Содержание
Дерево – это «живой» материал, меняющий свои свойства не только во время роста, но долгое время после сруба. Влажность – одна из важнейших характеристик древесины для ее применения. Данный материал очень восприимчив к изменениям окружающей среды. Одним из его свойств является «дыхание» — поглощение и выделение газов стенками клеток материала. По такому же принципу эти клетки всасывают и выделяют влагу.
Время года, в которое его спилили;
Рассмотрим наиболее употребимые понятия влажности древесины.
Естественная влажность древесины
Это уровень влаги, содержащийся в дереве на момент спила. Его еще называют «начальной влажностью». От этого значения отталкиваются при дальнейших действиях с партией материала: так, например, можно рассчитать время и условия сушки. Содержание влаги при разных условиях может варьироваться от 25 до 80%. При определении естественной влажности той или иной партии древесного материала мы всегда будем иметь в виду "влажность при конкретных условиях".
Равновесная влажность
Когда древесина долгое время находится в одной и той же воздушной среде, без значительных изменений влажности воздуха и температуры, материал достигает равновесной влажности. Это состояние, когда процесс усушки или насыщения влагой в данных условиях прекратился, и процент влажности стал постоянным. Стоит отметить, что разные породы дерева в одних и тех же условиях достигают практически равных показателей внутренней влаги.
В зависимости от разных условий содержания различают 5 степеней влажности древесины:
Мокрая – влажность более 100%, такое состояние достигается при длительном хранении дерева в воде.
Свежесрубленная — уровень влаги от 50 до 100%.
Воздушно сухая – от 15 до 20 %. Такие показатели достигаются при хранении на воздухе, они различаются в зависимости от температуры и выпадения атмосферных осадков.
Комнатно-сухая – от 8-10%. Уровень влаги устанавливается при хранении в помещении.
Абсолютно сухая – древесина с влажностью 0%.
Свободная и связанная влага
В тканях дерева присутствует 2 типа жидкости:
Связанная влага – находится внутри клеток дерева.
Свободная влага – та, что наполняет поры и каналы тканей, но еще не впиталась клетками.
Точка насыщения волокон древесины
С этими двумя понятиями связана так называемая точка насыщения волокон: тот процент влажности древесины, когда из нее удалена вся свободная влага, но при этом в ней остается связанная жидкость.
Для разных пород дерева эта степень определяется от 23 до 31%.
Каштан, веймутова сосна – 25%
Сосна, Ель, Липа – 29%
Бук, лиственница – 30%
Пихта Дугласа, секвойя – 30,5 -31%
Эта величина имеет значение, поскольку объемы и размеры древесины изменяются при влажности от 0% до точки насыщения. После полного заполнения клеток водой объем дерева не будет значительно увеличиваться.
Измерение влажности дерева влагомметром
Абсолютная влажность древесины
Относительная влажность древесины
Это более удобное понятие для расчётов, поскольку в нем отражается отношение массы внутренней жидкости к полной массе бруска. Формула расчёта – самая простая:
Эту формулу используют в расчёте теплотехники для определения объема испаряемой из дров воды. Согласно ему, при влажности 20% в 1000 – граммовом бруске находится 200 грамм влаги и 800 гр сухих волокон– вполне логичный результат.
Влажность пород древесины
Одним из факторов, влияющих на влажность, является порода дерева. Благодаря разной структуре волокон одни породы мгновенно реагируют на изменения внешней среды, впитывают и высвобождают воду. Другие – более устойчивы и очень медленно насыщаются влагой.
К наиболее активно впитывающим влагу породам относятся бук, груша, кемпас
Стабильными и устойчивыми к изменениям считаются дуб, мербау.
Более «сухие» породы при усушке имеют тенденцию к растрескиванию. Умеренно-влажные, такие как дуб, более устойчивы к таким явлениям, меньше изменяют свои свойства при изменении условий.
При спиле в обычных условиях влажность разных пород древесины имеет следующие средние значения:
| Наименование | Среднее значение влажности, % | |
| Хвойные породы | Пихта | 100 |
| Сосна кедровая | 92 | |
| Ель | 91 | |
| Лиственница | 82 | |
| Сосна обыкновенная | 88 | |
| Лиственные мягкие | Тополь | 92 |
| Ива | 85 | |
| Ольха | 84 | |
| Осина | 82 | |
| Липа | 60 | |
| Лиственные твердые | Вяз | 80 |
| Ясень манчжурский | 79 | |
| Береза | 78…68 | |
| Бук | 64 | |
| Граб | 60 | |
| Дуб | 50 | |
| Ясень обыкновенный | 36 |
Влажность древесины для гранулирования пеллет
Пеллеты и топливные брикеты ценятся благодаря низкому уровню влажности в топливе. Уровень содержания влаги в нем составляет 8-12%. С такими характеристиками при сжигании образуется минимальное количество дыма.
Оптимальным уровнем влажности древесины для пеллетного производства является уровень 12-14%. Молотковые дробилки работают в том числе с щепой до 65% влажности, но при такой влажности невозможно измельчить материал до необходимой фракции, поэтому измельчение происходит в несколько этапов. Для доведения измельченных опилок до нужной кондиции используются комплексы с сушильными барабанами.
Сушильный комплекс для древесины от АЛБ Групп
Компания АЛБ Групп производит сушильные комплексы АВМ для линий гранулирования и брикетирования древесных отходов. Основной элемент комплекса – сушильный барабан АВМ, который за один прогон может снизить влажность древесины мелкой фракции с уровня 50% до требуемых 8-12%. Сушка происходит в следствии ворошения сырья в барабане и циркуляции в нем горячего воздуха. Работа барабана АВМ обеспечивается подключением теплогенератора или топочного блока, к комплексу подключается дымоуловитель и аспирационная система.
Модели АВМ 0,65 и 1,5 с производительностью до 1200 и 2500 кг в час являются наиболее востребованным оборудованием для сушки измельченной древесины.
Узнайте больше о наших сушильных комплексах, позвонив по телефону +7 (831) 410-85-25 или оставив контактные данные в форме!
Технические сведения. Древесина всегда содержит определенное количество воды. Влажность древесины выражается в процентах.
Свежесрубленная древесина, например, имеет влажность около 60 — 70%. Изделия, изготовленные из такой древесины, неизбежно усыхают, коробятся, растрескиваются. Поэтому все изделия изготовляются из предварительно высушенной древесины, влажность которой колеблется в пределах от 5 до 20 %.
Сушка древесины производится в естественных условиях или искусственными способами.
При естественной (атмосферной) сушке пиломатериалы укладывают в штабели на специальные фундаменты. При укладке между досками оставляют промежутки. Штабели обдуваются ветром, и древесина постепенно высыхает. Естественная сушка древесины продолжается от 10 до 60 суток.
Для того чтобы ускорить сушку древесины, применяют различные искусственные способы.
Так, при камерной сушке пиломатериалы укладывают в штабели и помещают в сушильную камеру, в которую подается нагретый воздух (30. 90 °С). Древесина высыхает через 1 — 10 суток.
К числу других способов относится вакуумная искусственная сушка. При этом в сушильной камере создается пониженное давление.
В производстве используется сушка токами высокой частоты в специальных электросушилках.
Все эти способы сокращают продолжительность сушки до нескольких часов.
Влажность древесины в процессе сушки периодически проверяют с помощью специального прибора — влагомера. Режим сушки в камерах регулируют специальными приборами.
В лабораторных условиях влажность древесины определяют последовательным взвешиванием образца на весах до и после просушки. Расчет влажности древесины проводят по формуле
где В — влажность древесины, %; mB — масса влажной древесины (до просушки); mC — масса сухой древесины (после просушки).
Сушка образца древесины требует много времени, поэтому в условиях школьных мастерских влажность древесины определяют по плотности сухой древесины.
Плотность древесины р определяется по формуле:
где m— масса древесины; V — объем образца.
Табличные данные плотности (г/см 3 ) сухой древесины некоторых пород: ель — 0,39; сосна, липа — 0,43; береза, бук — 0,50; лиственница — 0,56; дуб-0,61.
Пользуясь этими данными, можно рассчитать влажность, например, березового бруска размером 25 х 40 х 50 мм. Определяем его объем:
V= 50 000 мм 3 = 50 см 3 .
Затем взвешиваем образец. Допустим, масса образца оказалась равной 45 г. Тогда плотность влажного березового бруска (г/см 3 ) будет равна:
Зная плотность сухой древесины, влажность образца древесины (%) можно определить по формуле
где pB — плотность влажного образца древесины; pC — плотность сухой древесины.
Для рассматриваемого бруска
Материалы и инструменты: учебные лабораторные весы для измерения массы до 200 г, набор разновесов, образцы прямоугольной формы двух-трех пород древесины, измерительная линейка.
- Записать в рабочей тетради название работы и перечень необходимых для ее выполнения материалов и инструментов.
| Порода образца древесины |
| Объем образца |
| Масса образца |
| Плотность влажного образца |
| Плотность сухого образца |
| Влажность древесины |
- Составить в рабочей тетради таблицу.
- Взять один из образцов, измерить его, вычислить объем. Полученные данные записать в таблицу.
- На лабораторных весах взвесить образец с точностью до 1 г. Полученные данные записать в таблицу.
- Определить плотность влажного образца. Полученный результат записать в таблицу.
- Определить влажность образца. Полученный результат записать в таблицу.
- Повторить указанные ранее измерения и расчеты по другим породам древесины и полученные данные записать в таблицу.
- Ответить на контрольные вопросы и сдать рабочую тетрадь на проверку учителю.
Вопросы и задания для самоконтроля
- Почему необходимо сушить древесину?
- Перечислите виды древесины и укажите преимущества и недостатки каждого вида.
- Как определяется влажность древесины в лабораторных условиях, в промышленности?
- Как определяются объем, масса, плотность и влажность древесины?
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ ПЕРЕЧНЕЙ УЧЕБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ
ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ РОССИИ [7]
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА
Модели
Комплект моделей механизмов и передач (КММП) — 1 компл.:
Влажность древесины
Древесина – очень гигроскопичный материал, который легко изменяет свою влажность. Влажностью древесины называют процентное содержание в ней воды (влаги). Влажность древесины не зависит от породы дерева. Влажность древесины – это количественный показатель содержания влаги в ней
Влажность древесины
Между древесиной и воздухом все время происходит влагообмен. Поэтому, влажность древесины – очень нестабильная величина, которая изменяется вместе со влажностью окружающей среды. Если влажность древесины больше, чем влажность окружающего воздуха – будет происходить высыхание древесины. Если наоборот – увлажнение. А если влажность и температура окружающей среды (воздуха) достаточно долго будут иметь неизменное значение, то влажность дров тоже стабилизируется и будет соответствовать влажности окружающего воздуха.
Влажность древесины, при которой прекращается обмен влагой между ней и окружающей средой, называют «равновесной»
В природе, равновесная влажность для древесины – это крайне неустойчивое состояние. Потому что, в природе невозможно найти воздух с достаточно долго постоянными параметрами температуры и влажности. Однако, состояние равновесной влажности легко достигается для древесины, находящейся в условиях искусственного микроклимата, например – в сушильной камере или просто, в любом другом помещении с постоянной температурой и влажностью.
Различают абсолютную и относительную влажность древесины
Абсолютная влажность древесины
Абсолютная влажность – это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к массе абсолютно сухой древесины этого же образца. По ГОСТ 17231-78, величина абсолютной влажности (W) высчитывается после исследования (сушки) образца, по формуле:
где, (m) и (m) – масса образца, до и после высушивания.
Понятие величины «абсолютная влажность», по ГОСТ 17231-78, трактуется просто как «влажность». Как и всё «абсолютное», величина «абсолютной влажности» оторвана от реального мира и является крайне неудобоваримой формой при теплотехнических расчётах. Например, при величине абсолютной влажности 25%, килограмм древесины будет содержать 200 грамм воды. Такое несоответствие цифр сбивает с толку при расчётах.
Более удобной и практичной является величина относительной влажности
Относительная влажность древесины
Относительная (рабочая) влажность древесины — это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к его общей массе. По ГОСТ 17231-78, величина относительной влажности (Wотн.) высчитывается из величины абсолютной влажности (W) образца, по формуле:
Относительная влажность – очень простая и удобная форма для учёта испаряемой воды в дровяных теплотехнических расчётах. Величина относительной влажности напрямую указывает на количественно содержание воды в древесине. Например, один килограмм древесины при влажности 20%, будет содержать 200 грамм воды и 800 грамм сухого древесинного вещества.
Для сравнения, соберём «живой» пример в таблицу. Это таблица для одного и того же нашего образца. Определим и сравним величины его абсолютной и относительной влажности:
Абсолютная влажность = 25%,
вес образца:
до высушивания = 1кг (1000гр),
после высушивания = 0,8кг (800гр)
Относительная влажность = 20%,
вес образца = 1кг (1000гр)
Формула для определения
W = (1000 – 800) / 800 x 100 = 25%
Формула для определения
Wотн. = 100 x 25 / (100+25) = 20%
Несмотря на то, что величина абсолютной влажности является первоисточником для определения величины относительной влажности, именно величина относительной влажности имеет большее практическое применение. Потому что, она (величина относительной влажности) более реалистично отображает содержание воды в образце и не сбивает с толку несоответствием цифр
Степень влажности древесины
По влажности, всю древесину делят на три группы: сырая (влажность более 35%), полусухая (влажность от 25 до 35%) и сухая (влажность менее 25%). Первоначально, влажность свежесрубленных деревьев составляет 50–60%. Затем, при естественной сушке под навесом на воздухе, древесина в течение полутора-двух лет теряет до 20–30% влаги и приходит в состояние условно-равновесной влажности. После этого, влажность древесины уже существенно не изменяется, и её величина составляет ≈25%. Такая древесина называются воздушно-сухой. Чтобы снизить влажность древесины до состояния комнатно-сухой (7. 18%), её нужно сушить принудительно в сушильных камерах, либо переместить на длительное время в условия искусственного микроклимата с заданными условиями (например, перенести в комнату или иное помещение).
Различают следующие степени влажности древесины:
- Сплавная (влажность 60%, и более)
Это может быть дерево, которое длительное время находилось в воде. Например, сплавная древесина, или древесина после сортировки в водном бассейне, или просто хорошо намокшее (отсыревшее) бревно. - Свежесрубленная (влажность 45. 50%)
Это древесина, которая сохранила влагу растущего дерева. - Воздушно-сухая (влажность 20. 30%)
Это древесина, которая длительное время выдерживалась на открытом воздухе, при хорошем проветривании. - Комнатно-сухая (влажность 7. 18%)
Это древесина, которая длительное время находилась в жилой комнате или в ином, отапливаемом и вентилируемом помещении. - Абсолютно сухая (влажность 0%)
Это древесина, высушенная при температуре t=103±2°С до постоянной массы.
Теплотворность влажных дров
Теплотворная способность древесины находится в прямой зависимости от её влажности. Влажность дров относится к определяющему показателю их качества. Что сухие дрова горят лучше сырых – известно многим, если не всем. И все знают, что мокрые дрова всегда можно подсушить, а сухие, наоборот – намочить. Соответственно и качество топлива будет изменяться – улучшаться или ухудшаться. Но, так ли это важно для современного отопительного оборудования? Например, дровяные пиролизные котлы позволяют сжигать дрова, влажностью до 50%, и даже – до 70%!
В таблице приведены обобщённые показатели теплотворной способности древесины для каждой степени её влажности.
теплотворность,
ккал/кг
древесина
древесина
древесина
древесина
древесина
не горит
древесина
Из таблицы видно, что чем меньше влажность древесины, тем выше ее теплотворная способность. Например, воздушно-сухая древесина имеет рабочую теплотворность почти в два раза большую, чем свежесрубленная, не говоря уже о мокрой древесине.
Древесина, влажностью 70% и выше, практически не горит.
Идеальный вариант для дровяного отопления – это использовать дрова в состоянии комнатно-сухой степени влажности. Такие дрова дают максимальное количество тепла. Но, поскольку сушка дров до такого состояния сопряжена с дополнительными затратами энергии, то наиболее оптимальным вариантом для отопления, будет использование воздушно-сухой древесины. Довести дрова до воздушно-сухого состояния сравнительно не сложно. Для этого достаточно заготовить их впрок и хранить в сухом проветриваемом помещении.
Напоследок хочется заметить, что влага, содержащаяся в дровах, не только ухудшает их теплотворность. Повышенное содержание влаги в топливе отрицательно сказывается на самом процессе горения. Избыток водяных паров служит основой для создания агрессивной среды, являющейся причиной преждевременного износа отопительного агрегата и дымоходов.
Производители современного отопительного оборудования рекомендуют использовать в качестве топлива воздушно-сухую древесину, влажностью, не более 30-35%
При влажности древесины менее 30% в ней прекращаются гнилостные грибковые процессы и такая щревесина считается пригодной для длительного хранения
Оставить комментарий