Введение к работе
Актуальность теми. Большое практическое значение имеет оптимизация продолжительности прогрева мерзлой древесины. При заниженной продолжительности древесина не приобретает требуемых физико-механических свойств, что затрудняет механическую обработку (лущение, строгание или распиловку) и отрицательно сказывается на качестве продукции. При завышенной продолжительности имеет место перерасход тепловой энергии, а древесина испытывает чрезмерные механические напряжения и растрескивается.
Традиционные методы прогнозирования продолжительности прогрева не дают оптимальных результатов, так как не учитывают динамику углубления зоны таяния и температурно-влажностную зависимость характеристик переноса тепла.
В условиях нехватки энергоресурсов актуальность разработки обоснованных методов управления процессами прогрева усугубляется большим объемом перерабатываемого древесного сырья и значительным расходом тепловой энергии на оттаивание, прогрев и неизбежные потери.
Предмет исследования составляют вопросы управления процессами тепловой обработки древесины.
Целью диссертационного исследования является разработка научно обоснованных методов управления взаимосвязанными процессами оттаивания и прогрева древесины.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие основные задачи:
-
Анализ традиционных методов прогнозирования продолжительности процессов прогрева мерзлой древесины.
-
Разработка адекватных математических моделей,описывающих взаимосвязь процессов оттаивания и прогрева.
-
Разработка вычислительных алгоритмов решения системы нелинейных дифференциальных уравнений прогрева мерзлой древесины.
-
Исследование динамики изменения температурного поля в процессах совмещенного оттаивания и прогрева древесины.
-
Разработка простых и удобных на практике алгоритмов оптимизации продолжительности прогрева мерзлой древесины.
Методы исследования. При выполнении работы применялись: математический анализ, теория приближения функций, математическая статистика, теория нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, численный анализ, теория линейных систем, номография, теория теплопроводности, теория размерности и Физического подобия.
На защиту выносятся :
математические модели процессов совмещенного оттаивания и прогрева древесины;
алгоритмы решения системы нелинейных дифференциальных уравнений прогрева мерзлой древесины;
номограммы для определения динамики изменения температурного поля древесины в процессе оттаивания и прогрева;
алгоритмы определения оптимальной продолжительности процесса прогрева мерзлой древесины;
алгоритмы и номограммы для управления процессами совмещенного оттаивания и прогрева древесины.
Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:
-
Разработана математическая модель, адекватно описывающая взаимосвязь процессов оттаивания и прогрева древесины.
-
Впервые теоретическим путем получены кривые прогрева мерзлой древесины, согласующиеся с экспериментальными данными.
-
Исследована динамика изменения температурного поля дре~
весины в процессах совмещенного оттаивания и прогрева.
4. Разработаны научно обоснованные методы управления процессами тепловой обработки,в частности м.^-оды определения оптимальной продолжительности прогрева на заданную глубину.
Достоверность результато » обоснованность выводов обеспечена тем, что вс< ~зультаты работы получены строгими математическими методами на основе единой математической модели, использующей общие физические законы. При этом, результаты работы подтверждаются экспериментальными данными.
Практическая значимость диссертации заключается: в построении простых и удобных на практике номограмм и формул для определения оптимальной продолжительности тепловой обработки; в разработке алгоритмов управления, пригодных к аппаратной реализации; в рекомендациях по совершенствованию действующих мягких режимов тепловой обработки и выявлении существенной зависимости оптимальной продолжительности прогрева от влажности древесины.
Выводи и рекомендации адресуются фирмам и организациям, занимающимся разработкой автоматических и полуавтоматических систем управления, а также отраслевым предприятиям.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всесоюзной конференции, на научно-технических конференциях ЛТА, ЦНИИФ, ЛТИ ЦБП и Гипробум.
Публикации. По теме диссертации опубликовано девять научных статей в центральных, межвузовских и отраслевых изданиях.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем работы 157 стр. Диссертация содержит 53 рис., 1 табл., библиографию из 119 наименований.
