с горячей гидрофобной (т. е. водоотталкивающей) жидкостью, например петролатумом;

твердыми телами при контакте древесины с горячей металлической поверхностью;

лучистой теплотой, направленной к древесине от специальных панелей-излучателей;

электрическим током, пропускаемым через влажную древесину и нагревающим ее;

электромагнитным полем высокой частоты, пронизывающим и нагревающим влажную древесину. Все эти физические воздействия имеют опытное значение.

Известный интерес представляют опытные методы обезвоживания древесины без превращения ее влаги в пар, т. е. без затраты тепла на парообразование:

центрифугирование при больших частотах вращения образца древесины, когда ось его вращения проходит посредине его длины;

частично от воздействия высокочастотного электромагнитного поля;

воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока (явление электроомоса), а также выдавливание воды (например, при лущении шпона).

Влага свободная и гигроскопическая. Основным свойством высушиваемой древесины является ее гигроскопичность — способность в полусухом состоянии увлажняться во влажном воздухе, поглощая из него влагу, и отдавать влагу в сухой воздух, т. е. дополнительно высыхать. Таким свойством обладают многие вещества, например поваренная соль, в открытом виде набухающая во влажную погоду, сухие растения, хлебные сухари, высушенные овощи, фрукты, недубленая кожа и т. п., находящиеся в гигроскопическом (полусухом) состоянии.

Влагу в древесине различают свободную (влага выше 30%), находящуюся в полостях клеток и в капиллярах, испаряющуюся при сушке в первую очередь, и влагу гигроскопическую или связанную (молекулярными силами). Связанная влага находится в стенках клеток, между мицеллами, т. е. невидимыми в микроскоп молекулярными цепочками.

Количество гигроскопической влаги в древесине при ее сушке составляет от 30% до нуля влажности. Граничное значение (30%) между этими разными видами влаги называется пределом гигроскопичности и обозначается wпг При нагревании древесины величина шпг заметно снижается (до 20% при 100 ° С), т. е. часть гигроскопической влаги превращается в свободну. Наоборот, при охлаждении нагретой влажной древесины количество гигроскопической влаги увеличивается до 30 % за счет свободной.

Дополнительная, дифференциальная, теплота набухания. Для испарения 1 кг связанной влаги требуется затратить тепла больше, чем для испарения 1 кг свободной влаги (воды). Теплота, необходимая для отрыва молекул влаги от вещества древесины, возрастает с уменьшением влажности по логарифмической зависимости. При температуре 50 ° С теплота набухания (на 1 кг влаги) в зависимости от влажности следующая.

Испарение влаги воздухом может происходить и без его подогрева, что относится к атмосферной сушке (3, а). Здесь нагретый солнцем атмосферный воздух омывает поверхность влажного, более холодного, материала, отдает ему часть тепла и отбирает пар, охлаждаясь при этом и увлажняясь, а затем удаляясь от материала.

При подогреве воздуха калорифером (3, б) процесс сушки материала аналогичен показанному на 3, а, но более интенсивен. При высушивании пиломатериалов отработанный увлажненный воздух (справа на 3, б) в основной своей массе возвращается (рециркулирует) для повторного использования. Без такой рециркуляции, т. е. при обдувании материалов нагретым воздухом, древесина будет растрескиваться, а процесс сушки замедлится.

На 3, в показана принципиальная схема аналогичного процесса сушки, но с заменой калорифера топкой, подающей тепло в виде горячих продуктов сгорания. Установка может действовать и без рециркуляции — при сушке древесных частиц, когда нет опасности растрескивания материала.

Одна из причин, обусловливающих выделение пара из средних зон нагреваемого влажного пиломатериала наружу, заключается в том, что при обычной температуре сушки (50... 100 ° С) объем пара примерно в 1,2... 1,7 тыс. раз больше объема испарившейся воды, в таком объеме пар устремляется из древесины в окружающий воздух и уносится от материала. Следовательно, для сушки необходимо с воздухом подводить тепло и уносить парообразную влагу, т. е. осуществлять циркуляцию воздуха по материалу.

Давление пара

Температура пара, ° С

Плотность пара, кг/м3

Объем пара, м3/кг

Энтальпия пара

МПа

Бар (105 Па)

кДж/кг

ккал/кг

0,001

0,01

6,9

0,0077

129,9

2514

600,4

0,002

0,02

17,5

0,0149

66,97

2533

605,1

0,005

0,05

32,9

0,0355

28,19

2561

611,7

0,01

0,1

45,8

0,0681

14,68

2584

617,2

0,02

0,2

60,1

0,131

7,65

2609

623,3

0,05

0,5

81,3

0,309

3,24

2645

631,8

0,10

1,0

99,6

0,590

1,694

2675

639,0

0,12

1.2

104,8

0,700

1,429

2683

640,9

0,14

1.4

109,3

0,809

1,236

2690

642,5

0,16

1,6

113,3

0,916

1,091

2696

643,4

0,18

1,8

116,9

1,023

0,977

2702

645,5

0,20

2,0

120,2

1,129

0,885

2707

646,7

0,25

2,5

127,4

1,392

0,718

2717

649,1

0,30

3,0

133,5

1,651

0,606

2725

651,0

0,35

3,5

138,9

1,908

0,524

2732

652,7

0,40

4,0

143,6

2,163

0,462

2738

654,2

0,45

4,5

147,9

2,416

0,414

2744

655,5

0,50

5,0

151,8

2,669

0,375

2749

656,7

0,6

6,0

158,8

3,169

0,316

2757

658,7

0,7

7,0

165,0

3,666

0,273

2764

660,3

0,8

8,0

170,4

4,161

0,240

2769

661,5

0,9

9,0

175,3

4,654

0,215

2774

662,7

1,0

10,0

179,9

5,139

0,1946

2778

663,7

1,2

12,0

188,0

6,124

0,1633

2785

665,3

1,5

15,0

198,3

7,593

0,1317

2792

667,1

2,0

20,0

212,4

10,041

0,0996

2800

668,9

Пример. При температуре перегретого пара до испарения воды t= 114 ° С, а после испарения t2=108 ° С находим

т. е. для испарения 1 кг воды потребуется пропустить через штабель с влажным высушиваемым материалом 190 кг пара.

Рекомендуется перед выбиванием накрыть диван или кресло влажной простыней — желательно смоченной легким уксусным раствором, — тогда цвета на обивке станут более яркими. Особое внимание при чистке следует уделить швам, именно в этих местах обычно собирается больше всего пыли. Каждую неделю очищенную от пыли обивку протирают тряпочкой, смоченной в растворе универсального моющего порошка из расчета одна чайная ложка порошка на литр воды, а затем обивку вытирают сухой тканью.

Но самое неприятное, когда эту вычищенную яркую обивку заливают чаем, кофе, вином, а то и чем-нибудь совсем уж опасным для ткани. Разумеется, первое, что следует сделать, — это немедленно устранить жидкость с поверхности материала, не допуская ее растекания и впитывания в основу ткани или ворса. Ну а поскольку какое-нибудь пятно все равно останется, его придется устранять. Для удаления пятен с мебели, обитой шиниллом, велюром или другой тканью, следует сделать слабый раствор мыльной воды и приготовить мягкую щетку. Аккуратно смочите загрязненное место приготовленным раствором, но ни в коем случае не лейте много воды, достаточно просто намочить щетку и аккуратными движениями почистить нужное место. После чистки влажный участок лучше высушить и расчесать мягкой щеточкой, для того чтобы восстановить смятый ворс и избежать разводов.

Пятна, оставленные чаем и кофе, лучше всего выводить раствором уксуса и моющего средства. Жирные пятна выводят бензином, но непременно нужно следить, чтобы бензин не попал на деревянные детали. Жевательную резинку, прилипшую к мебельной обивке, можно легко очистить, приложив к ней кусок льда и подождав, пока она не затвердеет.

Что же касается старых засохших пятен, то ни в коем случае не пытайтесь соскрести их с мягкой поверхности, так как вы всего лишь испортите ткань. Такие пятна стоит сначала размочить, а потом удалить при помощи мягкой губки или щеточки.

Уход за кожаной мебелью, с одной стороны, проще, с другой — сложнее. Хотя кожа и является прочным и удивительно легким в обращении материалом, вред ей могут причинить высокая температура и воздействие прямого солнечного света, а также чистящие вещества, не предназначенные для ухода за кожей. При уходе за мебелью из натуральной кожи не рекомендуется использовать растворитель, ацетон, мыло или стиральный порошок. Ее лучше протирать влажной мягкой тканью, использовать крем для чистки кожи. Следует помнить, что пятна следует устранять немедленно и никогда не пользоваться феном для просушки намокшего участка.

Пятна на кожаной поверхности следует устранять мягкой влажной тканью, нельзя использовать спирт, ацетон или мыло — эти вещества не подходят для кожи кресла или дивана. Для сохранения отличного вида и блеска вашей мебели следует несколько раз в год обрабатывать ее покрытие специальным средством для чистки кожи.

Кожаную (и дерматиновую) мебель можно чистить для придания ей блеска точно так же, как и одежду из кожи, — мягкой тряпочкой, смоченной во взбитых яичных белках, после чего сухой и чистой фланелью натирать до блеска.

При нагревании трубки барометра, а следовательно, пара в ней до 100 ° С давление пара будет равно барометрическому, т. е. р н =р (2а), и вся ртуть будет выдавлена паром из трубки в чашечку (во время опытов, на поверхности ртути в трубке должны оставаться капли воды). Таким образом, барометр может быть использован как прибор для изучения свойств пара.

Общее давление гомогенной смеси двух (и более) различных газов выражается формулой Дальтона

т. е. общее давление газа р (в данном случае постоянное барометрическое давление P равно сумме парциальных (частичных) давлений воздуха и пара Pв и Pп : если увеличивается Pп , то уменьшается Pв , так как их сумма постоянная. Графически это показано на 2, в.

Примем начальное состояние воздуха с параметрами в точке А (7, а). При нагревании его состояние переместится в точку В по линии d = const вверх, т. е. повысится температура, а при охлаждении — в точку Н вниз. Несмотря на неизменное влагосодержание воздуха dA=dH и постоянное давление пара pA=const насыщенность пара в воздухе при нагревании уменьшится, а при охлаждении увеличится, поскольку в первом случае возрастает, а при охлаждении снижается влагоемкость. Таким образом, при нагревании воздух становится более сухим, а при охлаждении — более влажным (возрастает при неизменном d).

Если продолжить охлаждение воздуха, точка Н может перейти в точку Р, достигнув линии =1, т. е. приобрести состояние температуры точки росы (отсчет влево t p). При дальнейшем охлаждении этого воздуха произойдет конденсация из него влаги. Образовавшиеся из него капельки воды или останутся в воздухе, образуя туман (точка Е), или целиком выпадут из воздуха на находящуюся вблизи какую-либо более холодную поверхность; в последнем случае пар в воздухе останется сухим насыщенным, т. е. прозрачным (точка M), а процесс конденсации определится кривой РМ. Может произойти частичное выпадение росы на холодную поверхность и частично возникнуть туман (точка С).

Каждый может наблюдать образование тумана и росы в зимнее время в теплых помещениях на стеклах окон, вблизи которых охлаждаемый воздух опускается вниз. Вверху окна стекла чистые, несколько ниже они затуманены очень мелкими капельками росы, еще ниже капельки крупнее, а еще ниже, где воздух сильнее охлаждается, появляются тонкие ручейки текущей вниз воды. Воздух в помещении при этом обезвоживается — снижается d.

Если нагреть туман (точка Е) до достижения им состояния, обозначенного точкой Р, а затем и точкой А, получим начальное состояние воздуха А; следовательно, это процесс обратимый.

Испарение воды с поверхности материала. В начале сушки мокрого материала испаряется вода с открытой его поверхности. Происходит теплообмен между воздухом и материалом. Более нагретый воздух отдает часть тепла материалу и, следовательно, сам охлаждается, но одновременно получает от материала это же количество тепла (закон сохранения энергии) с паром, являющимся теплоносителем даже в ненагретом состоянии. При таком адиабатном тепло- и массообмене (с сохранением постоянства тепла) воздух увеличивает влагосодержание d, но понижает температуру t.

На Id-диаграмме процесс испарения влаги воздухом, характеризующимся точкой Т (7, б), отразится отрезком ТМ по линии постоянной энтальпии I=const (вниз — направо от точки Т), т.е. с увеличением влагосодержания dM>dT при понижении температуры t M<.tT. (В целях упрощения расчетов небольшое количество тепла с нагреваемой испаряемой водой обычно не учитывается.) Процесс конденсации влаги на влажном материале аналогичен, но противоположен по направлению. В этом заключается основное содержание термодинамики сушильного процесса.

Иллюстрацией физической сущности процесса испарения влаги может служить широко применяемый во многих областях техники прибор — психрометр (см. 2, 7, б), состоящий из двух термометров. При испарении воды с одного из его баллонов, покрытого мокрой марлей, он охлаждается и тем интенсивнее, чем суше испаряющий воду воздух и больше его скорость. Следовательно, степень его охлаждения, т. е.

В лесопильном производстве возникает опасность поражения древесины грибами в следующих случаях: при сплаве бревен в надводной части плотов, частично омываемых водой; после выкатки бревен из воды в теплое время года — в штабелях бревен; после распиловки бревен — в штабелях пиломатериалов; при транспортировке и последующем хранении. Поэтому после распиловки необходимо немедленное высушивание досок в весенне-летнее время. Перед сушкой их антисептируют кратковременным погружением для смачивания в раствор химиката.

В процессах деревообработки пропитке химикатами подвергают лишь те элементы изготавливаемой сухой пилопродукции, в частности деревянных домов, которые в последующих условиях эксплуатации могут увлажняться и, следовательно, подвергаться загниванию. Особая значимость защиты древесины в потоках мебельно-деревообрабатывающих производств заключается в предотвращении ее порчи до сушки.

при оценке качества сушки древесины по конечной ее влажности применительно к метеорологическим условиям последующей эксплуатации изделий;

при установлении расхода тепла на высушивание древесины с пониженной конечной влажностью, когда требуется значительный дополнительный расход тепла на отрыв молекул воды от достаточно сухой древесины;

при управлении сушильным процессом, в том числе на конечной его ступени;

при исследованиях усушки и усадки древесины;

при изучении проблемы снижения самой гигроскопичности древесины и в других процессах.

Изучение этого базисного параметра существенно для лесотехнолога так же, как и ознакомление с термодинамикой сушки (процессы на Id-диаграмме) и реологией сушки (развитие остаточных деформаций в высушиваемой древесине).

Пример. Отсчитано по сухому термометру 60 ° С, а по мокрому 50 ° С, т. е. t=10 °, требуется найти равновесную влажность. От цифры 60 (см. 18, а) на оси ординат перемещаются по горизонтали до кривой t—10 ° ( точка A), затем, опускаясь по вертикали вниз, находят на оси абсцисс искомую равновесную влажность древесины 9 %. На пунктирной линии, проходящей через точку A, одновременно находят = 0,6. Тот же результат будет получен для точки А на 18, б.

Расчетные формулы. При отсутствии диаграммы равновесную влажность цревесины в диапазонах ее влажностей 5... 25 % и температур 40... 80 ° С можно определить по приближенной формуле

где t— разность температур по психрометру.

Так, при разности температур по психрометру t=40-31=9 ° С по этой формуле будет wp=115/13=8,8 %.

Для условий атмосферной сушкн пиломатериала при температуре 15...25 ° С может быть использована приближенная формула

Например, при t=3 ° wp=90/6=15 %.

Для деталей домостроения, мебели, музыкальных инструментов и т. п. равновесная влажность древесины в готовых изделиях при комнатной температуре наступает лишь через несколько месяцев их эксплуатации. При этом в зимнее время воздух в жилых помещениях с центральным отоплением будет более сухим, поэтому равновесная влажность древесины будет ниже, чем в летнее время.

а — насыщенного; б- перегретого: в- вляжного; г — пасыщенного из водного раствора

В этих целях в колбу с боковым отростком наверху наливают чистую воду и нагревают. Для измерения температуры воды и пара в колбу через пробку вставляют два термометра, один из которых опущен в воду. Из колбы а при кипении воды через отросток будет вытекать насыщенный пар с температурой 98... 100 'С (в зависимости от барометрического давления атмосферного воздуха). В колбе б пар, проходящий через отросток, дополнительно подогревается электроспиралью; здесь из колбы будет вытекать перегретый пар. В колбе в отросток охлаждается, например, мокрой марлей, поэтому вытекающий пар будет влажным, т. е. с капельками воды (туман). В воду колбы г добавлена поваренная соль; здесь температура раствора будет при кипении повышенной, но температура пара останется такой же, как в колбе а (она зависит от давления пара в колбе). Таковы процессы превращения воды в пар (при t~100 ° С); они протекают на дне подогреваемых колб.

Источниками возникновения пара в сушильной технике может быть вода, испаряемая из высушиваемого материала; пар, поступающий по трубам из парового котла в сушильную установку и добавляемый к сушильному агенту (воздуху); пар из котла, нагревающий воздух в камере посредством отопительных калориферов; пар, возникающий при сушке топлива перед его сгоранием в результате испарения из него влаги в топочном пространстве, а также пар от сгорания водорода самого топ лива. Эти производственные виды пара характеризуются общими физическими свойствами и отличаются лишь по температуре и давлению.

Для измерения давления пара можно провести в лаборатории или даже мысленно следующие опыты. Если снизу в открытую трубку действующего ртутного барометра ввести пипеткой несколько капель воды, всплывающей кверху в торичеллиеву пустоту, ртуть в барометре опустится с уровня H1 до уровня H2 (2,а). Причина опускания ртути — образование в вакуумном пространстве барометра сухого насыщенного пара, давление которого равно Pн ; это давление пара действует во все стороны, в том числе и на поверхность ртути. Затем барометр можно перенести в более теплое помещение, в котором давление пара р н возрастает. Это указывает на важное свойство пара — увеличивать свое давление р н с повышением температуры и наоборот.