Гидротермическая обработки и защита древесины

Индивидуальное задание № 1. Изменение параметров агента обработки при начальном прогреве пиломатериалов и установлении первой ступени сушки

Цель работы: изучить как изменяется температура агента сушки (t_с и t_м) во времени при начальном прогреве и при переходе на первую ступень сушки.

Прежде чем приступить к выполнению данной работы, необходимо дать характеристику камеры и загружаемого в нее материала:

− тип камеры;

− количество штабелей;

− размеры штабеля, м: ширина, высота, длина;

− калориферы: тип, количество, поверхность нагрева, м²;

− вентиляторы: тип, номер, количество, мощность, кВт;

− загружаемый материал: порода; характер обреза; толщина, ширина, длина, мм; объем, м³; начальная влажность Wн, %; температура t₀, °С.

Температура пиломатериалов принимается равной температуре среды, в которой хранились пиломатериалы.

В зависимости от породы, толщины пиломатериалов, марки камеры выбирают режим сушки по ГОСТ.

Таблица 1 – Режим сушки

Средняя влажность, %	Параметры агента сушки
t	Dt	j
Wн – 35
35 – 25
25 – Wк

Режим начального прогрева: t_н.пр, t_м, j.

Выполнение работы - операторами предприятия.

Пиломатериалы уложены в штабель. Выпилены секции для определения влажности. Контрольный образец находится в штабеле. Штабель закатывают в камеру, закрывают дверь. Включают вентиляторы, закрывают приточно-вытяжные каналы и открывают увлажнительные трубы.

До загрузки камеры и сразу после пуска камеры фиксируют параметры агента обработки. Затем каждые 0,5 ч записывают t и Dt в табл. 2.

Таблица 2 – Результаты изменения температуры агента обработки при начальном прогреве пиломатериалов

Дата, время	Фактические значения параметров агента	Давление пара, МПа
tс	tм	Dt	j
21.05.20__ г.
10.00
10.30
11.00
и т.д.

По полученным данным табл. 2 строят графики изменения температуры (t_с и t_м) во времени. На оси абсцисс откладывают время, на оси ординат - температуру среды и температуру смоченного термометра.

По построенным графикам судят о времени установления требуемого режима и времени прогрева материала при установившейся температуре.

Определяют расход пара на данную операцию. С этой целью измеряют диаметр отверстий на увлажнительных трубах и определяют их количество. Скорость истечения пара ориентировочно можно принять 60 м/с.

Объем пара, м³/с, выходящего через отверстия:

,

где d - диаметр отверстий, м; n – количество отверстий, шт.; V - скорость истечения пара, м/с.

Расход пара, кг/c

,

где r – плотность пара, кг/м³.

Расход пара за час, кг/ч.

,

Расход пара на начальный прогрев, кг:

,

где t – время начального прогрева, ч.

Расход пара на начальный прогрев 1м³ пиломатериала, кг/м³

,

где Е_к – вместимость камеры, м³.

Расход теплоты на начальный прогрев:

q_пр= q_н.пр×(i_n - i_k), кДж/м³,

где i_n, i_k – энтальпия сухого насыщенного пара при данном давлении, энтальпия кипящей воды, кДж/кг [2].

Общий расход теплоты при начальном прогреве:

Q_пр = q_пр×E_к / (3600×t), кВт.

Полученные данные сравнивают с расчетными:

q_пр.р = r×с×t_пр ,

где r - базисная плотность, кг/м³; с - удельная теплоемкость [2]; t_пр - температура прогрева, ⁰С (табл. 1).

Q_пр.р = q_пр.р×E_к / (3600×t), кВт.

Выводы, предложения.

Индивидуальное задание № 2. Построение кривой сушки.

Цель работы: построение кривой сушки.

Краткая характеристика камеры:

− тип;

− количество штабелей в камере;

− размеры штабеля, м: ширина, высота, длина;

− калориферы: тип, количество, поверхность нагрева, м2;

− вентиляторы: тип, номер, количество, мощность, кВт;

− загружаемый материал: порода; характер обреза; толщина, ширина, длина, мм; объем, м³; начальная влажность W_н, %.

Для нестандартных камер следует показать схему циркуляции воздуха.

Таблица 1 – Режим сушки (нормативный)

Влажность W, %

t

Dt

Время t, ч

Так как фактические значения температуры и психометрической разности не постоянны, в графах записывают граничные значения параметров (t, Dt), соответствующих данной ступени сушки.

По данным табл. 2 строят кривую сушки. На оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат - текущую влажность W_т. На этом же рисунке наносят температурные кривые. С этой целью рядом с осью W_т проводят ось, на которой нанесена температура t_c и t_м, а далее изображают изменения температуры во времени.

Таблица 2 – Технологический процесс сушки пиломатериалов (заготовок) по данным журналам сушки или карт сушки

Операции	t, 0С	Dt, 0С	Влажность Wт, %	Время t, ч
Начальный прогрев 1 ступень Определение влажности 2 ступень Определение влажности 3 ступень Определение влажности КВТО Охлаждение

Проводят анализ полученных зависимостей, проведения технологических операций (по картам сушки).

Пользуясь графиком, определяют продолжительность сушки и сравнивают результат с табличным методом определения.

Выводы, предложения, замечания.

Индивидуальное задание № 3. Проведение сушки пиломатериалов.

Данное задание выполняет группа студентов в количестве 6-7 человек (практически дублируют работу оператора).

Цель работы: Проведение сушки пиломатериала. Установление категории качества сушки.

Характеристика камеры и загружаемого в нее материала:

− тип камеры;

− количество штабелей;

− размеры штабеля, м: ширина, высота, длина;

− калориферы: тип, количество, поверхность нагрева, м²;

− вентиляторы: тип, номер, количество, мощность, кВт;

− загружаемый материал: порода; характер обреза; толщина, ширина, длина, мм; объем, м³; начальная влажность W_н, %.

Таблица 1 – Режим сушки

W, %

t

Dt

j

Во время формирования пакета (штабеля) рабочими студенты отмечают мелком трещины на досках. Вместе с оператором готовят секции влажности и контрольный образец. Контрольный образец закладывают в штабель. Определяют начальную влажность. Описывают последовательность операций сушки и управления процессом. Заполняют форму. Каждый час записывают показания приборов.

Готовый штабель закатывают в камеру. Закрывают камеру, включают вентилятор. Записывают значения t и Dt до загрузки и сразу после загрузки штабеля в камеру и затем каждый час заполняют табл. 2.

Таблица 2 – Карта сушки

Дата, время	Операции	Параметры агента сушки	Влажность, %
t	Dt	j
20.06.20__ 12.00 13.00 и т.д.	Начальный прогрев и т.д.

Переход с одной ступени сушки на другую осуществляют по значению текущей влажности, которую определяют с помощью контрольного образца. По окончании процесса сушки выполняют анализ по результатам табл. 1, строят кривые изменения температуры агента сушки t_с и t_м (Dt), влажности пиломатериалов во времени. На оси абсцисс откладывают время, на оси ординат - t_с, t_м, W. Фактические значения параметров агента сушки сравнивают с режимными. После окончания сушки штабель выкатывают из камеры. Все доски визуально обследуют на наличие трещин, появившихся в процессе сушки. Результаты записывают в табл. 3.

Таблица 3 – Результаты визуального осмотра пиломатериалов

Дефекты	Количество досок, шт.	Процент досок с наличием трещин kт
Трещины длиной до 10 см Трещины длиной до 50 см Трещины длиной более 50 см

Определяют процент досок, имеющих трещины:

; ; ,

где n_тI, n_тII, n_тIII - количество досок, имеющих трещины соответственно до 10 см, до 50 см, более 50 см, шт.; n - общее количество досок, шт.

Показатели качества.

1. Средняя влажность пиломатериалов. С помощью влагомера определяют влажность досок в разных зонах штабеля (рис. 1).

Рис. 1. Расположение досок в штабеле, по которым определяется влажность

В каждой доске делают два замера и определяют среднее значение влажности каждой доски. Определяют среднюю влажность пиломатериалов штабеля

,

где W_i - влажность i-ой доски, %.

2. Отклонение влажности отдельных досок от средней влажности. Определяют среднеквадратическое отклонение;

,

Отклонение влажности отдельных досок от средней принимают в соответствии с нормативами равным 2s.

3. Перепад влажности по толщине пиломатериалов и условный показатель остаточных напряжений определяют по [3]. Секции можно вырезать из контрольного образца.

Полученные значения показателей качества сравнивают с нормативными [3, с. 198]. И если показатели, полученные опытным путем, меньше или равны нормативным, например, II категории качества, то считают, что материал высушен в соответствии со II категорией качества. Результаты оформляют в виде табл. 3.

Таблица 3 – Результаты определения показателей качества

Показатели качества

Фактические значения

Нормативные значения

Отклонения

Выводы, предложения.

Индивидуальное задание № 4. Определение времени разгрузки и загрузки сушильной камеры

От времени, затрачиваемого на загрузку и разгрузку сушильной камеры, зависит ее производительность, расход энергии.

Производительность камеры, м³/год:

,

где Е_к - вместимость камеры, м3; t_об.к = t_с + t_з.р - время оборота камеры, сут; t_с - продолжительность сушки, сут; определяют t_с, пользуясь журналом сушки или теоретически (табличным способом); t_з.р - время на загрузку и разгрузку камеры, сут, определяют путем хронометража.

Разбивают операции разгрузки-загрузки камеры на приемы и определяют продолжительность каждого приема с помощью часов (секундомера). Результаты оформляют в виде таблицы. Затем время, затрачиваемое на операции загрузки и разгрузки камеры, суммируют.

Таблица 1 – Хронометраж операций

Наименование операций	Текущее время, мин	Продолжительность приемов, мин (с)
Установить траверсную тележку Закрепить крюк на тележку Переместить штабель на траверсную тележку Переместить траверсную тележку к месту выдержки Разгрузить траверсную тележку и т.д.

Анализируют данные табл. 1 и возможность исключения некоторых приемов операций и, тем самым, определяют возможность повышения производительности сушильной камеры (снижения время разгрузки и загрузки).

Далее определяют производительность сушильной камеры фактическую (по картам сушки) и теоретическую (табличным способом).

Выводы, предложения.

Индивидуальное задание № 5. Определение коэффициента использования рабочей смены траверсной тележки и ее производительности

В течение смены ведут учет работы траверсной тележки. Для выполнения данной работы необходимо иметь часы с секундной стрелкой. Выполняемые траверсной тележкой операции делят на приемы и определяют их продолжительность. Результаты опытов заносят в табл. 1.

Таблица 1 – Результаты опытов по определению загрузки траверсной тележки

Наименование операций	Текущее время	Продолжительность, мин
1. Сход тягового троса с барабана лебедки 2. Обвод троса вокруг блока и зацепление троса за подштабельную тележку 3. Закатка штабеля на тележку и т.д.

На планировке сушильного цеха изображают (стрелками) маршруты траверсной тележки в течение смены. Строят график работы траверсной тележки. На оси в масштабе откладывают время (смена) и отмечают на этой оси отрезки работы тележки.

Коэффициент использования рабочего времени траверсной тележки

k_ф = åt / Т,

где åt - суммарное время работы тележки; определяют по таблице и графику; Т - время смены.

Рассчитывают производительность траверсной тележки, м³/ см

,

где Т - время работы траверсной тележки, ч; Е_ш - вместимость штабеля, м³; k - коэффициент использования рабочего дня; t_ц - продолжительность одного транспортного цикла траверсной тележки, ч;

t_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₆ + t₇ + t₈ + t₉ ,

где t₁ – продолжительность холостого хода тележки, ч;

t₁ = l / V_т;

где l - путь холостого хода тележки, м; V_т - скорость передвижения тележки, м/мин (принимают по технической характеристике тележки, для ЭТ2-6,5М V_т = 21,66 м/мин); t₂ - время схода тягового троса с барабана лебедки, мин; при скорости передвижения троса V_тр = 7,92 м/мин для ЭТ2-6,5М и его длине для захвата подштабельной тележки, стоящей в конце рельсового пути (см. планировку), порядка 15 м;

t₂ = l / V_тр = 15 / 7,92 = 1,9 мин,

t₅ - производительность рабочего хода траверсной тележки до наиболее удаленной камеры l5;

t₅ = l₅ / V_т;

t₆ - время на разматывание троса лебедки перед закаткой штабеля в камеру;

t₆ = l₆ / V_тр;

t₇ - время, необходимое для обвода троса вокруг направляющего блока и зацепления крюка за подштабельную тележку, принимается равным 0,5 мин;

t₈ - время закатки штабеля в камеру, мин;

t₈ = l₈ / V_тр;

t₉ - время на наматывание оставшейся части троса на барабан лебедки, мин;

t₉ = l₉ / V_тр.

Продолжительность транспортного цикла, мин

,

Поскольку перед загрузкой штабеля в камеру из нее надо выкатить стоящие в ней штабели, продолжительность t_ц надо удвоить.

Определяют фактическую и расчетную производительность траверсной тележки, м³/см

,; ,

где k_ф, k_р - фактический и расчетный коэффициенты использования рабочего дня, kр » 0,85.

Индивидуальное задание 6. Установление отклонений толщины досок, диапазона изменения толщины досок

Цель работы: установление среднего значения толщины пиломатериалов (до и после сушки) и диапазона изменения толщины.

Изменение толщины пиломатериалов производят с помощью штангенциркуля. Точность измерения - 0,1 мм. Замеры толщины каждой доски осуществляют в трех точках. Количество досок в выборке - 70-100 шт. Результаты замеров оформляют в виде табл. 1.

Таблица 1 – Результаты замеров толщины досок

Номер доски	Толщина, мм	Среднее значение
y1	у2	у3

Методами математической статистики (с помощью ЭВМ или в ручную) обрабатывают результаты табл. 1 и заносят в табл. 2.

Таблица 2 – Результаты статистической обработки

Характеристика досок: порода - …., вид обработки – .…

Показатели	Количество досок n, шт.	Среднее значение выборки	Статистические характеристики
S, мм	V, %	m	P, %
Толщина досок до сушки Толщина досок после сушки

Выборочное среднее

= (у1 + у2 + у3 + … + уn) / n.

Среднее квадратическое отклонение

Коэффициент вариации

, %.

Средняя квадратическая ошибка среднего значения

m =S / Ön .

Показатель точности среднего значения

P = (m / )×100 = V / Ön, %.

Выводы.

Оборудование отрасли.

Индивидуальное задание по этому разделу (тип и марка оборудования подлежащего изучению) выдается студентам при посещении предприятия руководителем практики от университета. Если посещение предприятия руководителем не планируется, то выбор оборудования производится студентом самостоятельно.

После получения задания, студент изучает и описывает заданное оборудование в следующий последовательности.

1. Составить паспорт станка.

2. Описать работу станка.

В описании приводятся:

- функциональная и кинематическая схемы станка;

- организация рабочего места у станка (станочник, помощник);

- схемы загрузочных и вытяжных устройств;

- темплет станка в масштабе 1:100.

3. Определить:

а) Для оборудования проходного типа - фактическая установленную скорость подачи (наблюдение не менее 10 деталей). Сравните, ее с возможной по технической характеристика и выявить факторы, оказывающие влияние на выбор скорости подачи.

б) Для оборудования позиционного типа – хронометрируется цикловое время обработки одной детали по операциям. Например:

- время на подготовку детали к процессу резания;

- время процесса обработки детали;

- время на удаление детали от станка и т.д.

Хронометраж проводится наблюдением за работой станка в течении 3-х смен.

в) Прохронометрировать коэффициенты использования рабочего времени смены и машинного времени станка.

г) Зафиксировать размеры обрабатываемых материалов и установить их максимальные и минимальные значения.

д) Определять часовую, сменную и годовую производительность станков.

4. Привести в масштабе схемы дереворежущего инструмента для оборудования, указанного в задании.

В схемах указывается:

- параметры инструмента (например для рамных пил – длина, ширина и толщина пилы);

- число резцов и высота зуба;

- уширение плющения или развод на сторону; •

- углы резаний (задний, передний, заострения, резания);

- расход инструмента на станке (шт/год);

- время работы между переточками;

- процент аварийного выхода из строя;

- ГОСТ на инструмент.