Обоснование технологии подготовки древесины осины для получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат технических наук Новолокин, Андрей Александрович

  • Новолокин, Андрей Александрович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2002, Санкт-Петербург
  • Специальность ВАК РФ05.21.01
  • Количество страниц 151
Новолокин, Андрей Александрович. Обоснование технологии подготовки древесины осины для получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами: дис. кандидат технических наук: 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства. Санкт-Петербург. 2002. 151 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новолокин, Андрей Александрович

Введение.

1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Основные характеристики и свойства древесины осины.

1.2. Состояние и перспективы производства древесного угля.

1.3. Возможности улучшения качества исходного сырья.

1.4. Основные положения теории прессования древесины.

1.5. Факторы, влияющие на деформативность древесины.

1.6. Физические аспекты процесса прессования.

1.7. Вязко-упругие свойства древесины.

1.8. Выбор рационального способа уплотнения древесины осины для производства древесного угля.

1.9. Определение усилия, необходимого для прессования.

1.10. Выбор оптимальных условий процесса прессования.

1.11 Задачи исследований.

2 Методика экспериментальных исследований.

Предварительные опыты.

2.1. Экспериментальная установка.

2.2. Методика обработки опытных данных.

2.3. Предварительная оценка влияния влажности, тепловой обработки заготовки и воздействия ультразвукового поля на потребную силу проталкивания.

3 Разработка математической модели процесса уплотнения древесины осины методом одноосного прессования с использованием ультразвука.

3.1. Определение совокупности параметров, влияющих на потребную силу проталкивания заготовки, изменение твердости древесины и конечный размера заготовки. Вид критериев подобия.

3.2. Построение математической модели.

3.3. Степень влияния определяющих параметров на потребную силу проталкивания заготовки, конечный размер заготовки после прессования и статическую твердость уплотненной древесины.

4 Получение древесного угля из уплотненной древесины осины и исследование его качества.

5 Технология и технико-экономические показатели при внедрении результатов исследований.

5.1. Технология производства древесного угля из уплотненной древесины осины.

5.2. Экономическая оценка эффективности производства древесного угля из уплотненной древесины осины.

Основные результаты, выводы и рекомендации.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», 05.21.01 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование технологии подготовки древесины осины для получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами»

Актуальность темы.

В последние годы на лесопокрытой площади территории Лесного фонда Российской Федерации наблюдается тенденция смены хвойных и широколиственных лесов мелколиственными, среди которых большой вес имеет осина (площадь 18 млн. га, запас 2,6 млрд. м3). Это связано с биологическими особенностями данной породы, которые заключаются в способности к быстрому размножению, как семенным, так и вегетативным путем, и быстром росте. Достаточно сказать, что продолжительность класса возраста осинового древостоя первых четырех- генераций вегетативного происхождения составляет всего 5 лет, а хвойных и твердолиственных насаждений - 20 лет.

В настоящее время существует ряд технологических процессов по переработке осиновой древесины: производство колотых балансов, технологической щепы, тарной дощечки, кормовых и компостных продуктов и т.п. Однако, существующие технологические процессы первичной переработки осины имеют выход готовой продукции 20 - 50 % от первоначального объема. Это связано с ее повышенной фаутностью (особенно при вегетативном происхождении). Заготовка такой древесины без глубокой переработки часто становится нерентабельной. Поэтому в некоторых регионах, с разрешения органов лесного хозяйства, было разрешено оставлять осину на корню. Это еще более усугубило состояние осиновых насаждений в связи с их быстрым ростом и увеличением их фаутности.

Одним из основных направлений полного использования древесины осины является химико-механическая переработка, в частности, производство древесного угля. Его широкое применение в народном хозяйстве и дефицит на внутреннем рынке создают предпосылки для совершенствования технологии получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами.

В современных экономических условиях производителям древесного угля при закупках сырья трудно конкурировать с мебельной, фанерной и целлюлозно-бумажной промышленностью. Поэтому возникает необходимость в использовании древесины мягких лиственных пород.

Правительственная комиссия по научно-инновационной политике Российской Федерации в 2002 г. (протокол № 1 от 18.01.2002 г.) утвердила «Перечень критических технологий Российской Федерации до 2010 г.», в которых содержится раздел «Переработка и воспроизводство лесных ресурсов»; Все это имеет отношение к эффективной заготовке и переработке древесины осины с получением древесного угля высшего качества.

Цель работы.

Целью данной работы является совершенствование технологического процесса получения древесного угля с повышенными физико-механическими свойствами из древесины мягких лиственных пород.

Научная новизна.

Научной новизной обладают:

- Способ и математическая модель, описывающие закономерности подготовки древесины осины для получения угля высокого качества путем уплотнения ее в термо-пьезо-акустическом поле.

- Установка для получения древесного угля, защищенная авторским правом на полезную модель № 24872.

Практическая значимость.

Для практики имеют значение:

- зависимости для установления рациональных технических и технологических параметров процесса, оценки экономической эффективности и целесообразности организации производства древесного угля из уплотненной древесины осины; 6

- технологический процесс участка углежжения на основе оригинальной установки для производства древесного угля. ,

На защиту выносится следующее положения:

- технология уплотнения древесины осины методом одноосного прессования с применением ультразвука;

- математическая модель уплотнения древесины осины методом одноосного прессования с применением ультразвука;

- технологический процесс получения древесного угля из уплотненной древесины осины с технико-экономическим обоснованием.

Похожие диссертационные работы по специальности «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», 05.21.01 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Новолокин, Андрей Александрович, 2002 год

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

2. Алфрей Т. Механические свойства высокололимеров. М.: Изд. иностр. лит. 1952.265 с.

3. Андреев A.A. Математическое планирование эксперимента. Л.: ЛТА, 1982. 150 с.

4. Апостол A.B. Разбухание и усушка древесных материалов./ Научные трудыЦНИИМОД, Архангельск,1959, №26, 142-144.

5. Апостол A.B. Усушка прессованной древесины. // Деревообрабатывающая ихимическая промышленность, 1954, №4, С 14 - 15.

6. Афанасьев П.С. Конструкции деревообрабатывающих станков: М.: Машгиз, 1960.690 с.

7. Бакулин В.Т. Анатомическое строение древесины у индуцированныхполиплоидов тополя. Изд СО АН СССР Сер биол, 1980, № 5/1, С 25-30 .

8. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химки 1984.279 с.

9. Белов В. Оценка гигиенической роли леса.// Лесное хозяйство, 1964, № 1, 3- 1 3 .

10. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Деформативность древесины как упруго-вязкопластического тела. К.: АН УССР, 1957. 128 с.

11. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. М.: Леснаяпромышленность, 1989. 294 с.

12. Бочкарев И.В. Подшипники из прессованной древесины./ Сборник трудов МИСИ,1958, №19, С 24 -26 .

13. Бронзов О.В., и др. Древесный уголь. М.: Лесная промышленность, 1979. 137 с.

14. Бухалков М.И. Внутрифирменное планирование: Учебник. - М.: «Инфра-М», 1999.391 с.

15. Быковский В.И. Применение механики упруго-вязких тел к построению теориисопротивления древесины с учетом фактора времени. / Сб. «Исследования прочности и деформативности древесины», М.: Госстройиздат, 1956, 3 8 - 4 1 .

16. Ванин И. Древесиноведение M—^Л.: Гослесбумиздат, 1949. 472 с.

17. Ващев N.B. Древесина мягких лиственных пород в производстве колодок дляобуви. Пластификация и модификация древесины, Рига: Зинатне, 1970, 17 20.

18. Винник Н.И., Корыстин Л.Н. Промышленное производство прессованнойдревесины М.: Лесная промышленность, 1964. 140 с.

19. Вихров В.Е. Физические свойства древесины некоторых деревьев и кустарниковлесостепной зоны, «Труды Института леса», т.1, М.: Издательство Академии наук СССР, 1953. 274 с.

20. Воинов Г. Хозяйственное использование осинников Севера. / В кн. Рубки ивосстановление леса на Севере Архангельска, 1968, 304 - 312.

21. Вопросы теории, технологии и применения уплотненной древесины. (Научныетруды ЛТА, №111,123).Л.: ЛТА, 1968. 75 с.

22. Выродов В.А., Елкин В.А. Оборудование и проектирование предприятийгидролизной и лесохимической промышленности. М.: Лесная промышленность. 1991. 301 с.

23. Выродов В.А, Кислицын АН., Киприанов А.И. и др. Технология лесохимическихпроизводств. М.: Лесная промышленность, 1987. 352 с.

24. Гончаров H.A. Технология изделий из древесины. Применение ультразвука вдеревообработке. Лекции для студентов факультета МТД., Л.: ЛТА, 1973. 44 с.

25. ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения, М.: Изд.Стандартов ,1990. 7 с.

26. ГОСТ 7657-84 Уголь древесный, М.: Изд. Стандартов, 1990. 12 с.

27. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. М.:Высшая школа, 1966. 314 с.

28. Ельков Л. В. Рациональное использование мелкотоварной древесины дляпроизводства втулок и паркета. / В кн. Рациональное и комплексное использование древесины в деревообрабатывающей промышленности, Минск, 1974, 2 7 - 3 1 .

29. ЖИТКОВ П.Н. Определение физико-механических свойств древесины. /Прессованная древесина в народном хозяйстве. М.: ГОСИНТИ, 1964, 172 177.

30. Житков П.И., Огарков Б.И. Прессованно-гнутая древесина и ее применение впроизводстве.//Деревообрабатывающая промышленность, 1958, №10, 14-18 .

31. Жуков А. М. Некоторые данные о составе микроэлементов осины при пораженииее сердцевинной гнилью. — Изд. СО АН СССР, 1967, № 15, 30 - 35.

32. Иванников П. Селекция осины, произрастающей в лесостепи, на бысфотуроста, устойчивость против гнили и качество древесины. Автореф. дис. канд. с.-х наук, М., 1956. 15 с.

33. Иванов Ю.М. Изменение микроскопического строения древесины в процессе еедеформации и разрушения. Я руды Института леса, М.: АН СССР, т.9, 1953, 89 -114.

34. Иванов Ю.М. К исследованию высокоэластического состояния древесины. /Труды Института леса и древесины, М.: АН СССР, т.5, 1952, 195-217.

35. Ильин А. М. Количественно-анатомические особенности древесины мужских нженских особей осины. / Науч. докл. высш. школы. Биол. науки, 1972, № 11, 65 - 66.

36. Исследование применения малоценных пород древесины для производствапаркета. Отчет по НИР ЛТА им. М. Кирова. Тема No 1550. № государственной регистрации 66042598, Л.: ЛТА, 1967. 7 с.

37. Калниньш А.И., Дарзиньш Т.А. и др, Пластификация древесины спредварительной обработкой аммиаком. // Деревообрабатываюьцая промышленность, 1964, № 5, 11 - 13.

38. Калниньш А.И., Дарзиньш Т.А. Процессы пластификации древесины аммиаком./Тезисы докладов Всесоюзной конференции по современным проблемам древесиноведения. Минск, 1971, 42 -47.

39. Каргин В.А., Слонимский ГЛ. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М.:МГУ, 1960. 174 с.

40. Каргин В.А., Усманов Х.У. Химия и физико-химия высокомолекулярныхсоединений. М.: АН СССР, 1952. 128 с.

41. Кинле Х.,Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. М.: Химия.1984. 232 с.

42. Кислицын А.Н. Пиролиз древесины. Химизм, кинетика, новые продукты. М.:Лесная промышленность 1990. 311 с.

43. Клар В.Г., Кытманов A.B., Петрова O.A. Структура и свойства древесиныдвуосного прессования. / Древесиноведение и защита древесины», Труды Института леса и древесины, т. 35, М.: АН СССР, 1963, 83 - 90.

44. Клар Г. В. Влияние условий произрастания на строение и физико-механическиесвойства древесины осины Воронежской области. / Сб. науч. тр. Лесоинженерное дело, 1958, № 4, 5 8 - 6 1 .

45. Клар Г. В. Осина как строительный и поделочный материал. / Бюл-науч.-техн.инф. 1958, №6, 24 -27 .

46. Клар Г.В., Климова М.И. Стабилизация формы и размеров прессованнойдревесины. / Свойства древесины. Ее защита и новые древесные материалы. Сб. науч. тр. института леса и древесины. М.:АН СССР, Наука, 1966, 67 - 71.

47. Козлов В.Н., Нимвицкий A.A. Технология пирогенетической лереработкидревесины. М.Л.: Гослесбумиздат, 1954. 620 с.

48. Колчина Н.В. и др. Финансы предприятий: Учебник. М.:ЮНИТИ, 2000. 413 с.

49. Корыстин Л Н. и др. Производство деталей из прессованной древесины вБоровичиком леспромхозе. // Лесная промышленность , 1966, № 8, 24 - 26.

50. Кочак Ю. Вести хозяйство на здоровую осину. // Лесное хозяйство, 1965, № 10, , 50 -51 .

51. Кошкарев К.П. Исследование прочности и деформативности древесины. М.:Гослесбумиздат, 1956. 274 с.

52. Кречетов И.В. Сушка древесины. М.: Лесная промышленность, 1980. 432 с.

53. Леонтьев Н. Л. Техника испытаний древесины. М.: Лесная промышленность, 1970.158 с.

54. Леонтьев Н.Д. Физико-механические свойства древесины. //Деревообрабатывающая промышленность, 1963, №4, 15-16 .

55. Леонтьев Н.Л. Изучение древесных пород СССР в отношении физикомеханических свойств и планирование дальнейшей работы. / Труды Института леса,т.1, М.: Изд. А.Н. СССР, 1949.

56. ЛЯМИН В.А. Газификация древесины. М.: Лесная промышленность, 1967. 262 с.

57. Марков А. М. Ультразвуковая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1980.237 с.

58. Матвеев В.Г., Четвериков Н.М. Значение теплового воздействия в процессепластификации древесины. //Лесохимическая промышленность, 1938, №2, 19 -26 .

59. Михайлов Л.Е. Осина. М.: Агропромиздат, 1985. 72 с.

60. Михайлов Л.Е. Осинники. М.: Лесная промышленность, 1972. 120 с.

61. М0ВНИН М.С., Калниньш А.И., Берзиньш Г.В. Некоторые вопросы прокаткидревесины./ Труды ЛТА, Л.: ЛТА, 1968, №111, 9 - 22.

62. Модифицированная древесина и исследование ее свойств. / Научные труды. Л.:ЛТА, 1968, №123, 128-134.

63. Москалева В.Е. Строение древесины и ее изменение при физических имеханических воздействиях. Л.: Изд. АН СССР, 1956. 166 с.

64. Некрасова Г.Н. Типы нормального и патологического ядер осины, ихбиологическое и хозяйственное значения. Автореферат дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук. Л.: Л ТА, 1967. 17 с.

65. Никитин Н.И. Химия древесины. M-Л , : Изд. АН. СССР, 1951. 578 с.

66. Нысенко Н.Г., Генель СВ. Пластификация цельной древесины. М-Л.:Гослесбумиздат.1958. 252 с.

67. Огарков Б. И. Исследование релаксационных свойств древесных материалов,применяемых в машинах деревообрабатывающей промышленности. Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Л.: ЛТА 1970

68. Огарков Б.И. Научное обоснование технологии изготовления прессованнойдревесины с заданными свойствами. Дис. на соискание ученой степени доктора технических наук, Воронеж, 1979. 306 с.

69. Огарков Б.И., Апостол A.B. Теория и физическая сущность прессованиядревесины. Воронеж. Изд. ВГУ., 1981. 342 с.

70. Огаркова Г.В. Коэффициент усушки прессованной древесины.//Деревообрабатывающая промышленность, 1957, №9, 17.

71. Патякин В.И. Проблема повышения плавучести круглых лесоматериалов. М.:Лесная промышленность, 1976. 264 с.

72. Перелыгин Л. М. Древесиноведение М-Л . : Гослесбумиздат, 1960. 240 с.

73. Перелыгин Л. М. Древесиноведение, М -Л . : Гослесбумиздат, 1949. 320 с.

74. Перелыгин Л. М., Певцов АХ. Механические свойства и испытание древесины.М.: Гослестехиздат, 1934. 488 с.

75. Петровец В.Ф. Обоснование технологии и параметров оборудованияформирования шестигранной шашки методом контурного прессования: Дис. на соискание учен, степени канд. техн. наук. С-Пб.: ЛТА, 1994. 115 с.

76. Пискарев В.А. Влияние влажности древесины на технологию прессования и нафизико-механические свойства прессованной древесины. Автореф. дис. канд. техн. наук, Воронеж, 1960. 21 с.

77. Полищук В.П., Олофинский В.Б. Научные основы лесного комплекса. Водныйтранспорт леса. С-Пб.: ЛТА, 1997. 152 с.

78. Полубояринов О. И. Плотность древесины. М.: Лесная промышленность, 1976.159 с.

79. Полубояринов О. И. Физико - механические свойства фаутной древесины осины //Лесной журнал, 1964, № 6, 125 - 129.

80. Родионов n.M. Основы научных исследований Л.: ЛТА, 1989. 99 с.

81. Родионов n.M. Методы построения и обоснования математических моделейфизических процессов. С-Пб.: ЛТА, 2001. 48 с.

82. Руководство по организации и ведению хозяйства на осину в лесах европейскойчасти СССР. М., 1983. 36 с.

83. Савина А. В. Физиологическое обоснование рубок ухода. М.—^Л., 1961. 97 с.

84. Селянина Л.И. и др. Процессы и аппараты лесохимических и гидролизныхпроизводств. С-Пб: ЛТА, 1994. 336 с.

85. Славянский АК. Новые методы пиролиза древесины. М.: Леснаяпромышленность, 1965. 253 с.

86. Смилга Я.Я. Осина. - Рига: Зинатне, 1986. 234 с.

87. Солнцев A.A., Москалева В.Е. Исследование анатомических измененийдревесины при прессовании. Труды ЦНИИМОД, , М., 1955, №55, 8.

88. Справочник лесохимика. М.: Лесная промышленность, 1987. 272 с.

89. Стороженко В.Г., Михайлов Л.Е., Багаев СМ. Ведение хозяйства в осинниках. М.:Агропромиздат, 1987. 144 с. ЭО.Уголев Б.Н. Деформативность древесины и напряжение при сушке. М.: Лесная промышленность, 1971.174 с.

90. Уголев Б.Н. Сушка древесины. Архангельск, 1968. 308 с.

91. Успасский П.П. Древесина и ее обработка. М.: Оборонгиз, 1946. 411 с.

92. Хмелев В.Н. Ультразвуковые многофункциональные аппараты дляинтенсификации технологических процессов. / Материалы научно-технической конференции "Двойные технологии в химической промышленности". - Казань: КГТУ, 1997, 143-145.

93. Хрулев В.М. Модифицированная древесина в строительстве, М.: Стройиздат,1986. 112 с.

94. Хухрянская Т.П. Влияние прессования на структуру древесины осины и сосны.Труды Института леса, т.9, АН СССР, 1953, 444 - 447.

95. Хухрянский П.Н. Влияние влажности на свойства прессованной древесины. //Деревообрабатывающая промышленность, 1955, №8, 15 -17.

96. Хухрянский П.Н. Микроструктура и крепость древесины, / Труды Брянскоголесохозяйственного института,т.1,Брянск, 1940, 138.

97. Хухрянский П.Н. Прессование древесины. М.: Лесная промышленность, 1964.351 с.

98. Чудинов Б.С. Теория тепловой обработки древесины. М.: Наука, 1968. 255 с.

99. Шамаев В. А. Модификация древесины. М.: Экология, 1991. 125 с.

100. Юсси Ранта, Тиммо Сакса, Рийта Кайненен. Сорта древесного угля и продажаего в Финляндии. Миккиеми., 1994. 76 с.

101. Яблоков А. Воспитание и разведение здоровой осины. М.; Гослесбумиздат,1963.42 с.

102. Якимов И. В. Влияние возраста на анатомическое строение и техническиесвойства древесины осины / Науч тр Воронеж лесотехн ин та, 1968, № 30, 127 -131.

103. Якимов И. В. О связи между толщиной стенок волокон либриформа,условиями роста и физико -механическими свойствами древесины осины / Тр Воронеж гос заповедника 1972, вып 18, 133-137.

104. Bersinsh G.V. USSR studies compressed wood production. World Wood № 2,1971.17 р.

105. Carmthers J.F.S. Heat penetration in the pressing of plywood. London, H.M.S.O.,1959.22 р.

106. Hinds Т.Е. Aspen mortality in Rocky Mountain campgrounds. Fort Collins, Colo,1976, 20 p.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.