×
20.10.2014
216.012.fe67

СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам контроля процесса сушки древесины, определения текущей влажности древесины и может найти применение в деревообрабатывающей промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения влажности различных пород древесины, упрощение аппаратной реализации способа. Для реализации способа штабель древесины помещают в замкнутую металлическую полость - резонатор лесосушильной камеры; размеры резонатора выбирают много больше длины волны λ питающего генератора СВЧ, так что обеспечивается возможность возбуждения в ненагруженном состоянии в полости множества колебаний различной пространственной структуры, измеряют температуру древесины до начала сушки и температуру после взаимодействия электромагнитного поля многих мод, и по разности температур калориметрическим способом определяют поглощенную мощность; по функции затухания резонатора сушильной камеры производят измерение влажности древесины, и осуществляют контроль сушки древесины по градиентам влажности и температуры регулировкой выходной мощности генератора Р, которая в функции затухания нагруженного резонатора d является изменяемым параметром. 4 ил.
Основные результаты: Способ сушки древесины в СВЧ лесосушильной камере резонансным методом, заключающийся в том, что штабель пиломатериалов помещают в лесосушильную камеру, выполненную в виде замкнутой металлической полости, являющейся резонатором, отличающийся тем, что контроль за процессом сушки производится путем измерения начальной влажности и температуры древесины и температуры после взаимодействия электромагнитного поля многих мод, и по разности температур калориметрическим способом определяют поглощенную мощность Р; по функциональной зависимости затухания нагруженного резонатора сушильной камеры осуществляют определение влажности древесины, предварительно производя калибровку измерителя, приняв значение Р за переменную, и осуществляют контроль процесса сушки древесины по градиентам влажности и температуры регулировкой выходной мощности генератора P, которая в функциональной зависимости затухания нагруженного резонатора d является изменяемым параметром, вычисляя влажность материала на каждом дискретном шаге, где d - затухание нагруженного резонатора, Q - добротность нагруженного резонатора, d - затухание ненагруженного резонатора, Р - поглощенная материалом мощность, P - мощность генератора.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение предназначено для совершенствования процесс СВЧ-сушки древесины путем применения резонансного метода стоячей волны, контроля энергии, подводимой в резонатор лесосушильной камеры посредством первичного измерительного преобразователя (ПИП) резонатора СВЧ-сушильной камеры, и может быть использовано в деревообрабатывающей отрасли промышленности.

Известен СВЧ-способ определения влажности твердых и жидких материалов, основанный на методе свободного пространства [см. Берлинер М.А. Измерение влажности / М.А. Берлинер. - М.: Энергия, 1973. - 345 с.]. Данный способ можно разделить на две модификации:

- с использованием проходящей волны;

- с использованием отраженной волны.

В обеих модификациях измеряемой характеристикой служит коэффициент передачи или коэффициент отраженной волны.

Недостатком способа является невозможность контроля текущей влажности материала в процессе СВЧ-сушки древесины.

Известен резонаторный способ контроля влажности материала [см. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. - М.: Машиностроение, 1995. - 487 с.], при котором исследуемый образец определенного размера помещают в полость объемного резонатора (ОР), возбуждают электромагнитное поле (ЭМП) определенной пространственной структуры. В ОР цилиндрической формы с волной типа Е010 образец в виде цилиндрического стержня малого диаметра помещают вдоль оси резонатора; в цилиндрическом ОР с колебанием Н011 образцы большего диаметра и с большими потерями, имеющими форму цилиндра, катушек, пучков нитей и т.п., устанавливают вдоль оси резонатора, а образцы в виде тонких плоских дисков располагают перпендикулярно оси. Выходными величинами первичного измерительного преобразователя (ПИП) служат вызванные введением в полость ОР исследуемого материала изменения параметров резонатора: резонансной частоты Δf=f-f0 и добротности ΔQ=Q-Q0, где f0 и Q0 - значения собственных (ненагруженных) параметров резонатора.

Недостатком данного способа является то, что для измерения влажности материала необходимо применять образец строго определенной формы и размера; образец необходимо помещать точно в определенное место ОР, так как структура поля определенного типа строго определена и неравномерна в пространственной полости резонатора, возможно перепутывание основного типа колебаний с другими, что вызывает дополнительную погрешность измерения, а применение фильтров снижает добротность основного типа колебаний и усложняет конструкцию первичного измерительного преобразователя; аппаратная реализация способа достаточно сложна из-за наличия вентилей, циркуляторов, детектора, смесителя, измерителя добротности, частотомера, управляемого по частоте генератора СВЧ для изменения Δf. Рассматриваемое решение не может быть применено для оперативного контроля текущей влажности состояния штабеля пиломатериалов в микроволновой сушильной камере в процессе сушки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ сушки дубовых заготовок в СВЧ-лесосушильной камере [патент RU №2125691, МПК F26B 3/347], включающий укладку заготовок в штабель, СВЧ-нагрев с одновременным обдувом воздухом, поступающим из системы охлаждения СВЧ-генераторов, перед началом сушки штабель укрывают влагонепроницаемой пленкой и при мощности СВЧ-генераторов 15 кВт осуществляют прогрев заготовок до температуры сушки, равной 58-60°C, затем удаляют пленку и при мощности СВЧ-генератора 5 кВт сушат заготовки до влажности 30%, при мощности СВЧ-генератора 4 кВт сушат до влажности 20%, при мощности СВЧ-генератора 3 кВт сушат до влажности 12% и при мощности СВЧ-генератора 2 кВт сушат заготовки до требуемой влажности. Этот способ принят за прототип.

Недостатком способа является отсутствие возможности постоянного непрерывного измерения текущей влажности древесины в микроволновой камере для осуществления контроля технологического процесса сушки посредством оперативного изменения градиентов влажности и температуры, отсутствие измерителя влажности, основанного на первичном измерительном преобразователе (ПИЛ) СВЧ-резонатора сушильной камеры древесины, а ступенчатое осуществление выбора выходной мощности генератора не обосновано и не способствует поддержанию равномерного изменения режима сушки по функциональной зависимости.

Решаемой задачей изобретения является совершенствование процесса СВЧ-сушки путем непрерывного измерения и контроля влажности древесины в СВЧ-камере при одновременном непрерывном контроле параметров процесса сушки, градиентов температуры и влажности, на основе энергетических характеристик резонатора лесосушильной камеры - добротности Q и затухания d - по функциональной зависимости этих параметров резонатора и упрощение аппаратной реализации способа.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе контроль влажности древесины осуществляется постоянно в течение процесса сушки. Высушиваемые пиломатериалы, уложенные в сушильный штабель, помещаются в замкнутую металлическую полость - резонатор, которым является лесосушильная камера. Генератором возбуждается СВЧ электромагнитное поле, размеры замкнутой металлической полости выбирают много больше длины волны λ питающего генератора СВЧ, так что обеспечивается возможность возбуждения в ненагруженном состоянии в полости множества колебаний разной пространственной структуры при постоянной мощности питающего генератора и фиксированном времени взаимодействия исследуемого влажного материала с полем многих мод (мода - наибольшее значение функции распределения случайной величины); измеряют температуру подвергающегося воздействию электромагнитной энергии материала до помещения в замкнутую металлическую полость и температуру после воздействия электромагнитного поля многих мод, по разности температур определяют калориметрическим способом поглощаемую мощность Рпогл.

Основываясь на энергетических параметрах резонатора, добротности Q и затухания d, величине обратной добротности d=1/Q, находим затухание резонатора, исходя из энергетического соотношения

где ωр - резонансная угловая частота; W - энергия, запасенная в колебательной системе; РПΣ - мощность потерь холостого хода в резонаторе; Q - добротность ненагруженного резонатора (холостого хода), при этом нагрузкой является влага, содержащаяся в древесине.

Если резонатор нагружен, то к средней мощности потерь в резонаторе РПΣ=PГ следует прибавить среднюю мощность, отдаваемую резонатором в нагрузку РНпогл. Выражение для добротности нагруженного резонатора можно записать:

соответственно для затухания нагруженного резонатора: , где PНпогл - мощность нагрузки, расходуемая на нагрев древесины в сушильной камере, РГ - мощность генератора, d - затухание ненагруженного резонатора. По приведенному соотношению для затухания нагруженного резонатора dН с учетом того, что находят интегральное значение средней влажности материала в сушильной камере, вычисленное по формуле для поглощенной мощности Рпогл калориметрическим способом, и поскольку влажность древесины пропорциональна потерям передаточной функции, т.е. вносимому в резонатор затуханию АВН при отсутствии согласования в тракте передачи

Величина влажности древесины W устанавливается по функции затухания нагруженного резонатора dН калибровкой измерителя, учитывая, что

W%=(М-М0)/М0·100%,

где М - масса влажной древесины; М0 - масса абсолютно сухой древесины.

Поскольку особенностью сушки древесины резонансным методом стоячей волны является рассогласование нагрузки с генератором вследствие уменьшения мощности удельных потерь нагрузки в технологическом процессе сушки и, как следствие, увеличение добротности резонатора сушильной камеры, необходимо с заданной дискретностью времени уменьшать мощность генератора Рг в соответствии с соотношением для затухания нагруженного резонатора dН.

Для осуществления контроля процесса сушки древесины необходимо выполнить алгоритм процесса сушки для функции затухания ПИП, вычисляя мощность СВЧ-генератора Рг и влажность материала на каждом дискретном шаге с соответствующей регулировкой мощности.

Примеры реализации предлагаемого способа

Пример 1. При фиксированной мощности питающего генератора СВЧ (PВЫХ=15 кВт) задается время взаимодействия t высушиваемой древесины с полем многих мод в резонансной камере. Измеряя температуру исследуемого материала перед помещением в замкнутый объем Т1°C, а затем температуру Т2°C материала после взаимодействия по разности температур ΔТ=Т21, используя калориметрический способ измерения поглощенной мощности

где ν - объем жидкости, с - удельная теплоемкость, t -время.

Для энергетического параметра - затухания нагруженного резонатора dН - получаем график зависимости затухания, откалиброванного в единицах влажности древесины.

В функцию подставляются значения: добротность нагруженного резонатора Q=1/d сушильной камеры на холостом ходу, можно принять Q=Qxx≈100 (точное значение можно получить методом экстраполяции функции dн), поэтому для подведенной мощности магнетрона, равной 15кВт

Здесь (РНпогл) - переменная, а РГ - параметр, который в процессе высушивания материала уменьшается в соответствии с изменением влажности.

Градуировочная характеристика (ПИП) для измерителя влажности после калибровки затухания резонатора сушильной камеры по формуле

W%=(М-М0)/М0·100% приведена на Фиг.1.

Например, при шаге измерения влажности 10% получим характеристику при регулировке мощности в процессе контроля технологического процесса сушки, Фиг.2.

Пример 2. При подведенной мощности генератора Р1=1 кВт при начальной влажности древесины 100%, применяя колориметрический способ измерения поглощенной мощности, для энергетического параметра - затухания нагруженного резонатора dН - получаем график зависимости затухания, откалиброванного в единицах влажности, Фиг.3. Процесс идет идентично примеру 1.

Тогда в процессе сушки при шаге измерения влажности 10% параметр, которым является подведенная мощность генератора Р1, принимает соответственно значения 1,0; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1. Получим характеристику процесса сушки древесины для выходной мощности сушильной установки один киловатт, откалиброванную на 100% влажности при максимальной поглощаемой мощности, Фиг.4.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет осуществлять способ контроля процесса сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере резонаторного типа резонансным методом стоячей волны и обеспечить высокое качество высушиваемой древесины разных пород.

Способ сушки древесины в СВЧ лесосушильной камере резонансным методом, заключающийся в том, что штабель пиломатериалов помещают в лесосушильную камеру, выполненную в виде замкнутой металлической полости, являющейся резонатором, отличающийся тем, что контроль за процессом сушки производится путем измерения начальной влажности и температуры древесины и температуры после взаимодействия электромагнитного поля многих мод, и по разности температур калориметрическим способом определяют поглощенную мощность Р; по функциональной зависимости затухания нагруженного резонатора сушильной камеры осуществляют определение влажности древесины, предварительно производя калибровку измерителя, приняв значение Р за переменную, и осуществляют контроль процесса сушки древесины по градиентам влажности и температуры регулировкой выходной мощности генератора P, которая в функциональной зависимости затухания нагруженного резонатора d является изменяемым параметром, вычисляя влажность материала на каждом дискретном шаге, где d - затухание нагруженного резонатора, Q - добротность нагруженного резонатора, d - затухание ненагруженного резонатора, Р - поглощенная материалом мощность, P - мощность генератора.
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ В СВЧ ЛЕСОСУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 92.
27.04.2013
№216.012.39ab

Способ установки направляющих для полосовых "плавающих" нерастянутых пил лесопильного станка

Способ может быть использован в лесопильной промышленности при работе на оборудовании для продольной распиловки лесоматериалов. Осуществляют установку коренной направляющей, определяющей положение блока пил, ограничительной направляющей и промежуточных направляющих, толщины которых связаны с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480324
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.08.2013
№216.012.5c2a

Лазерный сортировщик

Лазерный сортировщик предназначен для анализа средствами машинного зрения и последующего разделения объектов по цвету, размерам, форме и иным характеристикам. Преимущественная область применения - сортировка сельскохозяйственной продукции. В заявленном изобретении излучение лазерной подсветки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489215
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.06.2014
№216.012.cf09

Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой для сжигания древесных отходов

Изобретение относится к устройствам для сжигания древесных отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в теплоэнергетике. Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой содержит разделенную арочным сводом камеру сгорания, снабженную устройствами подачи топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518772
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d88d

Оптоволоконный лазерный сортировщик

Изобретение относится к устройствам сортировки объектов по цвету, размерам, форме и иным характеристикам. Преимущественная область применения - сортировка сельскохозяйственной продукции. Оптоволоконный лазерный сортировщик содержит устройство транспортировки сортируемого материала, устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521215
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.07.2014
№216.012.e4b9

Способ модификации лигнина

Изобретение относится к способу модификации гидролизного лигнина путем обработки азотной кислотой. При этом обработку проводят в водно-органосольвентной среде. Способ позволяет повысить степень растворения гидролизного лигнина и сократить продолжительность обработки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524343
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.11.2014
№216.013.073a

Способ обработки изделия из тонкого листа

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может найти применение при изготовлении закаленных тонколистовых деталей. Способ включает установку заготовки в полость штампа, электронагрев её в штампе и одновременное с нагревом растяжение изделия, последующее охлаждение в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533251
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.0913

Способ и устройства для очистки емкости от загрязненной воды и нефтешлама

Изобретение относится к области промышленно-экологической безопасности при добыче, транспортировке, хранении, переработке, потреблении углеводородного сырья и подготовке воды для хозяйственно-бытовых целей. Способ предусматривает откачку из ёмкости товарной продукции, размещение в ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533724
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.09d0

Способ и устройство для сбора нефти из-под ледяного покрова водоема

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Способ предусматривает бурение во льду скважины, установку под ледяным покровом полой оболочки, оснащенной по контуру надувным ограждением, закачку в полость оболочки и надувного ограждения горячего воздуха, а в зону контакта оболочки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533920
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.11.2014
№216.013.0b44

Способ возведения ледостойкой платформы

Изобретение относится к возведению в арктических морях платформ островного типа в условиях дрейфа айсбергов, подвижек смерзшихся ледяных полей. Способ включает заглубление и установку подводной части сооружения в донные отложения, неподвижное закрепление к ней полого щита, выполненного в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534292
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0d38

Способ получения активного угля

Изобретение относится к области получения порошковых активных углей. Предложен способ производства, включающий измельчение сырья, сушку, введение химического активирующего агента, активацию, отмывку и сушку готового продукта. В качестве сырья используют древесину или технический лигнин или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534801
Дата охранного документа: 10.12.2014
Показаны записи 1-10 из 152.
20.01.2013
№216.012.1da2

Прибор для определения деформаций и сил морозного пучения грунта

Изобретение относится к приборам для определения деформаций и сил морозного пучения грунта в лабораторных условиях. Прибор представляет собой гильзу, собранную из разрезных колец, снабженных бандажами с заданной податливостью с датчиками тензометрии, поддон, пористый вкладыш для подпитки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473080
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.23ad

Способ получения целлюлозного волокнистого полуфабриката

Изобретение относится к области переработки древесины, а именно к области производства волокнистых целлюлозных полуфабрикатов. Способ включает варку целлюлозосодержащего сырья в присутствии пероксида водорода с последующим щелочением и отмывкой. Новизна заявленного способа заключается в том,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474635
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23bc

Прибор для измерения деформаций морозного пучения грунта

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях. Прибор для измерения деформаций морозного пучения грунта включает гильзу для образца грунта, составленную из колец, основание с камерой для подачи воды. Кольца выполнены в виде полуколец,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474650
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a67

Способ получения магнитоактивного соединения

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения магнитоактивного соединения включает добавление к подкисленному раствору соли железа (II) соли азотистой кислоты, затем осаждение раствором щелочи. Изобретение позволяет получить магнитоактивное соединение железа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476382
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.04.2013
№216.012.362a

Ленточнопильный станок

Изобретение относится к оборудованию деревообрабатывающей промышленности. Ленточнопильный станок содержит ленточную пилу, механизм натяжения пилы, механизм привода пилы и криволинейные направляющие. Рабочие поверхности криволинейных направляющих выполнены в виде аэродинамических опор с каналами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479419
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.39ab

Способ установки направляющих для полосовых "плавающих" нерастянутых пил лесопильного станка

Способ может быть использован в лесопильной промышленности при работе на оборудовании для продольной распиловки лесоматериалов. Осуществляют установку коренной направляющей, определяющей положение блока пил, ограничительной направляющей и промежуточных направляющих, толщины которых связаны с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480324
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3d3f

Космический аппарат со стабилизацией вращением

Изобретение относится к космической технике и предназначено для различных типов космических аппаратов (КА) со стабилизацией вращением. Космический аппарат со стабилизацией вращением содержит корпус, датчик контроля углового вращения, две взаимоперпендикулярные и симметрично размещенные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481246
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.519f

Способ определения прочности бетона

Изобретение относится к способам по испытаниям строительных материалов из бетона, а именно к определению их механических свойств, в частности прочности, как при промежуточном контроле изделий на стадии формирования физико-механических свойств, так и при обследовании конструкций уже построенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486488
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.53a2

Ленточнопильный станок

Изобретение относится к оборудованию для лесопильно-деревообрабатывающего производства. Ленточнопильный станок содержит станину, ленточную пилу и ее привод. На станине установлены неподвижная и подвижная направляющие. Направляющие выполнены в виде криволинейных односторонних аэростатических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487013
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.07.2013
№216.012.59aa

Способ получения 2,4-динитрофенола

Изобретение относится к области химии, конкретно к способу получения 2,4-динитрофенола. Способ заключается в нитровании фенола и характеризуется тем, что нитрование проводят концентрированной азотной кислотой в водно-спиртовой среде при температуре кипения реакционной смеси в течение 1-2 ч....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488575
Дата охранного документа: 27.07.2013
+ добавить свой РИД