Systems. Methods. Technologies 2 (42) 2019

Системы Методы Технологии. Г.Н. Колесников и др. Моделирование пропитки … 2019 № 2 (42) с. 73-79 73 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УДК 674.048.5 DOI: 10.18324/2077-5415-2019-2-73-79 Моделирование пропитки древесины с предварительной сушкой Г.Н. Ко есников 1 a , А.В. Кантышев 1 b , Т.А. Гаврилов 1 с , О.А. Куницкая 2 d , И.В. Григорьев 2 e 1 Петрозаводский государственный университет, пр. Ленина 33, Петрозаводск, Республика Карелия, Россия 2 Якутская государственная сельскохозяйственная академия, ш. Сергеляхское 3, Якутск, Республика Саха, Россия a kgn@petrsu.ru, b kantyshev.a@yandex.ru, c gavrilovta@yandex.ru , d ola.ola07@mail.ru, e silver73@inbox.ru a https://orcid.org/0000-0001-9694-0264 , b https://orcid.org/ 0 000-0001-8657-4547 , c https://orcid.org/ 0 000-0003-3671-0971 , d https://orcid.org/0000-0001-8542-9380 , e https :// orcid . org /0000-0002-5574-1725 Статья поступила 15.03.2019, принята 21.04.2019 Уменьшение влажности древесины при сушке, как известно, сопровождается экстрагированием фурфурола, формальде- гида и других соединений, что оказывает негативное техногенное воздействие на окружающую среду. Косвенно оценить закономерности данного воздействия можно, моделируя изменение влажности древесины в зависимости от продолжитель- ности сушки. В данной работе сушка рассматривается в комплексе с последующей пропиткой древесины и, соответственно, предлагаются варианты математических моделей процессов сушки и пропитки. С использованием моделей показано, если относительная влажность древесины после предварительной сушки находится в интервале от 5 до 40 %, то функция скоро- сти пропитки имеет экстремум. Получены количественные оценки, подтверждающие, что интенсивность процессов сушки и пропитки наиболее высока в начальной их стадии и быстро уменьшается с течением времени. Адекватность результатов моделирования подтверждена их согласованностью с выводами известных по литературе экспериментальных и теоретиче- ских исследований. С учетом этих закономерностей обосновано, что для повышения эффективности защитной обработки древесины по рассматриваемой технологии необходимо минимизировать интервал времени между завершением предвари- тельной сушки и началом пропитки. Как следствие, учет данного обстоятельства при совершенствовании технологий и обо- рудования позволит уменьшить затраты времени, а значит, и энергии на пропитку древесины с предварительной сушкой. Перспективы исследования связаны с учетом различий древесины ядровых и безъядровых пород. Реализованный подход к по- строению моделей сушки и пропитки может быть адаптирован к анализу других капиллярно-пористых материалов в целях повышения эффективности технологий их промышленной переработки и экологической безопасности. Ключевые слова: сушка и пропитка древесины; техногенное воздействие; моделирование; эффективность сушки с пред- варительной пропиткой. Simulation of pre-dried wood impregnation G.N. Kolesnikov 1 a , A.V. Kantyshev 1 b , T.A. Gavrilov 1 c , O.A. Kunitskaya 2 d , I.V. Grigoriev 3 e 1 Petrozavodsk State University; 33, Lenin Ave., Petrozavodsk, Russia 2 Yakutsk State Agricultural Academy; 3rd km, 3, Sergelyakhskoe Highway, Yakutsk, Russia a kgn@petrsu.ru, b kantyshev.a@yandex.ru, c gavrilovta@yandex.ru , d ola.ola07@mail.ru, e silver73@inbox.ru a https://orcid.org/0000-0001-9694-0264 , b https://orcid.org/0000-0001-8657-4547 , c https://orcid.org/0000-0003-3671-0971 , d https://orcid.org/0000-0001-8542-9380 , e https://orcid.org/0000-0002-5574-1725 Received 15.03.2019, accepted 21.04.2019 The decrease in wood moisture during drying, as it is known, is accompanied by the extraction of furfural, fordemaldehyde, and other compounds, which has a negative anthropogenic impact on the environment. Indirectly, it is possible to evaluate the patterns of this effect by simulating a change in the moisture content of wood depending on the duration of drying. In this paper, drying is consi- dered in combination with subsequent impregnation of wood and, accordingly, variants of mathematical models of drying and impreg- nation processes are proposed. Using the models, it is shown if the relative humidity of the wood after pre-drying is in the range from 5 to 40%, then the function of the impregnation rate has an extremum. Quantitative estimates were obtained, confirming that the intensity