Содержание к диссертации
Введение
1. Защита древесины методами пропитки 8
1.1. Защищенность древесины 8
1.2. Факторы, влияющие на расконсервирование древесины 9
1.3. Физические явления в процессах пропитки древесины 11
1.4. Общие сведения о способах пропитки древесины
1.4.1. Капиллярные способы пропитки древесины 16
1.4.2. Диффузионные способы пропитки древесины 19
1.4.3. Способы пропитки под давлением 21
1.4.4. Центробежный способ пропитки 23
1.4.5. Способ пропитки столбов на неполную их длину 24
1.5. Выводы и задачи исследований 25
Задачи исследований 25
2. Теоретический анализ способов пропитки древесины 27
2.1. Общие положения 27
2.2. Математическая модель процесса пропитки за счет гидростатического давления столба пропитывающей жидкости 31
2.3. Выводы к разделу 36
3. Методика экспериментальных исследований 38
3.1. Методика планирования и поведения экспериментальных исследований пропитки древесины за счет гидростатического давления пропитывающей жидкости 38
3.2. Методика обработки экспериментальных исследований по пропитке древесины 43
4. STRONG Опытные установки для проведения экспериментов по пропитке древесины за
счет гидростатического давления STRONG 49
4.1. Установка №1 49
4.2. Установка №2 53
4.3. Установка №3 56
5. Результаты экспериментальных исследований 58
Выводы по главе 101
6. Опытно-производственный участок для пропитки древесины за счет
гидростатического давления 103
7. Выводы и рекомендации 109
Литература
- Общие сведения о способах пропитки древесины
- Способы пропитки под давлением
- Математическая модель процесса пропитки за счет гидростатического давления столба пропитывающей жидкости
- Установка №2
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важных задач рационального и экономичного использования лесных ресурсов является повышение срока службы объектов, выполненных из древесины и древесных материалов. Среди факторов, ограничивающих долговечность деревянных элементов зданий и сооружений, поражение их дереворазрушающими грибами следует признать основным. Только на ремонт и восстановление конструкций, преждевременно выходящих из строя вследствие загнивания, расходуется свыше 30% используемой в строительстве древесины и около 20% от всего объема заготавливаемой древесины.
Недооценка роли защиты древесины приводит к тому, что реальные сроки службы деревянных домов, сооружений, шпал, опор ЛЭП и связи и т.п. в 2...3 раза меньше возможных. Известно, что защищенная древесина в открытых сооружениях служит в 3 раза дольше, чем незащищенная, а в закрытых сооружениях – в 5...6 раз. Необходима учитывать и тот факт, что скорость разрушения древесины в благоприятных для развития дереворазруша-ющих грибов условиях очень высока. Так, в течение 2 месяцев древесина может быть разрушена на 50% и более, а промышленной зрелости дерево достигает лишь через 70...100 лет роста.
Все перечисленное показывает актуальность и необходимость продления срока службы древесины не только за счет правильной организации хранения и эксплуатации, но и ее специальной защиты путем пропитки антисептиками.
Анализ использования способов и оборудования для пропитки древесины показывает актуальность исследований, направленных на поиск новых и усовершенствование известных способов пропитки лесоматериалов, обеспечивающих упрощение технологического оборудования, снижение энергоемкости процесса, повышение его производительности.
Степень разработанности темы исследования. Вопросами пропитки древесины занимались российские и зарубежные ученые: С.М.Базаров, А.Р. Бирман, С.Н. Горшин, О.А. Куницкая, В.И. Патякин, В.Н. Пиялкин, П.С. Серговский, В.В. Сергеевичев, Е.И. Стенина, Б.Н Уголев, В.А. Шамаев и др.
Выполненные исследования позволили обосновать параметры процесса пропитки лесоматериалов, определить основные направления совершенствования процесса.
Перспективным направлением является пропитка лесоматериалов за счет гидростатического давления пропиточной жидкости. При этом следует стремиться к усовершенствованию групповых способов пропитки, к снижению энергоемкости процесса.
Результаты исследований могут быть внедрены на предприятиях по производству опор ЛЭП и связи, на мачтопропиточных заводах, при производстве деталей домостроения, а также использованы в учебном процессе.
Цель работы – снижение энергоемкости и повышение производительности процесса пропитки длинномерных лесоматериалов.
Задачи исследований
-
Провести анализ физических явлений в процессе пропитки древесины и обосновать способ пропитки за счет гидростатического давления пропиточной жидкости.
-
Привести теоретический анализ способов пропитки.
-
Разработать способ пропитки круклых лесоматериалов (КЛМ).
-
Построить математическую модель пропитки за счет гидростатического давления пропиточной жидкости.
-
Спроектировать и изготовить опытные установки для пропитки КЛМ за счет гидростатического давления пропиточной жидкости.
-
Провести эксперименты по пропитке КЛМ за счет гидростатического давления пропиточной жидкости с установлением технологических параметров процесса пропитки.
-
Разработать схему технологического участка пропитки КЛМ, вертикально устанавливаемых в агрессивных средах, на неполную их высоту.
Научная новизна
-
Теоретически обоснована оценка дефектов пропитки лесоматериалов известными способами.
-
Сформулированы, обоснованы и математически описаны основные закономерности пропитки лесоматериалов водными растворами, отличающиеся учетом взаимного движения древесного сока и пропиточной жидкости за счет гидростатического давления пропиточной жидкости.
-
Экспериментально установлены параметры процесса пропитки длинномерных лесоматериалов на неполную их длину.
-
Спроектированы и изготовлены опытные установки, позволяющие оперативно определять коэффициент фильтрации капиллярно-пористых структур.
Теоретическая значимость. Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность разработанного способа пропитки лесоматериалов за счет гидростатического давления пропиточной жидкости.
Теоретически и экспериментально доказана связь скорости движения пропиточной жидкости с особенностями порового пространства древесных материалов, обусловленных породой древесины и расположением длинномерных лесоматериалов по отношению к вектору гидростатического давления.
Математическая модель процесса пропитки лесоматериалов позволяет оценить продолжительность процесса при любых соотношениях длины лесоматериала и длины пропитанной зоны, а также при любой плотности пропитывающей жидкости.
Практическая значимость. Практические рекомендации по осуществлению предлагаемого способа пропитки позволяют получить лесоматериалы, пропитанные на неполную их длину, что уменьшает расход пропи-
точной жидкости, энергопотребление участков пропитки древесины и увеличивает производительность процесса.
Результаты исследований могут быть использованы на мачтопропиточ-ных и иных предприятиях, занимающихся пропиткой древесины, и учтены при организации группового способа пропитки с использованием серийного оборудования.
Внедрение результатов исследований может резко сократить энергопотребление участков пропитки лесоматериалов.
Методология и методы исследования. Исследования основывались на использовании обоснованных методов и методик научного поиска. Информационную базу исследований составили материалы известных научных трудов, собственные исследования, материалы конференций и периодических изданий, научная и учебная литература, патентная информация и сведения из сети Интернет.
Научные положения, выносимые на защиту
-
Предлагаемый способ пропитки лесоматериалов пригоден для организации производства лесоматериалов, пропитанных на неполную их длину и устанавливаемых в биоагрессивных средах на глубину, соответствующую длине пропитанной зоны.
-
При пропитке лесоматериалов за счет гидростатического давления пропиточной жидкости наибольший эффект достигается для лесоматериалов с влажностью более 60%.
-
Математическая модель процесса пропитки позволяет определять параметры процесса для любых пород древесины и любой плотности пропиточных жидкостей.
-
Пропитка лесоматериалов на неполную их длину за счет давления пропиточной жидкости позволяет получать изделия лучшего качества и с меньшими затратами по сравнению с известными способами пропитки.
Степень достоверности. Достоверность научных положений, выводов и результатов исследований обеспечена: применением современных методов и средств научного проникновения, обоснованными упрощениями и корректными допущениями при разработке моделей процессов и явлений, применением методов факторного планирования и математической статистики, приемлемым совпадением результатов теоретических исследований и опытными данными, полученными при экспериментальных испытаниях.
Соответствие темы и содержания диссертации требованиям паспорта специальности ВАК. Основные результаты диссертационной работы соответствуют п.3 «Разработка операционных технологий и процессов в лесопромышленном и лесохозяйственном производствах: заготовительном, транспортном, складском, обрабатывающем, лесовосстановительном и др.», п.8 «Обоснование технологий и оборудования лесообрабатывающих производств на лесопромышленных и лесохозяйственных предприятиях» из паспорта специальности 05.21.01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на МНТК «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия» (г. Новосибирск , 2015 г.), «Леса России: политика, промышленность, наука, образование» (СПбГЛТУ, 2016 г.), «Лесной комплекс России: актуальные проблемы и стратегии развития» (Воронеж, 2015 г.), «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, 2016 г.), «Повышение эффективности использования и воспроизводства природных ресурсов» (Великий Новгород, 2016 г.), «Инновационные процессы в научной среде» (г. Новосибирск, 2016 г.), «Инновационные механизмы решения проблем научного развития» (г. Уфа, 2016 г.), «Труды института ландшафтной архитектуры, строительства и обработки древесины» (СПб, 2016 г.), «Лесная индустрия: теория и практика бизнеса» (“Некст Бизнес Медиа”, 2016 г.), «Fundamental and applied sciences today X-North Charleston» (CretaeSpace, 2016 г.), «Инновационные механизмы решения проблем научного развития» (г. Уфа, 2016 г.), «Инновационные механизмы решения проблем научного развития» (г. Уфа, 2016 г.), «Интеллектуальный и научный потенциал XXI ВЕКА» (г. Уфа, 2016 г.), «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (г. Вологда, 2016 г.).
Публикации. По теме работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе 02 работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 01 патент на изобретение, получено положительное решение по заявке на способ пропитки №2016115003/10(023595).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, библиографического списка из 102 наименований, приложения, содержит 109 страниц основного текста, 48 рисунков, 37 таблиц.
Общие сведения о способах пропитки древесины
По способу обработки антисептиками различают поверхностное нанесение (кистью, шпателем, аэрозолем) и пропитку. Поверхностная обработка не защищает внутренние объемы древесины. Поэтому основным способом наполнения древесины антисептиками (или другими жидкостями) является пропитка, причем в большинстве случаев - пропитка под давлением.
Существует 2 основных способа пропитки под давлением - в горячехолодных ванных и в автоклавах.
Пропитка в горячехолодных ваннах имеет несколько технологических вариантов. Наиболее распространен вариант с использованием двух ванн - одной с горячим раствором и второй с холодным раствором [4]. Пакет сортиментов нагревают в ванне с горячей пропитывающей жидкостью, после чего перегружают в ванну с холодным раствором, при выдержке в которой и происходит собственно пропитка.
Этот способ эффективнее капиллярных способов и применялся в прошлом довольно широко из-за простоты оборудования, сравнительно небольших капиталовложений и возможности пропитывать древесину как маслянистыми антисептиками, так и водорастворимыми. Однако он из-за малого избыточного давления не обеспечивается достаточно глубокой, а тем более сквозной пропитки, требуемой в ряде случаев.
Реже применяют вариант с использованием одной ванны. После прогрева загруженного в ванну пакета горячий раствор в ней заменяют холодным путем перекачки жидкости насосами. Качество пропитки в этом случае несколько выше, чем в первом варианте, что объясняется уменьшением времени контакта нагретой древесины с воздухом во время перекачки растворов, когда в полости клеток попадают воздушные включения, препятствующие движению жидкости в древесине.
Самое лучшее качество пропитки обеспечивает однованный способ, когда древесину помещают в ванну с горячим раствором и оставляют там до полного остывания раствора, так как контакт нагретой древесины с воздухом вообще исключен.
Пропитку древесины в ваннах с предварительным нагревом проводят преимущественно водорастворимыми препаратами. Температуру горячей ванны поддерживают на уровне 90…95С, а холодной -20…30С. Продолжительность нагревания зависит от размеров сортиментов и может быть установлена расчетным путем. Продолжительность выдержки в холодной ванне для сортиментов различной толщины составляет 1,5…4 часа.
Представляет определенный интерес вариант совмещения нагревания и камерной сушки древесины. Штабель пиломатериалов или заготовок сразу после сушки в камере до требуемой для пропитки влажности (25…30%) помещают в ванну с холодным пропиточным раствором. После выдержки в ванне штабель вновь загружают в камеру и сушат до конечной (эксплуатационной) влажности. Эффективность этого способа пропитки невелика и лишь немногим выше, чем у капиллярной пропитки [4-5].
Технология высокотемпературного нагрева состоит в том, что петролатум в открытой ванне нагревается до температуры 110…130С. Затем пакет с заготовками погружают в ванну и выдерживают в ней до достижения необходимой влажности материала. Поскольку нагревание ведется в жидкости с относительно высокой температурой, древесина получает много тепла и быстро сохнет ввиду повышенного давления водяного пара в ней. После этого пакет вынимают из ванны, дают стечь петролатуму с поверхности материала и, в зависимости от последующего назначения, отправляют на склад или на пропитку в автоклавах или ваннах, сохраняя в этом случае тепло древесины [4].
Время сушки в петролатуме в 5…10 раз меньше по сравнению со сроками сушки в камерах. К положительным моментам также можно отнести отсутствие наружных трещин после сушки толстомерных сортиментов и простоту сушильного оборудования. Недостатками является частичное впитывание петролатума в древесину и загрязнение ее поверхности, что не имеет значения при сушке материалов, не требующих последующей механической обработки. Недостатками известных способов являются неравномерность распределения пропитывающего состава, наибольшее содержание состава в поверхностной области предметов труда, сложность осуществления технологического процесса и его высокая энергоемкость, невозможность осуществления пропитки только части сортимента - от торца на заданную длину.
Сущность способа заключается в том, что проникновение пропитывающей жидкости в древесину производится под действием центробежных сил. Существуют два способ пропитки: попутно-центробежный и встречно-центробежный. Сущность первого заключается в том, что из заполненного жидкостью капилляра, помещенного в центробежное поле, влага под воздействием центробежных сил удаляется, создавая в центральной зоне разряжение (перепад давления). Если в зону разрежения подать пропитывающий состав, то он сначала будет поглощаться, а затем, поступив в зону действия центробежных сил, начнет двигаться вслед за удаляемой из капилляра жидкостью [77 - 82].
В практике большее признание нашел встречно-центробежный способ пропитки (рис. 1.4.). При этом способе пропитки в центробежное поле на платформе центрифуги 2 помещается пропиточный цилиндр (емкость) 1 с крышкой 3 и пропитывающей жидкостью 5. В него загружают материал 4 и начинают вращение, в результате чего создается гидростатическое давление. Под действием этого давления пропитывающая жидкость движется по капиллярам навстречу жидкости, удаляемой из него под действием центробежных сил. Вследствие градиента давления происходит встречное движение, т.е. вытеснение жидкости из капилляра и заполнение его пропитывающей жидкостью [3].
Способы пропитки под давлением
Внешний вид пропитаных образцов Ель №1 L=270 мм H=10 м T=60 мин Результаты экспериментов, проводимых с образами свежесрубленной древесиной сосны длиной 270 мм при высоте столба пропиточной жидкости Н = 5 м, что соответствует величине гидростатического давления 0,5 ати, представлены в табл. 5.15, 5.16.
Таблица 5.15. Сосна: Н = 5 м, L = 270мм №12 3 4 5 6 7 8 9 Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока mi+m2-iii щ+т2-т 100% т Н(м) Т(мин) m (г) m1 (г) m2 (г) G (г) % і 2 3 4 5 6 7 10 96.5 99.1 2.2 4.8 5.0 96.5 99.6 4.1 7.2 7.5 96.5 99.8 6.0 9.3 9.6 96.5 100.0 7.8 11.3 11.7 96.5 100.2 9.3 13.0 13.5 96.5 100.3 10.4 14.2 14.7 96.5 100.4 11.3 15.2 15.8 96.5 100.4 12.2 16.1 16.7 96.5 100.5 13.0 17.0 17.6 100 96.5 100.5 13.7 17.7 18.3 110 96.5 100.6 14.4 18.5 19.2 120 96.5 101.1 14.7 19.3 20.0
Данные табл. 5.17 иллюстрируются графиком на рис. 5.13. Рис. 5.13 Зависимость прироста массы образца от времени пропитки. Сосна, L = 270 мм, H = 10 м
Результаты экспериментов, проводимых с образами сухой (w=30%) и свежесрубленной древесиной эвкалипты длиной 170 и 270 мм при высоте столба пропиточной жидкости Н = 5 м, что соответствует величине гидростатического давления 0,5 ати, представлены в табл. 5.19, 5.20, 5.21, 5.22.
Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока mi+m2-iii щ+т2-т 100% т Н(м) Т(мин) m (г) m1 (г) m2 (г) G (г) % і 2 3 4 5 6 7 10 165.6 170.6 3.0 8.0 4.8 165.6 171.0 5.4 10.8 6.5 272.9 282.1 6.5 12.4 7.5 165.6 172.2 7.6 14.2 8.6 165.6 172.9 9.3 16.6 10.0 165.6 173.7 10.8 18.9 11.4 165.6 174.1 12.5 21.0 12.7 165.6 174.8 13.8 23.0 13.9 165.6 175.2 15.0 24.6 14.9
Внешний вид пропитаных образцов Таблица 5.22 Эвкалипт: L=170 (мм), H=10 (м) №12345678910 11 12 Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока mi+m2-iii щ+т2-т Н(м) Т(мин) m (г) m1 (г) m2 (г) G (г) % і 2 3 4 5 6 7 10 83,0 86,4 4,7 8,1 9,8 83,0 86,7 8,2 11,9 14,3 83,0 87,0 10,6 14,6 17,6 83,0 87,0 13,1 17,1 20,6 83,0 87,1 15,3 19,4 23.4 83,0 87,1 17,5 21,6 26.0 83,0 87,1 19,4 23,5 28.3 83,0 87,2 21,3 25,5 30.7 83,0 87,2 23,2 27,4 33.0
Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока mi+m2-iii щ+т2-т 100% т
Данные табл. 5.24 иллюстрируются графиком на рис. 5.17. 25 Зависимость прироста массы от времени 20 у = -0,000х2 + 0,171х + 6,845 R2 = 0,996 А— -Q І ЧГ g 15 4Л Щг Л Л 4 лЯг ё 10 ЛҐ = 5 0 ) 50 100 150 Время пропитки, Т, мин—#—L270H10 Эвкалипт Poly. [L270 НЮ Эвкалипт) №12345678910 11 12 Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока Ші+тг-т щ+т2-т 100% т Н(м)
Данные табл. 5.26 иллюстрируются графиком на рис. 5.18. Таблица 5.27 Внешний вид пропитаных образцов Основываясь на полученых графиках и регрессионных уравнениях, мы можем свести их в общие графики для каждой породы (рис. 5.19 – 5.24).
B табл. 5.34 на базе анализа экспериментальных данных и построенных уравнений регрессии приведены сводные данные, позволяющие определить параметры процесса пропитки в зависимости от вариации определяющих факторов. Таблица 5.34
Эвкалипт среднее 220 7,5 Краситель на водной основе 10 8,0 -0,00080 100 0,24590 10 5,6585 Результатом обработки экспериментальных данных является уравнения регрессии, приведенные на рисунках 5.2 – 5.33, а также сводная таблица, позволяющая получить основные технологические параметры процесса пропитки при изменениии определяющих факторов процесса. Например:
При обработке экспериментальных данных пропитки под давление получены уравнения регрессии. В табл. 5.35 приведены значения коэффициентов регрессии и пример расчета параметров процесса пропитки для следующих данных:
Математическая модель процесса пропитки за счет гидростатического давления столба пропитывающей жидкости
Кроме того, загрузка и выгрузка предметов труда при использовании центрифуг достаточно сложная и длительная операция, снижающая производительность технологического процесса.
Нами предлагается эскизные проект технологического участка на примере обработки столбов линии передач. Именно такие изделия требуют пропитки только части изделия, которая работает в биологически неблагоприятных условиях (в данном случае – в грунте).
Участок позволяет осуществлять групповую пропитку столбов. Процесс пропитки, в отличие от автоклавной пропитки [65] или пропитки в поле центробежных сил, не требует энергетических затрат [52, 80, 85, 86].
Себестоимость процесса определяется только затратами на операции по формированию пачки столбов, их погрузке-выгрузке в пропиточную емкость, а также на работу грузоподъемного оборудования и работу насосов подачи пропиточной жидкости.
Основные капитальные затраты сводятся к подготовке рабочей площадки, оборудованной консольно-козловым краном, а также к сооружению пропиточной емкости и оснастки для формирования пачки столбов.
Проект технологического участка представлен на рис. 6.1.
Участок включает: подъездные и внутренние дороги 1, консольно-козловой кран 6 с грузоподъемностью 5 - 10 т, штабеля сырья 13, участок сборки 12 пакетов столбов, штабель 8 для формирования пачки столбов, пропиточную емкость 7, сформированные пачки столбов 9, вертикально установленные в пропиточной емкости 7 и удерживаемы в пачке оснасткой в виде металлической клети (см. рис. 6.2), насосы 5 подачи и откачки пропиточной жидкости, участок 3 разборки пачек пропитанных столбов, самоходный перекладчик 11 перекидного типа или оснащенный манипулятором, емкость 4 для отработанной (обедненной) пропиточной жидкости, штабеля готовой продукции 2, емкость 10 для рабочей пропиточной жидкости.
Внутренняя дорога 1 в пролете крана 6 служит для передвижения перекладчика 11, а подъездные дороги 1 под консолью крана для обслуживания емкостей 10 и 4.
По подъездному пути 1 на технологический участок подают столбы, которые укладывают в штабель 13 сырья. С помощью перекладчика 11 столбы и оснастку из штабеля 13 подают на участок сборки 12. На участке сборки 12, столбы пачкой или поштучно, ориентируя комлями вниз, загружают в оснастку в виде металлической клети, конструкция которой обеспечивает свободный доступ жидкости к древесине. Затем клеть 9 со столбами краном 6 вертикально опускают на дно емкости 7 с пропиточной жидкостью. Объема жидкости должно быть достаточно для погружения клети, с обеспечением нахождения верхних торцов столбов над поверхностью жидкости [89]. Аналогичные действия осуществляют со второй и всеми последующими пачками столбов.
Первую пачку выдерживают до достижения пропиточной жидкостью заданной высоты, измеряемой от нижнего торца сортиментов. Пропитка осуществляется за счет движения жидкости через столбы снизу-вверх под воздействием разности гидростатического давления на дне емкости и у верхнего торца вертикально расположенных сортиментов.
Отметим, что чем длиннее сортименты, а значит и высота жидкости в пропиточной ванне, тем больше величина гидростатического давления на дне емкости, и тем интенсивнее идет процесс пропитки.
Вес клети должен быть таким, чтобы удельный вес суммарного груза (клети с бревнами) был больше удельного веса пропитывающей жидкости.
Размещение бревен в клети комлевыми торцами вниз обеспечивает ускорение процесса пропитки, так как пористость древесины увеличивается для большинства пород от комля к вершине, а значит увеличивается и коэффициент фильтрации [44, 47].
Как показали эксперименты, продолжительность пропитки на высоту 1.5 м составляет 1.5–2.0 часа. По истечении этого времени, первую пачку краном 6 вынимают из пропитывающей емкости 7 и подают на участок разборки 3, откуда пропитанные столбы перекладчиком 11 укладывают в штабеля 2, а пустые клети возвращают в штабель 8.
Пропиточная емкость 7 может быть выполнена либо в виде бассейна глубиной 10 м с гидроизолированными стенами, либо в виде кессона, также с глубиной 10 м. Кессон может быть заглубленным в грунт, например, на половину своей высоты, или выполнен в виде наземной конструкции.
По нашему мнению, наиболее предпочтителен полузаглубленный вариант, так как в этом случае уменьшается объем земляных работ по устройству пропиточной емкости и также уменьшается высота крана.
Емкость 10 пополняется из автоцистерны с площадки подъездного пути. Для пополнения пропиточной емкости служит насос 5.
В процессе пропитки следует следить за концентрацией пропитывающего состава. В случае необходимости, часть пропиточной жидкости можно откачать насосом 5 в емкость 4. Откаченную жидкость необходимо довести до нужной концентрации путем добавления антисептирующего реагента и этим раствором пополнить емкость 10.
Выем второй и последующих пачек столбов осуществляется в той же последовательности. Увеличение производительности возможно за счет увеличения объема пачек и снижения времени их подготовки. Однако с увеличением производительности, увеличивается и объем пропиточной емкости.
При указанной производительности объем пропиточной жидкости рассчитывается из учета четырех установочных мест для размещения пачек столбов. Площадь одного установочного места определим по формуле: S V (6.1) где V - объем пачки, м3; L - высота пачки, м; А - коэффициентполнодревесности, принимаем 0.23. Тогда 10.0,23
При использовании клети с основанием в виде квадрата, получим, что площадь пропиточной емкости для четырех пакетов составит приблизительно 9 м2 (прямоугольник со сторонами 1.5 и 6 м).
Установка №2
При замачивании количество поглощенной жидкости определялось по формуле: Q = mn-mH, (4.1) где mп - масса образца после пропитки; mн - масса образца до пропитки. При воздействии гидростатического давления количество поглощенной жидкости определялось по формуле: Q = mn-mH+ тдрсока, (4.2) где mп - масса образца после пропитки; mн - масса образца до пропитки; mдр.сока - масса древесного сока, вытекшего из образца в период пропитки.
Установлено, что количество пропиточной жидкости, поступившей в древесные образцы при вымачивании, приблизительно в 30-50 раз меньше, чем при пропитке под давлением, что сходится с ранее проведенными исследованиями [3,21,7].
В табл. 5.2 приведены результаты экспериментов по сравнительной оценке скорости пропитки при замачивании и воздействии гидростатического давления.
При пропитке вымачиванием интенсивность окрашивания (а значит и пропитки) образцов пропиточной жидкостью неравномерна. Встречаются значительные по объему не прокрашенные зоны в местах защемления воздуха. Учитывая цель модификации – создание биологически стойкого материала, следует признать способ вымачивания неприемлемым, так как неравномерность пропитки не позволяет создать изделия с одинаковыми био– и огнестойкими показателями обработанных образцов [57-59].
Очевидно, что био– или огнестойкость древесины, обработанной соответствующими растворами, зависит от плотности и характера распределения реагентов во внутреннем объеме образцов. Это зависит от влияния двух определяющих факторов: величины гидростатического давления и продолжительности пропитки.
На практике первый фактор можно считать постоянной величиной для определенного пропиточного устройства, тогда как требуемую продолжительность пропитки можно варьировать в соответствии с эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к обрабатываемым пропиткой предметами труда.
При проведении основных экспериментов по пропитываемости древесины за счет использования гидростатического давления столба пропитывающей жидкости, пропитке подвергались образцы березы, сосны, ели, эвкалипта. Размеры образцов: диаметр 30 мм, длина от 170 до 1000 мм. Для пропитки использованы двухпроцентный раствор пермаганата калия и двухпроцентный раствор метиленовой сини, хорошо окрашивающие древесину.
Результаты экспериментов, проводимых с образцами свежесрубленной древесиной березы длиной 170 и 270 мм при высоте столба пропиточной жидкости Н=10 м, что соответствует величине гидростатического давления 1,0 ати, представлены в табл. 5.3, 5.4, 5.5, 5.6.
Высотастолбажидкости Время пропитки Масса образцовдо пропитки Масса образцовпосле пропитки Массадревесногосока mi+m2-iii щ+т2-т
Данные табл. 5.5 иллюстрируются графиком на рис. 5.4. Рис. 5.4 Зависимость прироста массы образца от времени пропитки. Береза, L=270 мм, H=10 м Внешний вид пропитаных образцов
Результаты экспериментов, проводимых с образцами свежесрубленной древесиной березы длиной 170 и 270 мм при высоте столба пропиточной жидкости Н = 5 м, что соответствует величине гидростатического давления 0,5 ати, представлены в табл 5.7, 5.8, 5.9, 5.10,
Данные таблиц показывают, что пропиточная жидкость за время от 10 до 120 минут пропитывает древесину на полную длину образца. Однако эта пропитка осуществляется по наиболее влагoпроводящим зонам, находящимся на оси и прилежащим к оси участкам древесины образца.
При продолжении процесса пропитки имеет место приращение массы поступающей в древесину пропиточной жидкости и ее дальнейшее распределение к периферийным зонам древесины. Этот процесс продолжается и при достижении длительности пропитки до 20 часов.
Следует отметить, что в начальный момент периода процесса пропитки имеет место интенсивное выдавливание пропиточной жидкостью древесного сока с торца образца, противоположного направлению пропитки. И это явление продолжается, но со снижением интенсивности, до выхода на указанный торец образца окрашенных капель пропиточной жидкости.
Результаты экспериментов, проводимых с образцами свежесрубленной древесиной ели длиной 270 мм при высоте столба пропиточной жидкости H= 5 м, что соответствует величине гидростатического давления 0,5 aти, представлены в табл. 5.11, 5.12 Таблица 5.11. Ель: Н = 5 м, L = 270мм