Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Системы Методы Технологии. С.В. Кучер и др. Уточненная модель … 2018 № 2 (38) с. 121-124 121 УДК 603.226:630.31 DOI: 10.18324/2077-5415-2018-2-121-124 Уточненная модель процесса центробежной пропитки древесины С.В. Кучер 1 a , Г.В. Григорьев 1 b , В.А. Иванов 2 c 1 Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, пер. Институтский 5, Санкт-Петербург, Россия 2 Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия a suroga.kucher@gmail.com, b vtl-lta@mail.ru , c ivanovva55@mail.ru a https://orcid.org/0000-0002-0135-9678, b https://orcid.org/0000-0001-5742-3870 , c https://orcid.org/ 0000-0003-0707-972X Статья поступила 2.04.2018, принята 27.04.2018 Статья посвящена исследованию одного из эффективных способов повышения эксплуатационных свойств низкотоварной древесины — ее пропитки различными импрегнатами в поле центробежных сил. Из анализа результатов предыдущих работ следует, что к настоящему времени по данному вопросу накоплена обширная теоретическая и экспериментальная база. Раз- вивая теоретические положения, авторы представляют уточненную математическую модель процесса пропитки, которая в явном виде учитывает силы, возникающие в капиллярах и порах древесины при проникновении пропиточной жидкости. По результатам исследования получено дифференциальное уравнение, позволяющее определить положение фронта пропитки в определенный момент времени с учетом как свойств импрегната (плотность и вязкость), параметров процесса пропитки (радиус и частота вращения платформы центрифуги, давление пропиточной жидкости в емкости), так и параметров, опре- деляемых парой «порода древесины – импрегнат» (коэффициенты фильтрации и поверхностного натяжения), а также мик- ростроения древесины, которое учитывается величиной радиусов пор и капилляров. Приводится пример расчета положения фронта центробежной пропитки при различном значении радиуса капилляра древесины. Показано, что предлагаемая модель позволяет учесть микростроение древесины при расчете скорости центробежной пропитки. За счет введения в уравнение для расчета положения фронта пропитки дополнительного параметра, характеризующего распределение пор и капилляров древесины по размерам, в дальнейшем предлагаемую модель можно использовать при исследовании равномерности центро- бежной пропитки древесины при варьировании параметров процесса с целью их оптимизации. Ключевые слова: пропитка древесины; центрифугирование; микростроение древесины; фильтрация жидкости. A refined model of wood centrifugal impregnation S.V. Kucher 1 a , G.V. Grigorev 1 b , V.A. Ivanov 2c St. Petersburg State Forest Technical University under name of S.M. Kirov; 5, Institutsky Per., St. Petersburg, Russia Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia a suroga.kucher@gmail.com , b vtl-lta@mail.ru , c ivanovva55@mail.ru a https://orcid.org/0000-0002-0135-9678, b https://orcid.org/0000-0001-5742-3870 , c https://orcid.org/ 0000-0003-0707-972X Received 2.04.2018, аccepted 27.04.2018 The paper deals with one of effective ways to improve the operational properties of low-value wood - its impregnation with various impregnates in the field of centrifugal forces. At first, the present paper provides an analysis of the study of the impregnation of wood on centrifuges, which were performed earlier. From the analysis of the results of previous studies it follows that wood science accumulates a vast theoretical and experimental base for impregnating wood in the field of centrifugal forces except data related on wood micro- structure influence. The aim of this work is to present an improved mathematical model of the process of wood impregnation in the field of centrifugal forces, in which we explicitly take into account the forces that arise in the capillaries and pores when impregnating them with liquid penetrates. Based on the results of the study, we obtain a differential equation that allows us to determine the position of the impregnation front at a certain time, taking into account both the properties of the impregnate (density and viscosity), parameters of the impregnation process (the radius of the centrifuge platform, the rotation speed of the centrifuge platform, the pressure of the impregnat- ing liquid in the tank), parameters determined by a pair of "wood-impregnate" (filtration coefficient, surface tension coefficient), as well as microstructure of wood, which is taken into account by pores and capillaries radiuses. The paper gives an example of calculating the position of the front of centrifugal impregnation at different values of wood capillary radius. As a result,mthe research shows that the model proposed allows for the microstructure of wood to be taken into account in calculating the rate of centrifugal impregnation. Due to the introduction of an additional parameter in the equation for impregnation front position, which characterizes the distribution of pores and wood capillaries in size, the proposed model can later be used to study the uniformity of centrifugal impregnation when the process parameters are varied in order to optimize them. Keywords: wood impregnation; centrifugal; wood microstructure; liquid filtration. Введение Одним из эффективных способов повышения экс- плуатационных свойств низкотоварной древесины яв- ляется ее пропитка различными импрегнатами в поле центробежных сил [1, 2].