ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА НА РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СУШКИ И ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ ДРЕВЕСИНЫ

Термическая обработка широко применяется для изменения механических, физико-химических, теплофизических, биологических и других свойств древесины. К таким  видам термического воздействия относятся сушка и термическое модифицирование. Для определения оптимальных режимов сушки и минимизации энергетических затрат необходимо разработать математические модели процессов, протекающих в древесине при тепловом воздействии. При математическом описании тепломассообмена при тепловом воздействия имеет место задача описания внутренних источников теплоты и массы. Для изучения процессов, протекающих в древесине при нагреве, широко используются методы термического анализа, одним из которых является термогравиметрический анализ. При проведении экспериментальных исследований, связанных с нагревом образцов, в них могут возникать не стационарные температурные поля. Процессы, протекающие в древесине при нагреве, приводят к изменению их структуры и массы. Происходит разрушение отдельных связей в древесном веществе с выделением газофазных продуктов, которые затем удаляются из материала. Это приводит к тому, что в образце возникают нестационарные поля плотностей и концентраций. Таким образом, возникают потоки теплоты и массы, которые могут оказывать существенное влияние на результаты экспериментальных исследований. Для оценки влияния тепломассообмена на результаты термогравиметрического анализа была проведена оценка значений второго и третьего чисел Дамкелера. Установлена оптимальная толщина образцов при экспериментальных исследованиях процессов сушки и термической деструкции, для минимизации воздействия тепломассообмена на результаты термогравиметрического анализа. Кинетические параметры сушки древесины необходимо определять в осушенном воздухе, однако реальные процессы сушки протекают во влажной среде. Проведены исследования  зависимости кинетических параметров сушки древесины от относительной влажности среды. Сделано допущение, что только энергия активации зависит от влажности сушильного агента. Получены эмпирические зависимости Е от относительной влажности среды для первой, второй и третьей стадий. Приведены постадийные кинетические параметры сушки древесины. Результаты исследований представлены в виде графиков и сведены в таблицы. 

Ключевые слова: древесина, термический анализ, термогравиметрические исследования, сушка, термическая деструкция.

Heat treatment is widely used to change the mechanical, physico-chemical, thermal, biological and other properties of wood. These types of thermal effects include drying and thermal modification. To determine the optimal drying conditions and minimize energy costs, it is necessary to develop mathematical models of processes occurring in wood under thermal influence. In the mathematical description of heat and mass transfer in heat exposure is the problem of describing the internal sources of heat and mass. To study the processes occurring in the wood during heating, widely used methods of thermal analysis, one of which is thermogravimetric analysis. When conducting experimental studies related to heating samples, they may not occur stationary temperature fields. The processes occurring in the wood during heating, lead to a change in their structure and mass. There is a destruction of individual bonds in the wood substance with the release of gas-phase products, which are then removed from the material. This leads to the fact that unsteady density and concentration fields appear in the sample. Thus, there are flows of heat and mass, which can have a significant impact on the results of experimental studies. To assess the impact of heat and mass transfer on the results of the thermogravimetric analysis was carried out to estimate the values of the second and third numbers Damkaer. The optimal thickness of the samples in experimental studies of drying and thermal destruction processes to minimize the impact of heat and mass transfer on the results of thermogravimetric analysis. The kinetic parameters of wood drying must be determined in the dehumidified air, but the real drying processes take place in a humid environment. The study of the dependence of the kinetic parameters of wood drying on the relative humidity of the environment. It is assumed that only the activation energy depends on the humidity of the drying agent. The empirical dependences of E on the relative humidity of the medium for the first, second and third stages are obtained. The article presents the stage-by-stage kinetic parameters of wood drying. The research results are presented in the form of graphs and tabulated. 

Key words: wood, thermal analysis, thermogravimetric studies, drying, thermal destruction.