Systems. Methods. Technologies 2 (42) 2019

Системы Методы Технологии. Г.Н. Колесников и др. Моделирование пропитки … 2019 № 2 (42) с. 73-79 77 Рис. 3. Увеличение массы образца в зависимости от продол- жительности пропитки Рис. 4. Изменение влажности древесины в зависимости от продолжительности пропитки t и начальной относительной влажности C b 0 Рис. 3 и 4 показывают, что скорость пропитки уменьшается с увеличением продолжительности про- питки. Количественную характеристику скорости про- питки ( impregnation ) V i определим как производную от C bi 2 по времени: V i = dC bi 2 / dt. После преобразований с учетом принятых выше обозначений получим: V i =0,8(( w 1 /τ 1 ) A 1 (1 – A 1 ) + ( w 2 /τ 2 ) A 2 (1 – A 2 )), где A 1 = exp Ө 1 /(0,8/ C b 0 + exp Ө 1 – 1), A 2 = exp Ө 2 /(0,8/ C b 0 + exp (Ө 2 ) –1). Результаты вычислений по данной формуле пред- ставлены в графической форме на рис. 4 (в процентном выражении). Результаты исследования. Результаты математи- ческого моделирования (рис. 1–5) и экспериментов (рис. 3) позволили получить количественные оценки, которые дополняют известные представления о том, что процессы сушки и пропитки древесины включают в себя быструю и медленную стадии. Отмеченные осо- бенности и количественные оценки целесообразно принимать во внимание при разработке и совершенст- вовании технологий пропитки древесины с предвари- тельной конвективной сушкой. Обосновывая эту рекомендацию, отметим следующее. Рис. 5. Изменение скорости пропитки V i в зависимости от времени t и начальной относительной влажности C b 0 После завершения сушки древесина интенсивно по- глощает влагу из окружающей среды до установления равновесной влажности (рис. 3, 4); скорость поглоще- ния влаги быстро уменьшается (рис. 4). Отсюда следу- ет, что эффективность рассматриваемого способа про- питки будет больше, если уменьшить интервал време- ни между предварительной конвективной сушкой и последующей пропиткой. Этот эффект целесообразно использовать для уменьшения затрат энергии и време- ни на пропитку. При этом предварительная сушка мо- жет быть неполной. Таким образом, разработанные математические модели пропитки древесины и сушки древесины могут быть использованы как дополнитель- ный инструмент совершенствования рассматриваемой технологии. Экспериментальное подтверждение данной реко- мендации приведено в указанной выше работе [16]. Были выполнены эксперименты по пропитке образцов из древесины осины после предварительной неполной конвективной сушки. В качестве пропиточной жидко- сти был использован антипирен Medera 200 Cherry с антисептическими свойствами. По результатам экспе- риментов установлено, что для повышения эффектив- ности пропитки следует предварительно выполнять неполную сушку при температуре 100 °C с потерей от 10 до 20 % влаги и последующей пропиткой способом погружения. Важно подчеркнуть, что интервал време- ни между завершением неполной сушки и началом пропитки должен быть минимизирован с учетом тех- нологических ограничений и особенностей сущест- вующего или модернизируемого оборудования. Адекватность полученных результатов подтвержда- ется их согласованностью с известными по литературе данными [18; 19] и результатами испытаний [16; 17] осиновых и сосновых образцов. Ограничения на область применения предложенных моделей сушки и пропитки обусловлены различием свойств древесины ядровых (например, сосна) и безъ- ядровых (например, осина) пород [17; 20]. Результаты моделирования (рис. 1–5) согласуются с эксперимен- тальными данными для образцов из древесины осины и