مقدمه:
فرآیند کنترل Frank (1986):
فرآیند کنترل Frank یک گروه از افرادی را در برمی گیرد که به منظور توسعه تکنولوژی فرآیند و دست یابی به کارآیی مطلوب در فرآیند خشک کردن با کوره اختصاص یافته اند. سایر بخشهای این فرآیند شامل اتومایسون (یا استفاده از ماشین) می شود که دارای کاربرد های صنعتی هستند.
موضوع خشک کردن چوب آلات با استفاده از کوره یکی از مباحث مهمی است که امروزه در این صنعت وجود دارد. به نظر می رسد که در مورد چگونگی خشک کردن چوب آلات تئوریهای متعددی وجود دارد.
طبیعت پیچیده چوب و بسیاری از فاکتورهای دیگر در حذف رطوبت از چوب موثر هستند. در صفحات بعدی روش (FC) مد نظر قرار گرفته است. هدف از این کار این است که اطلاعات لازم در ارتباط با روش (FC) به طور کامل در اختیار اپراتور قرار گیرد.
با وجود بسیاری از روش های موفق، روش FC سالها تحت تحقیقات علمی قرار گرفته است. ساعات بی شماری صرف تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده از ارگان های تحقیقات متعدد در کانادا و USA شده است.
اطلاعات کلی
هدف از مباحث علمی در مورد آب، تنشها، حرارت و غیره در این بخش، ارائه مطالب فیزیکی نیست بلکه هدف این است که از آن به عنوان ابزار مفیدی در تجزیه وتحلیل رفتار چوب در خشک کردن استفاده شود.
همانطور که همه آگاهند، چوب یک ماده آلی و متشکل از سلولهایی است که در حالت سبز توانایی نگهداری آب را دارند. و این همان آبی است که سعی در حذف آن می شود در نتیجه چوب آلات به مقدار رطوبت دسترسی پیدا می کنند.
ساختار و خصوصیات چوب
همانطور که در قبل عنوان شد، چوب یک ماده متخلل و آلی است. از آنجایی که چوب مانند یک عایق عمل می کند، خشک کردن آن مشکل می باشد. اگر همه آب را از یک قطعه چوب خارج کنیم، تنهای سلولهای چوب باقی می مانند که فیبر نامیده می شوند.
در نتیجه وزن کلی یک تخته= وزن فیبر+ مقدار آب موجود در تخته. وزن فیبر را می توان از طریق دانسیته (Hcc) تعیین نمود. اگر چه، گونه های مختلف چوبی، دانسیته متفاوت دارند. مقدار دانسیته استاندارد در مقدار رطوبت ویژه (15%) اندازه گیری می شود. اگر درهمین راستا پیش رویم، واضح است که مقدار رطوبت چوب را می توان از طریق وزن آن نیز تعیین کرد.
مثال:
دانسیته چوب کاج خشک شده در آون: g/cc 38/0
یک فوت تخته: cc 737/2359
با توجه به آن فرض می کنیم که وزن یک فوت تخته:
lb9768 = g 7/896 = 38/0 737/2359
با توجه به اینکه تخته ها isdressed در 4/3 اینچ و نه یک اینچ
و تنها 75% آن را شامل می شود: lb 4826/1
- وزن خشک 1000 فوت تخته: lb 1482061
- سپس با توجه به مقدار رطوبت 15% وزن آن برابر: lb 99/1704
خصوصیات آناتومی چوب در مباحث بعدی نشان داده شده است. به طور کلی چوب مجموعه ای از سلولهای بزرگ و کوچک است. سلولهای کوچک، آنهایی هستند که در انتهای رشد در فصل پاییز به وجود می آیند. در فصل بهار، زمانی که درخت شروع به رشد می کند، سلولهای بزرگ به وجود می آیند و پس از آن در اواسط تابستان، کوچکتر می شوند. و زمانی که از تابستان به پاییز نزدیک تر می شویم، اندازه سلولها، کوچکتر می شود. در فصل پاییز سلولها که کاملاً کوچک بوده و قسمت بیرونی درخت را تشکیل می دهند.
در این دیاگرام، انواع مختلفی از سلولها وجود دارد. سلولهای بزرگتر، بیشترین مقدار آب آزاد را نگه می دارند. آب آزاد راحت تر خارج می گردد. بر طبق یک قاعده کلی، زمانی که چوب به نقطه اشیاع فیبر که تقریباً مقدار رطوبت 27% است، می رسد، آب آزاد خارج می شود در نقطه اشیاع فیبر (27%) تنها آب آغشتگی در چوب وجود دارد. آب آغشتگی در دیواره های سلولی وجود دارد. برای اینکه درک کنیم که آب آغشتگی چگونه از چوب خارج می شود لازم است که بعضی مطالب زیست شناسی را بدانیم. سئوالی که باید از خودمان بپرسیم این است که سلولها چگونه آب را جذب یا وضع می کنند؟
در زیر 2 سلول که در کنار یکدیگر قرار دارند را می بینیم. سلول A، دارای یک مقدار معین آب [a] و سلول B نیز دارای یک مقدار معین آب [b] است. انتقال آب از سلول A به سلول B توسط مقدار آب موجود در هر یک از سلولها انجام می شود.
اگر مقدار آب A بیشتر از B باشد، آب از سلول A به سمت سلول B حرکت می کند. و اگر مقدار آب A کمتر از B باشد، آب از سلول B به سمت سلول A حرکت می کند. این فرآیند انتقال سلولی نامیده می شود.
زمانی که بیشتر آب آزاد خارج می شود. تمرکز آب در الیاف انجام می شود. این مرحله نقطه اشباع فیبر است، که در این مرحله شروع به حذف آب وجود در الیاف می کنیم. بسیاری از مشکلات مرحله شروع می شود زیرا آب موجود در الیاف به آهستگی خارج می شود. همزمان با خروج آب از الیاف، همکشیدگی الیاف شروع می شود. که یکی از مشکلات اساسی برون سختی معکوس محسوب می شود در ارتباط با کوره ها، انرژی موجود در این سیستم، انرژی است که وارد کوره می شود و یا در کوره تولید می گردد. و حرارت کوره، مقدار دمای واقعی است که توسط سنسورهای حرارتی اندازه گیری می شود.
مقدار دما را توسط درجه فارنهایت و انرژی را به صورت واحدهای Btu (واحد حرارتی بریتانیایی) اعلام می کنند.
تعریف:
1BTu = مقدار انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای 1 پوند آب 4 درجه سانتی گراد، به میزان 1 درجه فارنهایت.
برای جوشاندن یک پوند آب یا تبخیر از آب به صورت بخار، BTu 970 انرژی مورد نیاز است (). برای رسیدن به نقطه جوش آب، به ازای افزایش هر درجه فارنهایت، یک BTu انرژی لازم است. به همین دلیل Btu970 نه تنها برای جوشاندن آب لازم است بلکه انرژی است که برای افزایش دمای آب تا دمای جوشیدن نیز لازم است. برای رسیدن به دمای 170 درجه سانتیگراد مهم در نظر گرفته می شود در دمای پایین تر ، مقدار انرژی بیشتری برای تبخیر یک پوند آب در دمای 170 درجه، Btu1030 انرژی لازم است به علاوه اینکه این مقدار انرژی برای تبخیر آب لازم است و به همین دلیل از دماسنج تر با دمای بالاتری استفاده می شود