпускают продукцию, качество кочорой соответствует международным стандартам.
Получать высокое качество при организации сушильного процесса позволяет техника сушки пиломатериалов, осуществляемая в условиях пониженного давления. Продолжительность сушки в 4-6 раз меньше, чем при обычном конвективном способе.
Однако при сушке в вакууме возникает проблема подвода тепловой энергии к высушиваемому материалу. Применяемые при этом в других областях промышленности такие известные технология как СВЧ и контактные способы не всегда позволяют получить требуемое качество, что особенно важно для пиломатериалов из древесины ценных трудносохну щих лиственных
пород, или приводят к значительному удорожанию стоимости сушильного процесса. Поэтому наиболее перспективным направлением как с позиций себестоимости процесса, так и с позиций качества получаемой продукции считаются вакуумные технологии сушки с конвективным подводом тепла. В этой связи можно выделить метод конвективной сушки древесины при пониженном давлении. Физические процессы, протекающие в древесине при данном способе удаления влаги, аналогичны типично высокотемпературным процессам сушки, однако условия вакуума позволяют снизить температуру среды, что исключает потемнение древесины и снижение ее механических характеристик.
Несмотря на ряд преимуществ, данный способ сушки не имеет расчетной базы, качественно описывающей процесс и способствующей выбору оптимальных режимных параметров.
В связи с этим следует считать актуальной задачу исследования конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя.
Работа выполнялась в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 24 января 1998 г. № 80 «О федеральной целевой программе «Энергосбережение России на 1998 - 2005 годы»»; координационным планом НИР АН РФ по направлению «Теоретические основы химической технологии» по проблеме 2-27.2.8.1 «Сушка материалов понижением давления»; координационным планом НИР ВУЗов по процессам и аппаратам химических производств и кибернетике химико-технологических процессов.
Цель работы состоит в разработке методов расчета и аппаратурном оформлении конвективной сушки древесины в разреженной среде теплоносителя с учетом свойств высушиваемого материала.
В связи с этим в настоящей работе были поставлены следующие задачи:
Разработка и экспериментальная проверка математической модели процесса конвективной сушки пиломатериалов при пониженном давлении.
Математическое моделирование процесса конвективной сушки
древесины при пониженном давлении.
Разработка аппаратурного оформления предлагаемого способа сушки пиломатериалов.
Промышленная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок.
Научная новизна. Работа содержит научно-обоснованные технические и технологические решения, направленные на качественную сушку древесины:
разработана математическая модель конвективной сушки пиломатериалов при пониженном давлении;
по результатам математического моделирования и экспериментальных исследований выявлены пути интенсификации процесса и повышения качества высушиваемого материала;
- разработан новый способ конвективной сушки древесины в разреженной среде теплоносителя. Новизна способа подтверждена патентом.
Практическая ценность. Разработанные модели могут быть использованы при проектировочных и технологических расчетах вакуумно-конвективиой сушки древесины.
На базе полученных аналитических решений разработана и реализована компьютерная методика расчета процесса сушки, позволяюшая выработать рекомендации по повышению качества, интенсификации и снижению себестоимости процесса.
Разработаны новые конструкции сушильного оборудования, а также конструктивные рекомендации, направленные на улучшение качества высушиваемого пиломатериала.
Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании метода расчета сушки пиломатериалов вакуумно-конвективным способом, а также при проектировании сушильного аппарата ВОСК-1.
Методика расчета и аппарат ВОСК-1 внедрены в инновационном центре «Искра».
Автор защищает:
Конвективный способ сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя.
Математическую модель процесса конвективной сушки древесины при пониженном давлении.
Результаты математического моделирования и экспериментального исследования процесса сушки древесины предложенным способом.
Конструкцию промышленной установки для сушки пиломатериалов и результаты ее внедрения.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на научных сессиях по технологическим процессам КГТУ (Казань, 2003-07) и на международных конференциях «ММТТ-17» (Кострома, 2004), «Лес-2004» (Брянск), «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004), «ММТТ-18» (Казань, 2005), на V Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань 2004), «Энергоресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (Иваново, 2004), «Строение, свойства и качество древесины -2004» (Санкт-Петербург), «Научный потенциал мира - 2004» (Днепропетровск), «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения (экологические аспекты)» (Красноярск, 2004), «Инновационные процессы в высшей школе» (Краснодар, 2004), «Технология и оборудование деревообработки в XXI веке» (Воронеж, 2005), «Вакуумная техника и технология» (Казань, 2005), на Международной конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы)» (Москва, 2005).
Технология и конструкция установки вакуумно-конвективной сушки древесины удостоена серебряной медали на V Московском международном
салоне инноваций и инвестиций в 2005 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 30 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и патент РФ № 2279612 на способ сушки пиломатериалов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.
В первой главе рассмотрены существующие вакуумные способы сушки древесины, дан анализ современного состояния теории тепломассопереноса на стадии прогрева и сушки пиломатериалов и представлена характеристика древесины как объекта сушки. Во второй главе приведено математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов при пониженном давлении, блок-схема алгоритма расчета исследуемого способа, В третьей главе даны описания экспериментальных установок, при помощи которых проводились проверка разработанной математической модели на адекватность и нахождение недостающих физических параметров древесины. Приведены результаты математического моделирования процесса с помощью ЭВМ и экспериментальных исследований. Четвертая глава посвящена промышленной реализации результатов исследований процесса вакуумной сушки пиломатериалов; представлена разработанная промышленная установка, результаты ее испытаний и дан анализ эффективности результатов разработки.
На всех этапах работы в качестве научного консультанта принимал участие кандидат технических наук, доцент Сафин Р.Р.
Анализ современных представлений о процессе сушки материалов понижением давления
Известно, что в вакууме температура точки кипения воды ниже, чем при атмосферном давлении. Изучение процессов фазовых превращений в разреженной среде имеет большое значение как для развития теории, так и для конструирования различных аппаратов. Рассмотрение этих процессов основано на представлениях о силах межмолекулярного взаимодействия. С уменьшением давления характер течения газа изменяется: происходит переход от турбулентного или вихревого течения к ламинарному или вязкостному и затем к молекулярному. [220], Обычно граница перехода от турбулентного к ламинарному режиму течения характеризуется определенным значением критерия Рейнольдса где о) - скорость течения газа; d - характерный размер области течения; р коэффициент динамической вязкости; п - коэффициент кинематической вязкости. При Re 2200 наблюдается устойчивое турбулентное течение и при Re 1200 - устойчивое ламинарное течение. При 2200 Re 1200 в зависимости от реальных условий наблюдается тот или другой режим течения [220]. Сушка при понижении давления среды, существенно изменяет физический характер протекания тепло-массообменных процессов. При этом [141, 31] испарение влаги происходит за счет предварительно аккумулированной внутренней энергии влажного материала, поэтому в процессе адиабатической сушки температура материала падает, но вследствие того, что испарение идет с поверхности, температура последней ниже по сравнению с температурой в центре высушиваемого тела. Возникающий температурный фадиент ускоряет перенос удаляемой влаги [57]. При сушке понижением давления внутри материала образуется избыточное давление, соответствующее температуре жидкости в слоях материала, в результате по сечению высушиваемого тела создается положительный градиент избыточного давления. Регулируя темп снижения давления над материалом, мы можем изменять величину этого избыточного давления. Необходимость регулирования избыточного давления связана с тем, что при сушке многих материалов (древесина) недопустимы внутренние напряжения, влекущие за собой нарушение структуры и ухудшение качества готового продукта. По данным А.А. Горяева, снижение давления среды в 12 раз увеличивает скорость движения атаги в древесине в 4,7 раз [186].
Существенное увеличение скорости продвижения влаги (коэффициента влагопроводности) древесины в зависимости от температуры и даачения показано на рис. 1.4. Скорость испарения влаги со свободной поверхности согласно закону Дальтона определяется по формуле где т - количество испаряемой влаги в единицу времени; с - коэффициент, зависящий от скорости среды на поверхности материала - c=f(w); dH -влагосодержание среды, соответствующее температуре в пограничном слое на поверхности материала; dc- влагосодержание в окружающей среде. Из формулы (1-Ю) видно, что скорость испарения влаги с поверхности материала зависит от температуры и давления; скорость увеличивается с ростом температуры и уменьшением давления. Скорость испарения влаги с поверхности древесины ниже, чем с открытой поверхности и зависит от шіажпости последней. Однако температура, длительность нагрева древесины и степень вакуумирования существенно увеличивают скорость испарения (рис. 1.5). где Gwt - количество влага, которое необходимо подвергнуть испарению; R -теплота плавления льда; G - масса сухого материала. Э.И. Каухчешвили считает, что количество испаряющейся жидкости при данном способе изменения внутренней энергии влажного материала составляет примерно 18-25% от веса продукта. Для ориентировочного расчета длительности периода самозамораживания автор [50] предложил следующую зависимость где є - коэффициент испарения; Рпог, - парциальное давление у поверхности испарения; Рср - парциальное давление в окружающей среде; у - удельный вес высушиваемого материала; А - опытный коэффициент. Выражение (1Л2) показывает, что интенсивность замораживания и, соответственно, обезвоживания прямо пропорционально фактору (у„). В работе О. Кришера [63] описывается периодическая сушка древесины в вакууме, при которой высушиваемый материал вначале прогревается, а затем охлаждается путем понижения давления над ним. После шестнадцати циклов чередования нагрева с вакуумированием, продолжавшихся 42 часа, влажность древесины понижается с 132% до 1,7%. В первом периоде сушки температура снижается до одного и того же ее значения, равного температуре испарения при давлении окружающей среды. Это наблюдается тогда, когда влажность материала выше гигроскопической. Во втором периоде сушки (в области гигроскопической влажности) снижение температуры при падении давления становиться все меньше, К тому времени, когда влажность образца приближается к равновесной, никакого снижения температуры не происходит, т.е. сушка прекращается. О.
Кришер отмечает, что при периодической сушке за счет испарения влаги теплом, аккумулированным в материале, можно добиться значительной равномерности распределения влажности по толщине древесины, а соответственно, и снизить возникающие в древесине напряжения до минимума. Там же О. Кришер указывает, что общее количество тепла, необходимое для испарения из образца AG кг влаги, должно быть равно разности энтальпии материала до начала снижения давления и после его окончания с учетом того количества тепла - Q , которое получила поверхность образца с температурой - t2 от стенок камеры за счет излучения О, Кришер отмечает, что эффективность периодической сушки в вакууме [63] обеспечивается при выполнении следующих условий: L Удаление воздуха из пор материала должно быть осуществлено достаточно быстро, чтобы обеспечить условия, ускоряющие диффузию пара. 2. Сушильная аппаратура должна обеспечивать возможность проведения циклического процесса: вначале подогрев без сушки, а затем сушку без подвода тепла извне. Нельзя допускать, чтобы во Бремя прогрева материала происходило его подсушивание, а в процессе понижения давления - передача тепла излучением на поверхность материала. Оба этих явления приводят к тому, что влажность поверхностных слоев тела становиться меньше влажности его внутренних слоев, что может привести к образованию трещин. Экспериментальные исследования показывают, что увлажнение воздуха должно быть проведено так, чтобы в любой момент давление пара в воздухе было равно давлению пара на поверхности материала при данной его температуре и влажности (изотерма сорбции).
Математическое описание процесса конвективной сушки пиломатериалов в разреженной среде теплоносителя
Как было показано выше, процесс конвективной сушки древесины при пониженном давлении происходит в три периода. Поэтому при рассмотрении математического описания также целесообразно подойти по-стадийно. В условиях понижения давления изменение параметров парогазовой смеси приводит к изменению состояния влажного материала: испарению свободной влаги, падения температуры и образования избыточного давления. Для математического описания необходимо исследовать взаимосвязанные процессы тепломассопереноса в парогазовой фазе и во влажных материалах при их испарительном нагревании, а так же в соответствующих зонах исследуемого продукта при наличии подвижной границы предела гигроскопичности. При обтекании штабеля пиломатериалов теплоносителем, вследствие теплообмена, среда охлаждается. Для движущейся парогазовой среды дифференциальное уравнение переноса энергии в прямоугольных координатах с учетом стока тепла к материалу и замены субстанциональной производной её выражением согласно [125] принимает вид (полагая со = const) Так как поток полностью заполняет пространство сушильного аппарата, то можно считать, что теплоноситель одновременно обтекает все отдельные элементы штабеля. Тогда рассматривая одномерную модель обтекания материала и пренебрегая молекулярной теплопроводностью теплоносителя, выражение (2.1) принимает вид Функция стока тепла Qy при этом может быть определена выражением 48 где FM - приведенная площадь материала, характеризует поверхность прогреваемых пиломатериалов, приходящуюся на І м теплоносителя, который находиться в сушильной камере. Подстановкой выражения (2-3) в уравнение (2,2), после некоторых преобразований получим соотношение для определения изменения температурі»] агента сушки при его прохождении через штабель пиломатериалов Таким образом, уравнение (2.4) характеризует изменение поля температуры в штабеле в процессе прогрева. Учитывая конструктивные особенности вакуумно-конвективных сушильных камер, циркуляция сушильного агента в которых в основном носит продольный характер, в уравнении (2.4) определяющим геометрическим размером і является длина пиломатериала. Тепловой баланс процесса прогрева сушильного агента от калорифера можно представить в виде евая часть уравнения (2.5) характеризует приток тепла от калорифера, правая часть - изменение внутренней энергии теплоносителя.
Отсюда, получаем зависимость изменения температуры фронта среды при прохождении через калорифер, т.е. граничное условие для решения уравнения (2,4) В конвективном теплообмене тепловой поток в каждой точке среды определяется локальным значением градиента температуры в этой точке [79]. Плотность парогазовой смеси в уравнении (2.4) определяется как сумма плотностей компонентов [107], взятых при своих парциальных давлениях Плотность компонента идеальной парогазовой смеси можно связать с давлением с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона [100] Тогда плотность смеси можно выразить как Полное давление смеси определяем по закону Дальтона [48] Молекулярная масса парогазовой смеси определяется как сумма произведений молекулярных масс водяного пара и газа, составляющих смесь, на их мольные доли Мольную долю компонента в смеси определяем из условия Отсюда выражение для молекулярной массы парогазовой смеси с учетом уравнения (2Л2) можно представить в виде смеси Аналогично уравнению (2.13) по правилу аддитивности [ 100] определяется молярная теплоемкость парогазовой смеси При прохождении через штабель пиломатериалов теплоноситель отдает свое тепло древесине, в результате чего материал прогревается.
Экспериментальные исследования молярного переноса влаги в процессе вакуумной сушки древесины
Для чего образец фиксируется между подвижным б и неподвижным 7 кольцами. Герметичная камера 5 сообщается с компрессором 8 через патрубок и вентиль 9. Давление в камере 5 фиксируется с помощью дифференциального манометра 10. Температура противоположных пластей древесины регистрируется с помощью термопар 11 и потенциометра 12. Методика определения коэффициента молярного переноса с помощью представленной установки (рис, 3.3) заключается в нижеследующем. Исследуемый образец древесины толщиной 5 мм выпиливается из свежесрубленного бревна с учетом расположения в нем годичных колец: при исследовании молярного переноса в радиальном направлении образец формируется таким образом, чтобы годичные кольца были параллельны его пластям; для исследования молярного переноса в тангенциальном направлении образец выпиливается из центральной части бревна с перпендикулярным расположением годичных колец относительно пластей. Кроме того, с целью обеспечения равномерного переноса влаги по всему сечению образца и определения влияния различных зон ствола дерева па молярный перенос, образец при его подготовке должен полностью формироваться отдельно из ядровой (спелой) или отдельно из заболонной части. Подготовленный таким образом образец подвергаемся кратковременному прогреву в СВЧ-камере, взвешивается на электронных весах MW-1200 с точностью измерения 0,01 г и закрепляемся между подвижным 6 и неподвижным 7 кольцами установки. При этом с целью обеспечения герметичности камеры 5 образец по периметру заливается герметизирующим составом 13. В рубашку 2 подастся теплоноситель из термостатирующего устройства 3, прогревая экспериментальную установку и исследуемый образец до температуры, значение которой задано планом эксперимента.
Для регистрации возможности термовлагоироводности древесины, т.е. переноса влаги под действием температурного градиента, производится контроль температуры противоположных пластей древесного образца с помощью термопар 11 и потенциометра 12. Перенос влаги под действием градиента влажности исключается использованием в опытах древесины с влагосо держанием выше предела гигроскопичности (исследование древесины как агента сушки, проведенное в первой главе, показало отсутствие влагопереноса под действием влагосодержания в зоне свободной влаги). После установления в аппарате стационарного режима открывается вентиль &ив работу включается компрессор 8, нагнетая давление в камере 5 до заданного значения, которое фиксируется манометром 10. Длительность эксперимента определяется на основании предварительных опытов и проводится до момента снижения средней влажности образца 15-20% от начального значения. По окончании эксперимента производится взвешивание образца и определение средней его толщины с помощью микрометра. Далее производится определение изменения его среднего влагосодержания сушильно-весовым методом. Обработка результатов эксперимента ведется из условия равенства потоков испаренной с поверхности влаги и влаги, перемещаемой внутри древесины под действием градиентов температуры и давления, поскольку основным лимитирующим фактором яачяется влагоперенос внутри древесины где поток влаги определяется как масса испарившейся из образца влаги Am за время эксперимента т с открытой поверхности F За открытую поверхность F принимается площадь образца, контактирующая с атмосферой, поскольку испарением в герметичную камеру с повышенным давлением, в связи с хорошей газопроницаемостью древесины, можно пренебречь. Принимая линейное распределение температуры и давлення по сечению материала, получаем где индекс "І" характеризует состояние поверхности образца, контактирующей с атмосферой; индекс "2" - состояние пласти образца, обращенной к герметичной камере. В качестве температур поверхностей образца Т и Т2 принимаются средние во времени значения. Для определения коэффициента молярного переноса в области высоких вл аго содержаний были проведены исследования по водопроницаемости древесины с помощью экспериментальной установки, представленной на рис. 3.4. Установка и методика определения водопроницаемости древесины аналогичны стандартизованным и описанным в литературе [11,190], Представленная экспериментальная установка состоит из цилиндрического корпуса 1 с резьбовой крышкой 2, на которой с помощью резинового уплотнителя 3 и пробки 4 закреплена стеклянная трубка 5. Образец древесины 6, подготовленный аналогично описанным выше исследованиям, зажимается между внутренним кольцом 7 корпуса 1 и крышкой 2. Для герметичности соединений используются кольцевые резиновые прокладки 8. Далее в образованную над образцом полость через стеклянную трубку .5 запивают дистиллированную воду, а сверху нейолмной слой масла, который необходим для предотвращать испарения воды ш ершж опыта»
Анализ экономической эффективности внедрения промышленной установки ВОСК-1
Для выявления экономической эффективности внедрения разработанной установки был проведен сравнительный анализ технико-экономических показателей промышленной установки ВОСК-1 с широко распространенными на предприятия лесной и деревообрабатывающей промышленности конвективными камерами периодического действия. В качестве конкретного типа сушилок была использована, применяемая на базе «Искра» конвективная сушильная камера.
Анализ и оценка эффективности рассматриваемых сушильных камер по требованию заказчика выполнены для сушки сосновых обрезных досок толщиной 40 мм, шириной 150 мм и высушиваемых по II категории качества от начальной влажности 60% до конечной влажности 12% [132]. Расчет экономической эффективности внедрении выполнен в соответствии с методикой [93].
Современный подход к определению экономической эффективности предполагает необходимость соблюдения следующих принципов: инвестиции сопоставляются с обусловленными ими эффектами (доходами); инвестиции и будущие доходы сопоставляются приведением их к одному начальному моменту времени (учет фактора времени); ? результаты проекта определяются на протяжении его «жизненного цикла» (расчетного периода) - от предварительных исследований до прекращения проекта; ? учитываются только предстоящие затраты и доходы; ? в расчетах учитываются риски неблагоприятных изменений («недополучения») ожидаемых в будущем результатов; ? принимаются во внимание все возможные последствия от осуществления проекта - экологические, социальные и др. Основные исходные данные, результаты расчета экономической эффективности и сравнительные технико-экономические показатели сушилок сведены в таблицу 4.5.
Анализ таблицы показывает, что внедрение сушильной установки ВОСК-1 на производственной базе «Искра» позволяет повысить годовую производительноегь сушки сосновых пиломатериалов в 2 раза, сократить себестоимость сушки 1 м на 518 руб., вследствие чего годовой экономический эффект составит 133 860 руб.
Сушильные камеры, выполненные из металла, удобны в монтаже, обеспечивают надежную сопротивляемость давлению среды, но являются дорогостоящими и металлоемкими. С целью удешевления конструкции сушильного аппарата, было предложено изготовить корпус из железобетона.
Железобетон представляет собой материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, работающих совместно на силовые воздействия. Бетон хорошо сопротивляется сжатию и значительно слабее растяжению, а арматурная сталь имеет высокую прочность как при растяжении, так и при сжатии. Основная идея создания железобетона состоит н і ом, чтобы рационально использовать лучшие свойства составляющих их материалов при совместной работе. Поэтому стальные стержни (арматуру) располагают так, чтобы возникающие в железобетонном элементе растягивающие усилия воспринимались в большей степени арматурой [89].
Основной характеристикой при выборе железобетона является его проницаемость и способность выдерживать пониженное давление. Созданные рецептуры позволяют получать для сборного и монолитного строительства бетоны прочностью до 100 МПа с высокой водо- и газонепроницаемостью. Плотный бетон при толщине железобетонных конструкций более 200 мм, как правило, оказывается практический непроницаемым [177]. Такая толщина железобетонной плиты, выполненная из бетона марки МЗОО, W-8, выдерживает нагрузку до 0,2 МПа [но сведениям каталога Челябинского комбината строительных материалов и изделий].
Проницаемость затвердевшего железобетона может быть существенно уменьшена путем его пропитки пстролатумом, жидким стеклом, серой, парафином и другими веществами, кольматирующими поры и капилляры бетона. Особенно эффективной является пропитка бетона мономерами или составами на их основе с последующей полимеризацией пропитывающего вещества в теле бетона. Практически непроницаемым являются полимербетоны [5],
В процессе сушки пиломатериалов на стенки камеры воздействуют агрессивные среды. При этом может происходить разрушение выбранной железобетонной конструкции. Разрушение материала наступает вследствие недостаточной стойкости бетона. При проектировании конструкции необходимо учитывать состав агрессивной среды, условия службы конструкции, правильно выбрать материалы и назначить плотность бетона, чтобы обеспечить заданную долговечность конструкции.
В железобетонных конструкциях необходимо рассматривать также вопрос сохранности арматуры в бетоне. При воздействии на бетон жидких сред, не содержащих агрессивных по отношению к стали ионов (S022"), в первую очередь разрушается бетон, тх. процесс коррозии бетона является лимитирующим. В условиях газовоздушной среды (при повышении относительной влажности воздуха 60%), а также при воздействии на конструкцию жидких или твердых сред, содержащих агрессивные по отношению к стшти ионы (например, СГ), возможно развитие коррозии арматуры. Разрушение железобетонной конструкции в данном случае может наступить вследствие коррозии арматуры. Продукты ржавчины накапливаются на арматура давят на бетон, вызывают появление трещин, а затем и отслоение защитного слоя [5].
