+7 (495) 545-21-53

Библиотека

Название: АКУСТИЧЕСКАЯ СУШКА ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ 5 глава из сборника "Современные подходы к исследованию и описанию процессов сушки пористых тел" (Под общей редакцией академика Пармона В.Н. Новосибирск, Изд. СО РАН 2001 г
Автор: В.Н.Глазнев, Ю.Г.Коробейников, В.М.Фомин
 АКУСТИЧЕСКАЯ СУШКА ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

5.1. Краткая историческая справка

Интенсификация процессов тепломассообмена и, в частности, экстракции влаги из капиллярно-пористых материалов поддействием звука высокой интенсивности (акустическая сушка) как физическое явление известно более 50 лет. Достаточно подробный, многоплановый и компетентный обзор результатов исследований в этом направлении, полученных в прошлом, изложен в монографии [1]. Других результатов, существенно изменяющих и дополняющих представления об этом явлении, в последующие годы получено не было. Поэтому настоящая справка целиком базируется на представлениях, развитых в [1].

Как показано в главе 1 данной монографии, процесс сушки обычным тепловым способом состоит из двух различных физических явлений. Первое — испарение влаги с поверхности осушаемого материала и диффузия пара в окружающее пространство. Второе — переток влаги из внутренних слоев материала к его поверхности под влиянием создавшегося градиента влагосодержания.

Типичная кинетическая кривая сушки материала обычным тепловым способом представлена на рис. 5.1. Здесь по вертикальной оси отложена влажность материала =Gb/Gc, горизонтальной — время t, Ga и Gc — соответственно массы сорбированной материалом воды и абсолютно сухого материала в данном осушаемом образце. Участок ВС на кривой сушки — прямая линия с постоянной скоростью сушки dw/dt = const, получивший в литературе название первого периода сушки. На этом участке количество влаги, подводимой из внутренних слоев образца к его поверхности, равно количеству влаги, испаряющейся с его поверхности. При t > tc скорость сушки dw/dt монотонно уменьшается; влага, испаряющаяся с поверхности образца, не успевает замещаться влагой, поступающей из внутренних слоев образца. Этот участок получил в литературе название второго периода сушки.

С получением первых экспериментальных результатов по воздействию акустических полей на скорость сушки выдвигались разнообразные гипотезы относительно механизма удаления влат при акустической сушке. Одна из первых принадлежит Буше (2) применительно к первому периоду сушки, когда процесс испарения влаги с поверхности осушаемого образца идентичен процессу ее испарения со свободной поверхности и подчиняется соотношению Дальтона: 

Здесь dm/dt —массовая скорость испарения жидкости с поверхности осушаемого образца, Р0 — давление насыщенного пара на его поверхности, Р*. — парциальное давление пара в окружающей среде, Р6 — барометрическое давление, S — геометрическая площадь поверхности осушаемого образца, К — коэффициент, зависящий от гидродинамических условий на его поверхности.

По Буше, увеличение dm/dt под действием звука происходит за счет двух факторов: увеличения К и уменьшения Р& Звуковая волна, распространяясь вдоль поверхности образца,создает зоны с повышенными и пониженными давлениями. Предполагается, что в моменты прохождения фазы сжатия процесс испарения не изменяется, тогда как в фазе разрежения создается частичный вакуум, в результате чего скорость испарения возрастает. Нетрудно показать, что эта гипотеза противоречит соотношению Дальтона (5.1). При уровне звукового давления 166 дБ давление на поверхности образца колеблется в пределах ±5,6%, что может увеличить dm/dt лишь на 3—4 %. Это по меньшей мере на порядок ниже реально наблюдаемого в эксперименте увеличения скорости сушки под действием высокоинтенсивного звука. Кроме того, если в фазе расширения влагоотдача возрастает, то в фазе сжатия она должна уменьшаться. Далее, полагает Буше, на процесс испарения влаги влияет турбулизация воздуха у поверхности образца, создаваемая звуком высокой интенсивности. Турбулентные потоки разрушают диффузионный пограничный слой и тем самым способствуют увеличению массопереноса. Ни одно из этих предположений не было проверено автором данной гипотезы.

Последующие исследователи обратили внимание на то, что интенсификация процессов сушки в акустическом поле принципиально связана со звуком высокой интенсивности. Известно, что распространение звука высокой интенсивности сопровождается довольно сложными стационарными потоками (акустическими течениями), зависящими как от интенсивности звука и пространственной структуры акустического поля, так и от геометрии тела, с которым взаимодействует звук. Одним из первых, кто указал на первостепенную роль акустических потоков в ускорении процессов тепломассообмена, был П. Н. Кубанский (3]. Сначала экспериментально, а затем теоретически он пытался решить задачу об интенсификации теплоотдачи в звуковом поле. Однако вследствие математических трудностей теоретическая задача осталась в то время нерешенной.

Следуя этой же идеологии. Ю. Я. Борисов и Ю. Г. Статников [4]  обратили внимание на роль пограничного слоя, возникающего в акустических течениях при взаимодействии интенсивного звука с образцами осушаемого материала. Известно, что в процессах массообмена основное изменение концентрации вещества происходит в весьма тонком слое, непосредственно примыкающем к поверхности раздела сред. Толщина диффузионного пограничного слоя зависит от скорости потока V:

где I — характерный линейный размер тела, D — коэффициент диффузии. В звуковом поле толщина пограничного слоя зависит от вязкости среды и круговой частоты звука :

где  — коэффициент вязкости среды. Соотношение между этими потенциалами

Здесь V — скорость акустического потока. Расчеты показывают,что для реально применяемых при сушке звуковых полей д>. Именно со снижением толщины пограничного слоя в звуковом поле Ю. Я. Борисов и последующие исследователи связывают ускорение процессов тепломассообмена при акустической сушке.

Для проверки данного утверждения Ю. Я. Борисов с сотрудниками провел эксперимент по сушке керамической пластины,поры которой были заполнены водой. Получены кинетические кривые сушки при обдуве потоком воздуха и при «озвучивании» на частоте 1,1 кГц и интенсивности звука 164 дБ при одинаковой в обоих случаях скорости обдува сухим воздухом 2,2 м/с. Оказалось, что при воздействии звука скорость сушки в три раза выше, чем при обдуве потоком в отсутствие звука.

Теоретическая задача о массообмене в звуковом поле в первом периоде сушки с поверхности шара и цилиндра впервые решена в [5] и других работах тех же авторов при следующих допущениях: газовая среда несжимаема, нормальная скорость диффундирующей компоненты мала, испаряющееся вещество не меняет плотности среды, и на размер препятствия, с которого осуществляется массообмен, накладывается условие А « r «: . Здесь г — характерный размер препятствия (радиус сферы), А — амплитуда смещения частиц среды в звуковой волне,  — длина звуковой волны. Решение было получено в виде локального значения безразмерного коэффициента массообмена (критерия Нуссельта), которое, будучи усреднено на сфере, дает среднее значение для шара: .
Здесь V0 — амплитуда скорости в звуковых колебаниях. В случае массообмена с поверхности цилиндра . Эксперименты подтвердили результаты теории.

Число Нуссельта (Nu) — один из основных критериев подобия тепловых процессов, характеризующий соотношение между интенсивностью теплообмена за счёт конвекции и интенсивностью теплообмена за счёт теплопроводности (в условиях неподвижной среды).Число Нуссельта всегда больше или равно 1. То есть тепловой поток за счёт конвекции всегда превышает по своей величине тепловой поток за счёт теплопроводности. Обычно для ламинарных течений число Нуссельта находится в диапазоне от 1 до 20. Большие числа Нуссельта (>100) свидетельствуют о сильном конвективном тепловом потоке, что является характеристикой турбулентных течений..

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили считать, что в первый период сушки воздействие звукового поля обусловлено потоками, возникающими при взаимодействии звуковой волны высокой интенсивности с частицами обрабатываемого материала или ограничивающими поверхностями. Эти потоки обладают меньшей толщиной пограничного слоя и способны проникать внутрь диффузионного слоя глубже, чем обычные потоки, что приводит к изменению профиля диффузионного слоя с увеличением градиента концентрации. В итоге это и приводит к повышению скорости массообмена.

Влияние звукового поля может сказываться и во втором периоде сушки при удалении остаточной влаги из материалов с весьма низкой влажностью. Механизм этого воздействия изучен пока совершенно недостаточно. Все гипотезы носят умозрительный характер и основаны на предположениях о возможности проникновения звуковых колебаний в микрокапилляры, заполненные жидкостью. Однако трудно представить, чтобы в звуковом поле миграция влаги в капилляре могла происходить за время, сравнимое с периодом звуковых колебаний. Отметим, что существующие гипотезы относительно механизма увеличения скорости перемещения влаги из внутренних слоев на поверхность под воздействием звука пока не подвергались экспериментальной проверке. В то же время экспериментальная проверка показала, что в звуковом поле коэффициент диффузии не меняет своей величины, если при этом не изменяется температура пористого тела. Звуковые колебания просто не могут проникнуть в поры, размеры которых в сотни и тысячи раз меньше толщины акустического пограничного слоя, поэтому существенный нагрев жидкости из-за поглощения в них звука
вряд ли возможен. Для крупных капилляров такой нагрев жидкости возможен и приведет к повышению температуры и увеличению влагопроводности. Действительно, коэффициент диффузии сильно зависит от температуры: D - Т14. где Т — абсолютная температура (6). Таким образом, при t = 2 °С коэффициент диффузии увеличивается на 10%; при Д* = 30—50 °С (звуковые поля высокой интенсивности) — на 100—200 %.

Из сказанного выше однозначно следует, что интенсификация массообмена при акустической сушке принципиально связана с характеристиками акустического поля. При заданной геометрии волновода и тела, с которым взаимодействует звук,наибольшее влияние оказывают частота и интенсивность звука.Естественно поэтому, что существенное внимание было направлено на выявление зависимости скорости акустической сушки от этих факторов.

Установлено, что влияние частоты звука на скорость акустической сушки зависит от соотношения между линейным размером «озвучиваемого» тела L и длиной звуковой волны .Установлено теоретически и косвенно подтверждено в эксперименте, что в случае L » /2 критерий Нуссельта растет с повышением частоты как ½.В случае L много меньше /2 процесс идет в оответствии с теоретическими результатами А. П. Бурдукова и В. Е. Накорякова [5]: , что приблизительно наблюдается и на практике.

Более четкие и однозначные результаты получены в изучении зависимости скорости сушки от интенсивности звука. Процесс сушки в звуковом поле ускоряется лишь при высоких уровнях звукового давления. При уровнях ниже 125—130 дБ процесс сушки ничем не отличается от обычной конвективной. В связи с этим было введено понятие «критический уровень звукового давления*, т.е. то звуковое давление, ниже которого звуковые колебания никак не воздействуют на процессы массообмена. В оценке его величины существуют большие разногласия. Одни авторы называют Ркр - 135 дБ, другие полагают Рвр = 136 + 101gf, f—частота звука. Ряд экспериментальных работ не подтверждает связи Ркр и f. По мнению Ю. Я. Борисова (1) сложная зависимость звуковых потоков от размера препятствия, частоты звука не дает возможность однозначно определить критический уровень для различных случаев. Большинство экспериментальных работ свидетельствуют о линейной зависимости интенсивности массообмена от звукового давления Р. Вместе с тем для некоторых материалов установлено, что начиная с Р = 160 дБ, процесс испарения идет быстрее, чем по ли-
нейному закону.

Резюмируя1 изложенное, следует отметить следующее: 
1. Интенсификация процессов массообмена под действием звука высокой интенсивности представляет собой сравнительно новую фундаментальную междисциплинарную проблему механики сплошной среды,физики и химии.

2. Поскольку акустическая сушка протекает практически без повышения температуры осушаемого материала, она представляет собой одну из важнейших практических проблем. Следует иметь в виду, что достаточно широк класс термолабильных материалов, которые принципиально не допускают повышения температуры в процессе их переработки (например, медбиопрепараты и другие).

3. Несмотря на значительный теоретический интерес и большую практическую значимость акустической сушки, последовательная теория этого явления в настоящее время отсутствует. Результаты, цитированные выше, являются достаточно частными и не меняют общей картины.

4. Все исследователи, теоретически решавшие проблему акустической сушки, ограничивались изучением процессов на границе поверхность образца — окружающая среда. Процессы влагодинамики в образце осушаемого материала как упругопластической среде под действием звука высокой интенсивности практически не рассматривались. Почти все работы экспериментального характера «грешат» тем же недостатком: опыты проведены либо с образцами фильтровальной бумаги, либо с керамическими пластинами толщиной 2—3 мм, где влагодинамика в объеме образца может и не играть существенной роли в процессах массообмена под действием звука высокой интенсивности.

5. Все исследователи молчаливо полагают, что в процессах акустической сушки влага удаляется из осушаемого образца в виде пара, хотя никто не наблюдал этого непосредственно в эксперименте. Утверждается даже [1], что необходимость затрат энергии на испарение влаги и низкие к.п.д. известных на сегодня излучателей звука ставят непреодолимый барьер на пути широкого распространения акустического способа сушки в практике. Ниже показано, что названные исходные предпосылки, по меньшей мере, не могут претендовать на абсолютную истину.

 5.2. Экспериментальное исследование процессов акустической сушки пористых материалов

5.2.1. Высокоинтенсивные источники звука 
Высокая интенсивность звука, при которой заметно прояdляются эффекты акустической сушки, предъявляет специфические требования к его источникам. Малое удельное акустическое сопротивление газовых сред ограничивает применение твердотельных излучателей звука, в частности, пьезоэлектрических, магнитострикционных и других. Малое акустическое сопротивление среды требует столь больших амплитуд смещения поверхности излучателя, что они не могут быть обеспечены твердыми колеблющимися телами без разрушения последних. Например, для создания в воздухе интенсивности звука 160 дБ (Р = 2 • 103 Н/м2) необходима амплитуда скорости колебаний поверхности излучателя V = 2(пи)fА = 4,84 м/с. При частоте f = 8 кГц требуемая амплитуда смещения поверхности излучателя составит А = 0,1 мм. Для никелевого излучателя можно получить максимальную амплитуду смещения А = 6*10-3 мм, что соответствует интенсивности звука 136 дБ; при такой интенсивности звука интенсификация массообменных процессов под его воздействием (в том числе акустическая сушка) практически незаметна.

Наиболее подходящими, способными создавать высокие значения интенсивности звука в газовых средах и требуемые значения акустической мощности, оказались излучатели аэродинамического типа. Распространение получили две разновидности аэродинамических излучателей: динамические сирены, основанные на механическом прерывании потока газа с помощью вращающихся поверхностей, и статические, представляющие собой разновидности газодинамических автоколебательных систем. Динамические сирены отличаются сравнительно высоким кл.д., однако наличие вращающихся частей вызывает сложности в их изготовлении и конструкции.

Статические излучатели просты по конструкции, надежны в работе, позволяют в широких пределах варьировать частоту и мощность акустического излучения простейшими средствами. Их недостатком традиционно считали более низкие значения к.п.д. по сравнению с динамическими излучателями. Тем не менее последние исследования авторов данного раздела свидетельствуют, что ситуация здесь достаточно оптимистична.

Среди статических излучателей звука наибольшее распространение получили газоструйные излучатели Гартмана. Их физическая природа основана на собственной неустойчивости сверхзвуковой недорасширенной (степень расчетности n = Рaн >1, Рa — давление в выходном сечении сопла.Рн — давление в окружающем струю пространстве) струи при ее втекании в полузамкнутую трубу и возникающих вследствие этого автоколебаний, сопровождающихся излучением в окружающую среду звука высокой интенсивности. Схема сверхзвуковой недорасширенной струи с характерными элементами ее газодинамической структуры представлена на рис. 5.2. Струя имеет характерную бочкообразную квазипериодическую структуру. Длина первой «бочки» [7]
 L/r1 =l,72Mа(кn)½. (5.1) 

Здесь Ма — число Маха в выходном сечении сопла, г1 — радиус сопла, к — показатель адиабаты газа, истекающего из сопла. Расстояние до диска Маха (прямого скачка уплотнения) хс = 0.8L; координата хL точки максимального диаметра первой «бочки» струи на оси х : хm = 0,8хс = 0.64L. 
Если в струю в сечении х * L (см. выражение (5.1)) внести соосно струе полуоткрытую трубу (остакан»), обращенную открытым концом к струе (рис. 5.3), течение становится собственно неустойчивым и выходит на режим автоколебаний. В окружающее пространство при этом излучается звук высокой интенсивности. Такая газодинамическая система и называется газоструйным излучателем (генератором) Гартмана. 
Оценим интенсивность звука, излучаемого генератором Гартмана. Источником звука здесь выступают колебания границ струи. Многочисленные эксперименты свидетельствуют, что характерная амплитуда колебаний границ струи между фазами ее втекания в трубу-резонатор и вытекания А ≈ 0,2d1, (см.рис. 5.2 и 5.3). Даже при очень низкой частоте колебаний f = 200 Гц и диаметре выходного сечения сопла d1 = 40 мм амплитуда скорости колебания границ струи (излучатели звука в окружающее пространство) составит V = 2fA ≈ 6.28 м/с.
 

При этом амплитуда колебаний давления в плоской бегущей волне Рис. 5.3. Принципиальная схема газоструйного генератора Гартмана достигает значений P=cV = 2640 Н/м2 а интенсивность звука I = 201g(P/P1) = 162 дБ, где P1 = 2*10-5 Н/м2 — общепринятое пороговое значение акустического давления, т. е. таких значений, при которых интенсификация массообменных процессов (акустическая сушка) видна «невооруженным глазом». Здесь с — удельное акустическое сопротивление среды. Это обстоятельство в сочетании с простотой конструкции и надежностью в работе обусловили предпочтительное использование генератора Гартмана для получения высокоинтенсивного звука в средах с малым удельным акустическим сопротивлением, в частности, газовых. 
Явление возникновения автоколебаний и излучения звука в окружающую среду при втекании сверхзвуковой струи в полузамкнутую трубу впервые обнаружил Гартман в 1918—1920 гг. Он первым же предложил и эмпирическую формулу для акустической мощности [8J излучателя:

(5.2)
Здесь Р0 — избыточное давление торможения газа перед соплом. Если механическую мощность истекающей струи вычислять по формуле (8)

(5.3)

то получается, что к.п.д. излучателя n = W1/W2 не зависит от диаметра сопла.

Тем не менее, авторами настоящего раздела выполнен цикл экспериментов, в результате которых установлено, что эмпирическая формула Гартмана (5.2) даже качественно не описывает зависимость акустической мощности излучателя W1(d1,P0). Опыты проведены в диапазоне d1 = 7-20 мм,Po = (2 - 7)*10*105 Па при h » d2 (см. рис. 5.3), т.е. для «длинных» (низкочастотных) резонаторов. Результаты эксперимента для одного частного случая в виде зависимости W1(d1) представлены на рис. 5.4. Аппроксимация этой зависимости по методу наименьших квадратов дает следующее аналитическое выражение:

W1 = 1,1•10-3d14,9 (5.4)

Эксперименты, выполненные при d1 = const при вариации Р0, дали следующий результат:

W1≈P02,4                     (5.5)

С учетом (5.4), (5.5) получаем

(5.6)

Полученные результаты качественно отличаются от известных результатов Гартмана, выраженных эмпирической формулой (5.2).

Если при оценке механической мощности струи W2 использовать не полуэмпирическую формулу (5.3), а точные уравнения газовой динамики, получим W2~P0d12 (5.7)

Из (5.6) и (5.7) следует, что к.п.д. струйного генератора Гартмана

     (5.8)

Резкое отличие полученных результатов от классических результатов Гартмана можно объяснить тем, что Гартман проводил свои эксперименты и соответственно обобщал их результаты только для фиксированной геометрии резонатора h = d2. Результаты, представленные в виде (5.4)—(5.6), получены для случая h » d2, представляющего больший практический интерес для ряда технологических проблем, решаемых с помощью высокоинтенсивного звука.

Авторами данной главы монографии установлено, что к.п.д. излучателя Гартмана действительно резко возрастает с ростом d1. Например, для d1 = 30 мм при Р0 = 6,5*105 Па получено  = 37 %, что существенно отличается от общепринятых представлений о низкой эффективности излучателей звука этого типа.

Результаты эксперимента подтвердили известные ранее данные других авторов по частотам колебаний излучателя. В случае h » d2 эти частоты удовлетворительно описываются набором собственных частот полуоткрытой трубы: fn = nc/(4(h + 0,3d2)), где с — скорость звука, п = 1,2, 3, ...

5.2.2. Установка, система измерений

Описанные ниже эксперименты по акустической сушке выполнены с влагосодержащими объектами двух типов: с образцами древесины сложной капиллярно-пористой структуры и модельными объектами типа поликапиллярных трубок (см. также главу 2). Опыты с образцами древесины проведены на установке, принципиальная схема которой представлена на рис. 5.5.



Это канал квадратного сечения со стороной 200 мм постоянной площади длиной 3 м. Сгенки канала 1 выполнены из металлического листа и облицованы доской 7 толщиной 50 мм с целью звукоизоляции. На выходе канала установлено устройство 8, внутренние стенки которого облицованы толстым слоем поролона. Оно предназначено для поглощения звука, распространяющегося от излучателя к выходу канала. Это обеспечивает режим бегущей волны в канале и, как следствие, одинаковую интенсивность звука во всем канале. Зазор между внутренними стенками устройства 8 и наружными стенками канала позволяет удалять из него отработанный воздух в окружающее пространство. В качестве источника звука использован генератор Гартмана с диаметром сопла d1 = 30 мм при Мa = 1,0. Были предусмотрены эксперименты не только с классическим, но и со стержневым генератором Гартмана. Поэтому в форкамере 2 предусмотрена установка стержней 3. В резонаторе 4 размещен подвижный поршень со штоком 5, позволяющий в широких пределах изменять частоту излучаемого звука. Подстроечный подвижный поршень 6 предназначен для обеспечения максимума интенсивности излучаемого звука при заданной частоте. 9 — датчики акустического давления.

Опыты с модельными объектами проведены на установке, которая аналогична изображенной на рис. 5.5. Канал в поперечном сечении — квадрат со стороной 52 мм, сопло диаметром d, = 10 мм, Мa = 1,0. Звукоизоляционная обшивка в этом случае отсутствовала.

Для измерения частоты и интенсивности звука в каналах использованы пьезодатчик типа ЛX-610, анализатор спектра С5-3 и осциллограф.

5.2.3. Результаты эксперимента с объектами сложной капиллярно-пористой структуры

Опыты выполнены с образцами древесины (сосны) в виде прямоугольных параллелепипедов размером 51 х 17 х 17 мм. Этот вид материала как объект эксперимента по акустической сушке выбран по следующим соображениям.

        

1. Древесина обладает достаточно сложной и разветвленной капиллярно-пористой структурой, обусловленной наличием годичных колец, предопределяющих непростое начальное распределение влаги в объеме образца и особенности влагодинамики в нем под действием звука (рис. 5.6).

2. Древесина имеет чрезвычайно большую практическую значимость в жизни человека, причем сушка древесины является важнейшим технологическим звеном в процессе приготовления изделий из нее.

Основные результаты излагаемых ниже исследований кратко представлены также в статье [10].

Начальная относительная влажность образцов составляла 140 %. Опыты проведены при частоте звука 160 Гц и его интенсивности 166 дБ. Средняя по сечению канала скорость отработанного воздуха (скорость обдува образцов) в режиме акустического облучения и обдува в отсутствие звука составляла 15 м/с, температура воздуха 23 °С. Для диагностики распределения влаги в исследуемых образцах использован ЯМР-спектрометр фирмы Bruker, снабженный приставкой для ЯМР-томографии.
Было изготовлено семь образцов древесины указанного размера, идентичных по начальной влажности. Процедура эксперимента состояла в следующем. Перед «озвучиванием» каждый образец взвешивали и томографировали. После "озвучивания" процедуры взвешивания и томографирования повторяли. Первый образец (№ 1) «озвучивали» в течение 5 мин, второй— 10 мин и так далее. Пятый образец не «озвучивали», а только обдували с названной выше скоростью с целью выявления особенностей влагодинамики в материале в режимах акустической и конвективной сушки. С увеличением времени «озвучивания» влажность образцов монотонно уменьшалась, для седьмого образца (№ 7) уменьшение составило 33 %. Изменение влажности во времени to(t) — кинетическую кривую сушки (рис. 5.7) — определяли с помощью аналитических весов.

На рис. 5.8 представлены результаты томографирования образцов. На каждом из графиков по вертикальной оси отложена величина, пропорциональная влагосодержанию, по горизонтальной — координата вдоль линии, нормальной годичным кольцам. Распределение осреднено в плоскости, перпендикулярной торцевой плоскости образца и проходящей через ее диагональ. Можно считать , что кривые представляют распределение влаги в объеме образцов. Левые графики - распределение до облучения образца звуком, правые - после.

  Сопоставление полученных распределений с текстурой образцов свидетельствует, что период осцилляции влагосодержания на графиках в точности равен ширине годичного кольца. Полученный результат опровергает известные из литературы (11] классические представления о параболическом распределении влаги по толщине образца (доски) с максимумом в плоскости симметрии. Левые графики на рис. 5.8 свидетельствуют о том, что до «озвучивания» почти вся влага (локальные максимумы) в древесине сосредоточена в крупных капиллярах ранней зоны годичного кольца, где характерный диаметр капилляров равен 40 мкм [9, рис. 4.6]. Эти капилляры разделены тонкими стенками. Локальные минимумы на графиках соответствуют поздней зоне годичного кольца с характерным диаметром капилляров 10—20 мкм. Капилляры разделены толстыми стенками (поздняя зона годичного кольца — темная узкая кольцевая полоса на срезе образца древесины). Правые графики на рис. 5.8 свидетельствуют, что под действием звука происходит интенсивное перераспределение влаги в пределах годичного кольца: наряду с уносом влаги с поверхности образца она интенсивно перетекает из крупных капилляров ранней зоны в мелкие капилляры поздней зоны годичного кольца. С увеличением времени «озвучивания» этот процесс проявляется сильнее и приводит к более монотонному распределению влаги по толщине образца.

продолжение

Назад