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 (tс и tм) 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: tн.пр, tм, 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 (tс и tм) 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 Ек – вместимость камеры, м3.
Расход теплоты на начальный прогрев:
qпр= qн.пр×(in - ik), кДж/м3,
где in, ik – энтальпия сухого насыщенного пара при данном давлении, энтальпия кипящей воды, кДж/кг [2].
Общий расход теплоты при начальном прогреве:
Qпр = qпр×Eк / (3600×t), кВт.
Полученные данные сравнивают с расчетными:
qпр.р = r×с×tпр ,
где r - базисная плотность, кг/м3; с - удельная теплоемкость [2]; tпр - температура прогрева, 0С (табл. 1).
Qпр.р = qпр.р×Eк / (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 Wн, %.
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 Wт. На этом же рисунке наносят температурные кривые. С этой целью рядом с осью Wт проводят ось, на которой нанесена температура tc и tм, 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 Wн, %.
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 tс и tм (Dt), влажности пиломатериалов во времени. На оси абсцисс откладывают время, на оси ординат - tс, tм, 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 nтI, nтII, nтIII - 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 Wi - 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 Ек - вместимость камеры, м3; tоб.к = tс + tз.р - время оборота камеры, сут; tс - продолжительность сушки, сут; определяют tс, пользуясь журналом сушки или теоретически (табличным способом); tз.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
kф = 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; Еш - вместимость штабеля, м3; k - коэффициент использования рабочего дня; tц - продолжительность одного транспортного цикла траверсной тележки, ч;
tц = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 + t8 + t9 ,
где t1 – продолжительность холостого хода тележки, ч;
t1 = l / Vт;
где l - путь холостого хода тележки, м; Vт - скорость передвижения тележки, м/мин (принимают по технической характеристике тележки, для ЭТ2-6,5М Vт = 21,66 м/мин); t2 - время схода тягового троса с барабана лебедки, мин; при скорости передвижения троса Vтр = 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 / Vтр = 15 / 7,92 = 1,9 мин,
t5 - производительность рабочего хода траверсной тележки до наиболее удаленной камеры l5;
t5 = l5 / Vт;
t6 - время на разматывание троса лебедки перед закаткой штабеля в камеру;
t6 = l6 / Vтр;
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 / Vтр;
t9 - время на наматывание оставшейся части троса на барабан лебедки, мин;
t9 = l9 / Vтр.
Продолжительность транспортного цикла, мин
,
Поскольку перед загрузкой штабеля в камеру из нее надо выкатить стоящие в ней штабели, продолжительность tц надо удвоить.
Определяют фактическую и расчетную производительность траверсной тележки, м3/см
,; 
,
где kф, kр - 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.