Контроль процесса сушки пиломатериалов в СВЧ-лесосушильной камере резонаторного типа

УДК

674.047:66.047.354

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2016.1.122

Аннотация

Сушка древесины является важнейшей составляющей технологического процесса ее переработки, во многом определяющей качество конечного продукта, поэтому совершенствованию технологии сушки пиломатериалов придается большое значение. Из существующих в настоящее время методов представляет интерес сушка пиломатериалов с применением электромагнитной энергии. В связи с этим появилась необходимость в разработке высокотехнологичных устройств для сушки древесины в сверхвысокочастотном поле, работающих в автоматическом режиме с учетом особенностей энергетических характеристик резонатора сушильной камеры. Это возможно выполнить с помощью систем технического контроля и управления процессом сушки с применением соответствующего программного обеспечения. Для создания таких систем необходимо разработать измерительное устройство, которое должно учитывать взаимозависимость энергетических параметров резонатора. В статье рассмотрен научно обоснованный подход к решению задачи автоматического контроля за процессом сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере резонаторного типа. Представлена математическая модель определяющей части системы бесконтактного контроля – функционального измерителя влажности древесины, основанного на взаимосвязи энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Объектом настоящего исследования является процесс сушки древесины сверхвысокочастотным электромагнитным полем в экспериментальной сушильной установке резонаторного типа. Цель исследования – создание системы измерительного контроля за процессом сушки древесины с применением средств термовлагометрии пиломатериалов, основанной на определении энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Для решения поставленной задачи предложен способ сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере.

Сведения об авторах

© В.И. Мелехов, д-р техн. наук, проф.

В.А. Шульгин, ст. преп.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,

наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002; е-mail: v.shulgin@agtu.ru

Ключевые слова

СВЧ-сушка древесины, резонатор, добротность резонансной камеры, тангенс угла диэлектрических потерь, энергия электромагнитного поля, удельные диэлектрические потери, первичный измерительный преобразователь, подведенная мощность

Литература

1. Галкин В.П. Древесиноведческие аспекты инновационной технологии сушки древесины: моногр. М.: МГУЛ, 2010. 238 с.

2. Гареев Ф.Х. Проблемы и перспективы СВЧ-сушки древесины // Журн. ЛПИ. 2004. № 1. С. 50–52.

3. Казанский М.Ф. Анализ форм связи и состояние влаги, поглощенной дисперсным телом, с помощью кинетических кривых сушки // ДАН СССР. 1960. № 5.
С. 89–92.

4. Мелехов В.И., Шульгин В.А. Резонансные явления в процессе СВЧ-сушки древесины // Лесн. журн. 2015. № 5. С. 135–145. (Изв. высш. учеб. заведений).

5. Недорезова Е.В. Совершенствование технологии и оборудования для сушки древесины электромагнитной энергией СВЧ: дис. … канд. техн. наук. Воронеж, 2002. 154 с.

6. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: учеб. для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1987. 360 с.

7. Торговников Г.И., Кодеба С.Д. Сушка древесной стружки в сверхвысокочастотном электромагнитном поле //Лесн. журн. 1984. № 2. С. 75–78. (Изв. высш. учеб. заведений).

8. Торговников Г.И., Котов Ю.В., Мануйлов Н.А., Савин В.Б. Диэлектрические свойства древесины на сверхвысоких частотах // Лесн. журн. 1977. № 1. С. 89–95. (Изв. высш. учеб. заведений).

9. Чудинов Б.С. Вода в древесине: моногр. Новосибирск: Наука, 1984. 263 с.

10. Шульгин В.А. Измерительные аспекты инновационной технологии сушки древесины // Грамота. 2011. №4. С. 95–96. (Альманах современной науки и образования).

11. Шульгин В.А. Особенности сушки древесины // Грамота. 2013. № 3.
С. 215–218. (Альманах современной науки и образования).

12. Шульгин В.А. Особенности сушки древесины (возникновение электрического пробоя)// Грамота. 2013. №3. С. 219–222. (Альманах современной науки и образования).

Поступила 07.02.14

Ссылка на английскую версию:

Сontrol of Lumber Drying Process in the Microwave Cavity-Type Wood-Drying Kiln

UDC 674.047:66.047.354

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.122

Сontrol of Lumber Drying Process in the Microwave Cavity-Type Wood-Drying Kiln

V.I. Melekhov, Doctor of Engineering Sciences, Professor

V.A. Shul'gin, Senior Lecturer

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: v.shulgin@agtu.ru

Wood drying is the most important component of the technological wood processing, largely determines the quality of the final product. Development of lumber drying technology is of great importance. Drying lumber with the use of electromagnetic energy is of great interest among the currently existing methods of drying of wood. In this regard, there is a need to develop high-tech devices for drying of wood in the microwave field, working in automatic mode taking into account the energy characteristics of the cavity of a kiln. It can be done with the help of technical control systems and drying process management with the use of appropriate computer software. To create such systems it is necessary to develop a measuring unit, which can take into account the interdependence of the cavity energy parameters. The article describes the scientifically grounded method of solving the problem of automatic control of the process of wood drying in a microwave cavity-type wood-drying kiln.
A mathematical model of a defined component part of the noncontact inspection system – the functional wood moisture meter based on the interconnection of energy parameters of the cavity of a wood-drying kiln is represented. The results of the research of wood drying process in MW electromagnetic field in a cavity-type wood-drying kiln are demonstrated. The measuring control system of drying process with the use of water content measurements resources of wood is considered.

Keywords: microwave drying of wood, cavity, Q-factor of the resonance chamber, dielectric loss tangent, electromagnetic energy, specific dielectric losses, primary transducer, power delivered.

REFERENCES

1. Galkin V.P. Drevesinovedcheskie aspekty innovatsionnoy tekhnologii sushki drevesiny [Wood Technology Aspects of Innovative Wood Drying]. Moscow, 2010. 238 p.

2. Gareev F.Kh. Problemy i perspektivy SVCh-sushki drevesiny [Problems and Prospects of Microwave Drying of Wood]. Zhurnal LesPromInform, 2004, no. 1, pp. 50–52.

3. Kazanskiy M.F. Analiz form svyazi i sostoyanie vlagi, pogloshchennoy dispersnym telom, s pomoshch'yu kineticheskikh krivykh sushki [Analysis of the Forms of Communication and State of Moisture Absorbed by the Dispersed Body with Kinetic Curves of Drying]. Doklad Akademii nauk SSSR [Report of the Academy of Sciences of the USSR], 1960, no. 5, рр. 89–92.

4. Melekhov V.I., Shul'gin V.A. Rezonansnye yavleniya v protsesse SVCh-sushki drevesiny [Resonance Phenomena in the Microwave Drying of Wood]. Lesnoy zhurnal, 2014, no. 1, pp. 89 –95.

5. Nedorezova E.V. Sovershenstvovanie tekhnologii i oborudovaniya dlya sushki drevesiny elektromagnitnoy energiey SVCh: dis… kand. tehn. nauk [Improving the Technology and Equipment for Wood Drying by Microwave Electromagnetic Energy: Cand. Eng. Sci. Diss.]. Voronezh, 2002. 154 р.

6. Sergovskiy P.S., Rasev A.I. Gidrotermicheskaya obrabotka i konservirovanie drevesiny [Hydrothermal Treatment and Preservation of Wood]. Moscow, 1987. 360 p.

7. Torgovnikov G.I., Kodeba S.D. Sushka drevesnoy struzhki v sverkhvysokochastotnom elektromagnitnom pole [Drying of Wood Chips in the Microwave Electromagnetic Field]. Lesnoy zhurnal, 1984, no. 2, pp. 75–78.

8. Torgovnikov G.I., Kotov Yu.V., Manuylov N.A., Savin V.B. Dielektricheskie svoystva drevesiny na sverkhvysokikh chastotakh [Dielectric Properties of Wood at Microwave Frequencies]. Lesnoy zhurnal, 1977, no. 1, pp. 89–95.

9. Chudinov B.S. Voda v drevesine [Water in Wood]. Novosibirsk, 1984. 263 p.

10. Shul'gin V.A. Izmeritel'nye aspekty innovatsionnoy tekhnologii sushki drevesiny [Measuring Aspects of Innovative Wood Drying]. Gramota, 2011, no. 4, pp. 95–96.

11. Shul'gin V.A. Osobennosti sushki drevesiny [Features of Wood Drying]. Gramota, 2013, no. 3, pp. 215–218.

12. Shul'gin V.A. Osobennosti sushki drevesiny (vozniknovenie elektricheskogo proboya) [Features of Wood Drying (Occurrence of Electrical Breakdown)]. Gramota, 2013, no. 3, pp. 219–222.

Received on February 07, 2014