Теория испарения свободной влаги внутри древесины и исследование сушки древесины с помощью электронагревательных трубок из углеродного волокна

В соответствии с тем, как вода соединяется с материалами, наука о сушке делит материалы на три категории. Первая категория - это капиллярно-пористые тела, в которых изменение размеров при изменении влажности минимально или вообще отсутствует, например, кокс, древесный уголь, почва и гравий. Вторая категория - коллоиды, в которых при изменении влажности изменяется как размер, так и объем, например желатин. Третья категория - капиллярно-пористые коллоиды, которые встречаются чаще всего и проявляют характеристики обеих предыдущих категорий. Многие предметы, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, такие как дерево, кожа, зерно, продукты питания и лекарственные травы, относятся к этой категории.

При сушке древесина риньяна склонна к образованию морщин. В конце 1950-х годов исследователи полагали, что это вызвано сушильным стрессом, когда поверхностная усадка превышает внутреннюю на начальных этапах сушки, что приводит к напряжению внутри древесины, вызывающему морщинистость конечного продукта. Однако дальнейшие исследования показали, что морщинистость возникает не из-за макроскопического напряжения при сушке, а из-за микроскопического капиллярного натяжения. Морщинистость возникает, когда капиллярное напряжение превышает предел прочности при поперечном сжатии. Например, предел прочности на сжатие определенной породы древесины в зеленом состоянии (во влажном состоянии) составляет 3,59 МПа. Морщинистость может возникнуть, если радиус пор составляет менее 0,04 мкм. Поэтому понимание внезапного появления капиллярного напряжения внутри древесины из-за изгнания большого количества капиллярной воды во время сушки имеет первостепенное значение.

Модель испарения свободной влаги внутри древесины довольно утомительна, поэтому я не буду углубляться в нее. Вместо этого давайте обсудим механизм образования морщин при сушке древесины. Для удаления свободной влаги изнутри древесины на начальных этапах сушки необходимо использовать низкие температуры. Это объясняет, почему мы обычно даем древесине высохнуть на воздухе до определенной степени, прежде чем поместить ее в сушильные печи. Влажную древесину не следует сразу помещать в сушильные печи, так как это может привести к растрескиванию и деформации, что приведет к потерям. Причина растрескивания и деформации заключается в том, что дренаж из крупных капилляров происходит быстрее при высоких температурах, что приводит к внезапному капиллярному напряжению внутри волокон древесины, превышающему прочность на поперечное сжатие, в результате чего происходит видимая деформация и растрескивание древесины.

Согласно теории, согласно которой капиллярное натяжение вызывает сморщивание древесины, может ли замена воды внутри древесины жидкостями с более низким поверхностным натяжением уменьшить сморщивание древесины во время сушки? Исследователи попытались заменить воду внутри древесины метанолом и этанолом, которые имеют более низкое поверхностное натяжение, и заметили значительное улучшение явления сморщивания во время сушки. Однако такой подход экономически нецелесообразен для ежедневного производства. Тем не менее, результаты этого исследования подтверждают, что морщинистость древесины действительно вызвана капиллярным натяжением внутри древесины, и обеспечивают теоретическую основу для последующих исследований.

Экспериментальная проверка выявила следующую картину миграции влаги внутри древесины:

1. Свободная вода на поверхности древесины и вода внутри клеток полностью испаряются.
2. Свободная вода во внутренних клетках мигрирует к поверхности по капиллярам.
3. Вода, прилипшая к поверхности, т.е. вода в порах, также испаряется, снижая поверхностную влажность ниже точки насыщения волокна.
4. Влажность внутри древесины выше во внутренних слоях, чем на поверхности, что создает градиент содержания влаги изнутри наружу.
5. Из-за градиента влажности влага внутри древесины мигрирует из областей с более высоким содержанием влаги в области с более низким.

Компания GlobalQT занимается производством электрических нагревательных трубок из углеродного волокна и проведением исследований. Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетите наш Веб-сайт или свяжитесь с нами по электронной почте по адресу contact@globalquartztube.com.