Способ определения влагосодержания древесины Советский патент 1985 года по МПК G01N5/02 G01N25/56 

со 4;

О

х Изобретение относится к области измерения физико-технических параметров древесины, в особенности та из которой при сушке наряду с водо испаряются смолистые вещества. Известен способ определения вла госодержания путем отбора от матер ала для одного анализа одинаковых по размерам образцов, высушивания их до постоянной массы, измерения изменения массы образцов путем взв шивания их до сушки и взвешивания высушенных образцов. Сушку контролируют периодическим взвешиванием образцов в процессе сушки Li 3. Недостатком способа является зн чительная погрешность определения влагосодержания материала, из образцов которого наряду с водой испаряются другие компоненты, например смола, а также большая длитель ность одного анализа (до 24 ч и бо лее) и значительная трудоемкость (образец необходимо периодически взвешивать в процессе сушки). Известен способ определения влагосодержания материалов путем отбор от материала образцов и сушки их: одного (одних) - при одном парциал ном давлении водяного пара, другого (других) - при другом. Измеряют изменение массы образцов путем взвешивания их до сушки и периодически в процессе сушки. Рассчитывают текущие кажущиеся влагосодержания образцов по формуле m.,-m W, , О)

где шн - масса образца до сушки;

m- масса образца в тот или иной момент сушки.

Определяют- момент 9, начиная с которого скорость возрастания текущего кажущегося влагосодержания первого обг разца становится равной скорости возрастания текущего кажущегося влагосо- 50 держания второго образца при одинаковой продолжительности сушки: . Продолжают сушить образцы в течение времени не меньше продолжительности сушки до момента в. Строят график 55 сушки образца, высушиваемого при опорном значении парциального давления ВОДЯНОГОпара, в координатах W,с т ;

MTlu -№;

2ч

100%,

т,

где т,. I ц. - масса до сушки i-го и

j-др образцов; i,,m.- масса после сушки 1-го

и j-ro образца; , dj - размер вдоль волокон i-ro и j-ro образцов. Образцы сушат одним и тем же сушильным агентом.

Образцы отбирают в виде одного (одних) образца (образцов) размером вдоль BOJiOKOH 4-8 мм, другого (других) размером вдоль волокон в 2график при Т 8 , экстраполируют (в направлении уменьшения т) до пересечения с осью W(T.е. до 1 0). Значение ординаты точки пересечения принимают за влагосодержание, определенное с учетом количества испарившихся при сушке смолистых веществ t. Недостатком способя является его сложность: образп,ы необходимо высушивать при разньп(с значениях парциального давления водяного пара, для чего требуется увлажнять или подсушивать сушильный агент (воздух). Кроме того, большая продолжительность одного анализа: образцы требуется сушить не менее 10 ч. Значительна и трудоемкость способа: необходимо периодически взвешивать образцы в процессе сушки, контролировать постоянство парциального давления водяного пара сушильного агента, регулировать для обеспечения постоянства парциального давления водяного пара сушильного агента мощность увлажнителя или осушителя воздуха. Цель изобретения - упрощение и ускорение определения влагосодержания при сохранении высокой точности. Поставленная цель достигается Тем, что согласно способу, включающему отбор образцов, их сушку, измерение изменения массы образцов после сушки с последующим определением влагосодержания по формуле, измеряют размеры образцов вдоль волокон после сушки с расчетом количества испарившихся смолистых веществ и определением влагосодержания W по формуле

31

3 раза большим размера вдоль волокон первого образца. Образцы сушат при 103±2°С в течение 5-6 ч. Взвешивают каждый образец до и после сушки. Рассчитывают кажущееся влагосодержание каждого образца по формуле (1), где за m принимают массу обраца после сушки. Количество испарившихся смолистых веществ С, (по отношению к массе высушенного образца) рассчитывают по формуле

Kj

dj

cJj-,/o

(2)

где С. - количество испарившихся смолистых веществ из 1-го образца;k . кажущееся влагосодержание

i-ro образцов; d , dj - размеры i-ro и j-ro образцов вдоль волокон. Влагосодержание материала определяют по формуле

,.-c - . (3)

Способ основан на использовании особенностей кинетики сушки смолистых образцов: влага испаряется из образца значительно быстрее смолы. За время испарения влаги из всего объема образца смола испаряется только из поверхностного слоя. Количество испарившейся влаги пропорционально объему образх а. Если отбирать от материала образцы с наименьшим размером в направлении, в котором сопротивление материала массообмену наименьшее, то массообменом между образцом и сушильным агентом в других направлениях можно пренебречь. Количество испарившейся смолы пропорционально площади сечения образца, перпендикулярно этому направлению. У образцов древесины, нkимeньший размер которых вдоль волокон, количество испарившейся к моменту прекращения испарения влаги смолы пропорционально площади торцового сечения образца.

Если из образцов испаряется только влага (несмолистый материал), то получаются одинаковые, значения кажущегося влагосодержания образцов, раСзличающихся размером вдоль волокон.

34908Л

Если испаряются вода и смолистые вещества, то получается большее значение кажущегося влагосодержания образца, имеющего меньший размер вдоль 5 волокон, так как площадь торцового сечения у образцов одинакова, а объем первого образца меньше второго.

На основании этого можно записать систему уравнений

W VI.-o6(FV.)

CM W-W,.-ot(FV.)

-площадь торцового сечегдения образца;

V.,V

-объем образцов;

flt - коэффициент пропорциональности.

Вычитаемые в уравнениях системы (4) - это поправки на испарившуюся смолу. Из (4) получаем

K-M-lf-iFj-ci

25

Учитывая соотношения

(6)

CM

.

V.

(5) получим

из

(-t) .

(f)

Подставляя в одно из уравнений системы (4) вьфажение of по (7) и учитывая (6), получаем формулу (3) для определения влагосодержания

c-w/J -J-d(.

d.-d. j

Температура сушки принята равной 103°+ .

Продолжительность сушки определена экспериментально и равна i oдолжительности испарения влаги из

толстых (по d) образцов.

Рекомендуется использовать один образец с размером вдоль волокон не меньше 4 мм: более тонкий образец сложно выпиливать (он может крошиться).

Второй образец рекомендуется выпиливать с размером вдоль волокон в 2-3 раза большим размера вдоль волокон первого образца для обеспечения достаточной чувствительности способа; Использовать образцы с еще большим размером вдоль волокон не рекомендуется, так как дальнейшее

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ, включающий отбор образцов, их сушку, измерение изменения масхгы образцов после сушки с последующим определением влагосодержания по формуле, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения определения влагосодержания при сохранении высокой точности за счет учета количества испарившихся наряду с водой смолистых веществ, измеряют размеры образцов вдоль волокон после сушки с расчетом количества испарившихся смолистых веществ и определением влагосодержания. Ц/ по формуле