Teoria evaporării umezelii libere în interiorul lemnului și cercetarea privind uscarea lemnului cu tuburi de încălzire electrică din fibră de carbon

În funcție de modul în care apa se combină cu materialele, știința uscării împarte materialele în trei categorii. Prima categorie este reprezentată de corpurile capilare-poroase, în care modificările dimensionale sunt minime sau inexistente atunci când umiditatea se modifică, cum ar fi cocsul, cărbunele, pământul și pietrișul. A doua categorie este cea a coloizilor, în care atât dimensiunea, cât și volumul se modifică în funcție de conținutul de umiditate, cum ar fi gelatina. A treia categorie este reprezentată de coloizii cu porozitate capilară, care sunt mai obișnuiți și prezintă caracteristici ale ambelor categorii anterioare. Multe obiecte pe care le întâlnim zilnic, precum lemnul, pielea, cerealele, alimentele și plantele medicinale, fac parte din această categorie.

La uscarea lemnului Rignan, acesta este predispus la încrețire. La sfârșitul anilor 1950, cercetătorii credeau că acest lucru era cauzat de stresul de uscare, în cazul în care contracția superficială era mai mare decât contracția internă în stadiile inițiale de uscare, rezultând o tensiune în interiorul lemnului care provoca încrețirea produsului final. Cu toate acestea, cercetările ulterioare au arătat că încrețirea nu este cauzată de stresul macroscopic de uscare, ci mai degrabă de tensiunea capilară microscopică. Ridurile apar atunci când tensiunea capilară depășește rezistența la compresiune transversală. De exemplu, limita rezistenței la compresiune a unei anumite specii de lemn în stare verde (stare umedă) este de 3,59 MPa. Ridurile pot apărea dacă raza porilor este mai mică de 0,04 μm. Prin urmare, înțelegerea apariției bruște a tensiunii capilare în interiorul lemnului datorită expulzării apei capilare mari în timpul uscării este extrem de importantă.

Modelul de evaporare a umidității libere din interiorul lemnului este destul de plictisitor, așa că nu îl voi aborda aici. În schimb, să discutăm mecanismul de încrețire în timpul uscării lemnului. În timpul expulzării umidității libere din interiorul lemnului, este necesar să se utilizeze temperaturi scăzute în etapele inițiale de uscare. Acest lucru explică de ce, în general, lăsăm lemnul să se usuce la aer în mod natural până la un anumit punct înainte de a-l introduce în cuptoarele de uscare. Lemnul umed nu trebuie introdus direct în cuptoarele de uscare, deoarece poate duce la crăpare și deformare, ceea ce poate duce la pierderi. Motivul fisurării și al deformării este că drenajul din capilarele mari are loc mai rapid la temperaturi ridicate, ceea ce duce la o tensiune capilară bruscă în interiorul fibrelor de lemn care depășește rezistența la compresiune transversală, ceea ce duce la deformarea și fisurarea vizibilă a lemnului.

Conform teoriei conform căreia tensiunea capilară cauzează încrețirea lemnului, înlocuirea apei din lemn cu lichide cu tensiune superficială mai scăzută ar putea reduce încrețirea lemnului în timpul uscării? Cercetătorii au încercat să înlocuiască apa din lemn cu metanol și etanol, care au tensiuni superficiale mai mici, și au observat o îmbunătățire semnificativă a fenomenului de încrețire în timpul uscării. Totuși, această abordare este nepractică din punct de vedere economic pentru producția zilnică. Cu toate acestea, acest rezultat al cercetării confirmă faptul că încrețirea lemnului este într-adevăr cauzată de tensiunea capilară din interiorul lemnului, oferind o bază teoretică pentru eforturile de cercetare ulterioare.

Verificarea experimentală relevă următorul model de migrare a umidității în interiorul lemnului:

1. Apa liberă de pe suprafața lemnului și apa din interiorul celulelor se evaporă complet.
2. Apa liberă din celulele interne migrează spre suprafață de-a lungul capilarelor.
3. Apa aderentă de la suprafață, adică apa din pori, se evaporă și ea, reducând umiditatea de la suprafață sub punctul de saturație al fibrelor.
4. Umiditatea din interiorul lemnului este mai mare în straturile interioare decât la suprafață, creând un gradient al conținutului de umiditate de la interior la exterior.
5. Datorită gradientului conținutului de umiditate, umiditatea din interiorul lemnului migrează din zonele cu conținut de umiditate mai ridicat în cele cu conținut de umiditate mai scăzut.

GlobalQT este dedicat producției de tuburi de încălzire electrică din fibră de carbon și efectuării de cercetări. Pentru mai multe detalii, vă rugăm să vizitați site-ul nostru site-ul web sau contactați-ne prin e-mail la contact@globalquartztube.com.