Теплопроводность древесных материалов ячеистой конструкции (перевод статьи)

УДК

674.02

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-1-146-153

Аннотация

Разработана физическая модель нагрева пакета слоистого материала ячеистой конструкции из лущеного шпона, предложены зависимости для определения его теплопроводности в условиях нестационарного теплообмена. Установлено, что для пакета из 11 слоев березового шпона толщиной 2 мм коэффициент температуропроводности составляет 1,93х10–6 м²/с. На основе фундаментальной теории теплопроводности древесины получены зависимости для расчета продолжительности склеивания теплоизоляционных материалов ячеистой конструкции. Доказано, что продолжительность склеивания фанерной ячеистой плиты толщиной 22 мм из березового лущеного шпона под давлением составляет 14,5 мин при температуре плит пресса 110 ^oС. Определены теплотехнические характеристики нового древесного материала ячеистой конструкции: коэффициент теплопроводности ячеистой фанерной плиты плотностью 530 кг/м³ – 0,081 Вт/(м·K), прочность при статическом изгибе плиты параллельно волокнам наружных слоев – 14 МПа, перпендикулярно волокнам – 10 МПа. Обосновано применение мало используемой древесины мягких лиственных пород с низкими эксплуатационными свойствами в качестве теплоизоляционного материала там, где не требуются высокие прочностные показатели, так как ее коэффициент теплопроводности в 2 раза ниже, чем у аналогичного материала – сплошной фанерной плиты.

Сведения об авторах

А.А. Лукаш, канд. техн. наук, доц.
Н.П. Лукутцова, д-р техн. наук, проф.
Брянский государственный инженерно-технологический университет, просп. Ст. Димитрова, д. 3а, г. Брянск, Россия, 241037; е-mail: mr.luckasch@yandex.ru, natluk58@mail.ru

Ключевые слова

плита фанерная ячеистая, древесина мягких лиственных пород, теплопроводность, шпон, склеивание, теплообмен

Для цитирования

Lukash A.A., Lukutsova N.P. Thermal Conductivity of Wood-Based Cellular Structures // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 146–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-146-153

Литература

1. Боровиков А.М., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 296 с.
2. Кречетов И.В. Сушка древесины. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Бриз, 1997. 500 с.
3. Левинский Ю.Б. Расев А.И., Косарин А.А, Красухина Л.П. Деревянное домостроение. СПб.: Изд-во «Стратегия будущего», 2008. 303 с.
4. Лукаш А.А. Формирователь линии сборки древесных слоистых материалов: патент № 2298469 Российская Федерация, МПК С1В27 D3/00. 4 с.
5. Лукаш А.А. Плотников В.В., Савенко В.Г., Ботаговский М.В. Новые строительные материалы – рельефная фанера и плита фанерная ячеистая // Строит. материалы. 2006. № 12. С. 38–39.
6. Лукичев А.В. Перспективы деревянного каркасного домостроения в России // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2008. № 11. С. 44–45.
7. Савенко В.Г., Лукаш А.А. Способ склеивания древесных слоистых материалов: патент № 2252865 Российская Федерация, МПК С1В27 D1/06, В32 В3/22. 2 с.
8. Савенко В.Г., Лукаш А.А., Шкиль К.К. Ячеистая фанерная плита // Деревообраб. пром-сть. 2006. № 6. С. 14–15.
9. СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий: приняты Постановлением Госстроя РФ от 26 июня 2003 г. № 113. Взамен СНиП 23-01–99. Введ. 01.10.2003. М.: НИИСФ РААСН, 2003. 36 с.
10. СП 23-101–2004. Проектирование тепловой защиты зданий. Взамен СП 23-101–2000. Введ. 01.06.2004. М.: НИИСФ, 2004. 122 с.
11. Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года: утв. Приказом Минпромторга России и Минсельхоза России от 31 окт. 2008 г. № 248/482.
12. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: МГУЛ, 2007. 340 с.
13. Gaff M., Gašparík M., Matlák J. 3D Molding of Veneers by Mechanical Means. BioResources, 2015, vol. 10, no. 1, pp. 412–422.
14. Goli G., Cremonini C., Negro F., Zanuttini R., Fioravanti M. Physical-Mechanical Properties and Bonding Quality of Heat Treated Poplar (I-214 Clone) and Ceiba Plywood. iForest, 2014, vol. 8, iss. 5, pp. 687–692. DOI: 10.3832/ifor1276-007
15. Gu H., Zink-Sharp A., Sell J. Hypothesis on the Role of Cell Wall Structure in Differential Transverse Shrinkage of Wood. Holz als Roh- und Werkstoff, 2001, vol. 59, iss. 6, pp. 436–442. DOI: 10.1007/s001070100240
16. Joffre T., Isaksson P., Dumont P.J.J., Rolland du Roscoat S., Sticko S., Orgéas L., Gamstedt E.K. A Method to Measure Moisture Induced Swelling Properties of a Single Wood Cell. Experimental Mechanics, 2016, vol. 56, iss. 5, pp. 723–733. DOI: 10.1007/s11340-015-0119-9
17. Nikulshin S., Semishkur S., Tambi A., Chubinsky A. Strength of Spruce Wood. Internationale Studierenkonferenz “SPRUNGBRETT”, Center for Development and Cooperation CDC, Berner Fachhochschule. Biel, Schweiz, 2015, vol. 0, pp. 133‒138.
18. Pan Y., Zhong Z. Micromechanical Modeling of the Wood Cell Wall Considering Moisture Absorption. Composites Part B: Engineering, 2016, vol. 91, pp. 27–35. DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.12.038
19. Wu G.-F., Lang Q., Qu P., Jiang Y.-F., Pu J. Effect of Chemical Modification and Hot-Press Drying on Poplar Wood. BioResources, 2010, vol. 5, iss. 4, pp. 2581–2590.
20. Zamilova A.F., Galikhanov M.F., Safin R.R., Ziatdinov R.R., Mikryukova Y.K. Change of the Properties of Plywood during the Thermomodification of Veneer and the Polarization of the Glue. AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1886, iss. 1, art. 020053. DOI: 10.1063/1.5002950

UDC 674.02
DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-146-153

THERMAL CONDUCTIVITY OF WOOD-BASED CELLULAR STRUCTURES

A.A. Lukash, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.
N.P. Lukutsova, Doctor of Engineering, Prof.
Bryansk State Technological University of Engineering, prosp. Stanke Dimitrova, 3A, Bryansk, 241037, Russian Federation; e-mail: mr.luckasch@yandex.ru, natluk58@mail.ru

A physical model is developed for heating a set of laminated cellular structure formed from peeled veneer, dependences for determining its thermal conductivity under conditions of non-stationary heat transfer are proposed. It was found that for a package of 11 layers of birch veneer 2 mm thick, the thermal diffusivity is 1.93∙10–6 m²/s. Based on the fundamental theory of thermal conductivity of the wood substance, dependencies are obtained for calculating the duration of bonding of heat-insulating materials of a cellular structure. It has been established that the duration of gluing of a 22 mm thick plywood mesh slab of peeled birch veneer under pressure exposure is 14.5 minutes at a temperature of press plates 110 °C. The thermotechnical characteristics of the new wood-based cellular structure material were determined: the thermal conductivity coefficient of a cellular plywood board with a density of 530 kg/m³ was 0.081 W/(m·K), the strength under static bending of the board parallel to the fibers of the outer layers was 14 MPa, and perpendicular to the fibers was 10 MPa. The use of underutilized soft broadleaved species with low operational properties as a heat-insulating material, where high strength indicators are not required, is justified, since its thermal conductivity is two times lower than that of a similar material – solid plywood board.
For citation: Lukash A.A., Lukutsova N.P. Thermal Conductivity of Wood-Based Cellular Structures. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 146–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-146-153

Keywords: plywood cellular board, hardwood, thermal conductivity, veneer, gluing, heat exchange.

Поступила 03.06.19 / Received on June 3, 2019