УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕРМООБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ЕЕ МОДИФИЦИРОВАНИИ

DOI: 10Л2737/15472

Аннотация. Представлены схемы установок для исследования свойств древесины при ее термообработке СВЧ энергией. Показан принцип их работы. Ключевые слова: модифицированная древесины, нагрев, СВЧ энергия. На рисунке 1 представлена схема установки для термообработки

древесины с целью удаления влаги. Установка состоит из отдельного блока питания 1, магнетрона 2 с вентилятором 3, закрепленных на волноводе 4, который соединен с входным рупором 6 с помощью изоляционной пленки 5. Входной рупор 6 соединен с рабочей камерой 8 и формирует электромагнитный поток СВЧ энергии, воздействующей на открытые поверхности испытуемых образцов 9. Снизу камеры для ее охлаждения крепится вентилятор 7. Отработанная и прошедшая через древесину образца электромагнитная энергия («проскок») через выходной рупор 12 и нагреватель 10 поступает в полиэтиленовый поглотитель 11. Рабочая камера 8 располагается в замкнутом корпусе 13 [1,2].

Рисунок 1 - Универсальная установка для исследования свойств древесины при ее термообработке СВЧ энергией с целью удаления влаги Для выработки СВЧ энергии используются магнетроны типа «Тайфун-А» или «М-105» мощностью 1 кВт, которые жестко закреплены на коробчатом волноводе 4, выполненном из оцинкованного железа толщиной 0,8 мм. Радиатор магнетрона, как и волновод, закрыт кожухом, имеющим сечение 40х80лш, обдуваемым для съема избыточного тепла вентилятором 3. Тепло может утилизироваться для целей конвективно-контактного нагрева бруска при комбинированной сушке, что позволит увеличить КПД использования электроэнергии.

Рупор согласования имеет несколько исполнений для различных видов испытаний. Для термообработки с целью удаления влаги (сушки) в статике он имеет форму волновода с неподвижным рупором. Для нагрева полем бегущей волны динамической зонной термообработкой с целью удаления влаги рупор имеет специальную конструкцию, позволяющую производить варьирование плотностью потока и обеспечить его перемещение от центра бруска к краям симметрично в обе стороны от горизонтали. Волноводы имеют прямоугольную форму сечения с соотношением сторон 8:4. Антенна магнетрона располагается на расстоянии % длины волны от задней (отражательной) стенки, что способствует подпитке потока электромагнитными колебаниями. Радиаторы магнетрона обдуваются малогабаритными вентиляторами охлаждения [3].

Контактно-конвективные отражатели, созданные на базе вентилятора и нихромовой спирали на 220 В, включаются по мере надобности и подают через нижние отверстия рабочей камеры горячий воздух к поверхности бруска древесины, тем самым обеспечивают конвективно-контактный нагрев бруска, т.е. комбинированный способ удаления влаги.

Поглотитель 11 представляет собой сменный узел. В процессе испытаний используются как водяные, так и полиэтиленовые поглотители, включающие неоновые индикаторы или нихромовые спирали 10. При установке системы вентилятор-нагреватель спираль нагревателя будет непрерывно нагреваться.

Установка для исследования внутреннего трения в процессе уплотнения древесины при воздействии СВЧ энергии, позволяющая снизить усилия прессования и ускорить релаксацию внутренних напряжений, представлена на рисунке 2.

Установка состоит из следующих элементов. Блока питания 1 с таймерами и защитой, питающего магнетрон 2 электроэнергией высокого напряжения. Магнетрон 2 вместе с вентилятором его обдува 3 крепится к волноводу 5, который изоляционной лентой 6 соединен с входным рупором 7. Для усиления потока энергии установлена антенна 4, которая крепится внутри волновода 5. Входной рупор согласования 7 подводит направленный поток СВЧ энергии к испытуемому образцу 8 и соединен с выходным рупором 9, образуя волновод прямоугольного сечения, в котором устанавливается испытуемый образец [4].

Выходной рупор 9 собирает энергию, прошедшую через образец (энергия «проскока»), и направляет ее к датчику проскока 10 и дальше к поглотителю «проскока» 11. Сверху входного и выходного рупоров располагается раздвижная крышка 12, края которой, при движении вниз нагружателя 13, скользят с одной стороны по входному волноводу 5, а с другой стороны по крышки поглотителя 11. Усилие нагружения определяется силоизмерителем 14.

Установка для термообработки древесины СВЧ энергией с целью снижения усилия уплотнения и ускорения релаксации внутренних напряжений При необходимости поглотитель 11 заменяется тепловентилятором

Рисунок 2 - Установка для термообработки древесины СВЧ энергией с целью снижения усилия уплотнения и ускорения релаксации внутренних напряжений При необходимости поглотитель 11 заменяется тепловентилятором, тогда вверху и внизу испытуемого образца 8 устанавливаются теплоизолирующие прокладки и система переходит из термообработки в волноводе в термообработку в объемном резонаторе, и в этом случае древесина располагается в рабочей камере, а нагрузка передается через пластину текстолита.

Поскольку толщина образца древесины в направлении воздействия СВЧ энергии близка к длине волны (12 см), обработка в волноводе предпочтительнее при большой плотности потока СВЧ энергии и полного его поглощения. Однако объемный резонатор позволяет исследовать совмещенные способы обработки (конвективный нагрев снаружи и СВЧ энергией внутри бруска), так как он обеспечивает возможность управляемого подвода разного вида энергии к верхней и нижней поверхностям бруска.

Список литературы

  • 1. Анненков, В. Ф. Древесно-полимерные материалы и технология их получения / В. Ф. Анненков. М.: Лесная промышленность, 1974. 87 с.
  • 2. Аксенов, А. А. Узлы трения с подшипниками из прессованной древесины / А. А. Аксенов, Н. И. Винник. Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2013. 137 с.
  • 3. Платунов, Е. С. Теплофизические измерения и приборы / Е. С. Платунов. Л., 1986. 256 с.
  • 4. Шамаев, В. А. Модификация древесины / В. А. Шамаев. М.: Экология, 1990. 128 с.

Аксенов Алексей Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, РФ

Милюков Сергей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, РФ

УДК 674.812.2

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >