Модели влагопереноса внутри древесины

Свойства древесины и ее взаимодействие с водой определяются химическим составом древесного вещества, тонкой структурой клеточных стенок, строением и пространственным расположением отдельных анатомических элементов, из которых построена древесина, и их совокупностей, а также связью между ними [1–4].
Ряд ученых (П.Н. Одинцов, П.П. Эриньш [5], Н.Н. Федякин, Б.С. Чудинов [6], A.J. Stamm, W.E. Smith [7] и др.) являются сторонниками коллоидной природы влажных клеточных стенок древесины и при этом считают, что основным носителем сорбционных свойств древесины является система так называемых «непостоянных» капилляров клеточных стенок, обладающая во много раз большей удельной поверхностью, чем постоянные капилляры.
При увлажнении их размеры увеличиваются, приобретая максимальную величину при влажности вблизи предела насыщения клеточных стенок. При десорбции воды непостоянные капилляры в клеточных стенках не опустошаются, а постепенно суживаются до их полного исчезновения в абсолютно сухом состоянии.
При анализе процессов взаимодействия древесины с водой Б.С. Чудинов [6] предложил ряд моделей пористой структуры древесины с постоянными капиллярами различной формы сечения. Однако моделей клеточной стенки с учетом ее коллоидной природы предложено не было. Следовательно, необходимость разработки такой модели очевидна.
В основу модели коллоидной ка­пил­лярно-пористой структуры древесины положены следующие принципы:
1. Свободная влага располагается в системе макрокапилляров, а связанная — в системе непостоянных микрокапилляров.
2. Система макрокапилляров древесины моделируется следующими анатомическими элементами:
? хвойные породы — ранние и поздние трахеиды;
? лиственные породы — сосуды (с учетом сердцевинных лучей) и древесные волокна.
3. Система непостоянных микрокапилляров представляет собой совокупность отверстий цилиндрической формы в клеточных стенках древесины, радиус которых функционально зависит от влажности древесины в гигроскопической области:
rk = –8,2.10–6W4 + 5,537.10–4W3 –
– 0,013W2 + 0,159W, нм (1)
где W — влажность древесины, %.
4. К допущениям при моделировании относится то, что пористость клеточной стенки непропорциональна базовой плотности древесины.


Рис. 1.
Физическая модель распределения жидкой фазы в древесном капилляре


Рис. 2. Зависимость нормированного коэффициента влагопроводности от влажности древесины:
1 — лиственница; 2 — дуб; 3 — береза; 4 — сосна


Рис. 3. Зависимость критерия фазового превращения от влажности древесины:
1 — дуб; 2 — береза; 3 — лиственница; 4 — сосна
а — данные W. Wissmann [9]; б — данные В.В. Сергеева [11];
в — данные А.В. Лыкова и Ю.А. Михайлова [12]

Результатами расчета является определение следующих параметров модели для четырех пород древесины (сосна, лиственница, береза, дуб):
? внутренняя поверхность (для систем макро- и микрокапилляров);
? объем капилляров (для каждой из систем и суммарный);
? пористость;
? максимальная влажность.
Анализ расчетных параметров моделей позволяет сделать следующие выводы:
1. Структура моделей позволяет охватывать широкий диапазон влажности древесины, от 5 до 120–160%.
2. Пористость древесины на моделях на 7–11 % меньше, чем по различным экспериментальным данным, приводимым в литературе [1–4], однако это не снижает достоверность моделирования.
3. Модели пригодны для аналитического определения параметров массопереноса для древесины различных пород.1 2 3 Следующая

Журнал ОКНА. ДВЕРИ. ВИТРАЖИ




Смотрите также


Copyright © 2010-2018 remondom.ru. Контакты: info@remondom.ru При использовании веб-сайта Справочник строителя, гиперссылка на источник обязательна.