Обоснование рациональных режимов технологического процесса центробежной пропитки древесины мягколиственных пород с учетом нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости. Определение основных режимов работы и конструктивных параметров оборудования.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степениРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Официальные оппоненты: Мануковский Андрей Юрьевич, доктор технических наук, профессор кафедры промышленного транспорта, строительства и геодезии ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» Марков Владимир Иванович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой промышленного транспорта и геодезии ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» Защита диссертации состоится «20» декабря 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.190.03 при ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» по адресу: 185910, Россия, Республика Карелия, г.Анализ литературных источников по теме работы показывает, что существующие на сегодняшний день модели пропитки древесины в поле центробежных сил описывают кинетику центробежной пропитки с позиции линейного закона фильтрации Дарси, то есть связь напора пропиточной жидкости и скорости движения фронта пропитки считается прямо пропорциональной. Нелинейные законы фильтрации пропиточной жидкости в древесине применительно к центробежной пропитке ранее не рассматривались. Модель фильтрации пропиточной жидкости образцом древесины при центробежной пропитке, отличающаяся учетом нелинейной связи скорости движения фронта пропитки и напора пропиточной жидкости, расширяющая научные представления о процессе центробежной пропитки древесины и позволяющая подобрать рациональные конструктивные параметры и режимы работы оборудования для центробежной пропитки древесины в условиях нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости древесным образцом. Построенная модель насыщения древесины жидкостью в ходе пропитки на центрифуге расширяет теоретические представления о движении пропиточной жидкости в древесине. Положения, выносимые на защиту: 1. модель, раскрывающая кинетику центробежной пропитки древесины при нелинейном законе фильтрации пропиточной жидкости образцом;После обработки данных о массе впитанной образцом жидкости с использованием формул (13), (14), (15), (16) - (18) составлены следующие уравнения регрессии для определения параметров нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости: - осина, 10 % раствор хлорида калия: (19); (25) Зависимость параметра нелинейного закона фильтрации от влажности образца древесины и частоты вращения платформы центрифуги (а - осина, раствор хлорида калия; б - осина, раствор буры; в - осина - креозот; г - береза, раствор хлорида калия; д - береза, раствор буры; е - береза, креозот) Зависимости, близкие к следующим из закона Дарси (n ? 1), получены при пропитке сухих (10 - 20 %) образцов осины и березы при частоте вращения платформы цнтрифуги от 650 об/мин, а также пропитке заготовок из свежесрубленной древесины креозотом при частоте вращения платформы центрифуги 450 - 500 об/мин (см. рисунок 8). Удовлетворительные сведения об адекватности и значения коэффициентов детерминации позволяют предложить полученные зависимости для расчета времени пропитки древесины осины и березы исследованными жидкостями. После подстановки соответствующих выражений (19) - (30) в уравнение для времени пропитки при нелинейном законе фильтрации пропиточной жидкости придем к следующим зависимостям: - осина, пропитка 10 % раствором хлорида калия: (31)Предложенная зависимость (2) для скорости фронта центробежной пропитки, учитывающая нелинейную связь скорости фронта пропиточной жидкости, позволяет при варьировании фильтрационных характеристик в рамках одной модели добиться качественного согласования расчетных данных с известными опытными данными, свидетельствующими как о менее, так и о более интенсивном, по сравнению с изменением напора пропиточной жидкости, изменении скорости движения фронта пропитки. В начале процесса пропитки для зависимости положения фронта пропитки от времени характерен участок интенсивного насыщения образца пропиточной жидкостью, продолжительность которого зависит от параметра нелинейного закона фильтрации и находится из формул (9), (10). Полученные выражения устанавливает рациональную с точки зрения времени степень пропитки сортимента при различных значениях параметра нелинейного закона фильтрации пропиточной жидкости. Анализ результатов экспериментов показал, что при пропитке древесины осины и березы (жидкости: концентрированные водные растворы хлорида калия и буры, креозот) связь скорости фронта пропитки и напора пропиточной жидкости непропорциональна, таким образом, фильтрация жидкости подчиняется нелинейному закону.
План
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах
1.Григорьев Г. В., Хитров Е. Г., Есин Г. Ю., Гумерова О. М. Кинетика насыщения древесины жидкостью при центробежной пропитке // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2013. - Вып. 203. - С. 108-116.
3.Григорьев Г.В., Куницкая О.А. Использование нелинейного выражения для связи скорости фронта и гидравлического напора при центробежной пропитке древесины. Технология и оборудование лесопромышленного комплекса: сборник научных трудов. Вып. № 6. / Под ред. В.И. Патякина. - СПБ: СПБГЛТУ, 2013. C. 68-71.
4.Патякин В.И., Полищук В.П., Беленов И.А., Григорьев Г.В. Проектирование рейдов и расчет основных параметров сплоточных машин / Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия. - СПБ.: ЛТА, 2012. - 56 С.