U N I V E R Z I T E T U B E O G R A D U
Tehnološko-metalurški fakultet
Seminarski rad
Tema:
Upotreba sušnica namenjenih sušenju drveta i papira
Mentor: Studenti:
prof. dr. Ivona Radović Nevena Dabović 3136/18
Valerija Tanović 3135/18
Sara Desovski 3134/18
Jelena Reljić 3133/18
4
1. Sušenje drveta
1.1.
Uvod
Drvo ima veoma kompleksu građu pa definisanje njegovih osobina kao i optimizacija procesa prerade
drveta predstavljaju pravi izazov.
Slika 1. Poprečni presek stabla
Na poprečnom preseku stabla razlikujemo nekoliko zona: srž(
pith
), centralni deo stabla (
heartwood
) koji je
nekada služio za protok hranljivih materija, ali više ne služi u te svrhe,središnji deo (
sapwood
) kroz koji
protiču hranljive materije i koru (
bark
) koja se sastoji od izumrlih ćelija i ima ulogu da štiti drvo od spoljnog
uticaji.
Mogu se uočiti i tzv. godišnji prstenovi ili godovi koji se sastoje od jedne svetle i jedne tamne linije. Svetla
linija se stvara u prolećnom, odnosno letnjem, a tamnija u jesenjem odnsono zimskom periodu. Godovi
mogu biti različite širine, a jednom formirani godovi se ne mogu menjati. Širina goda zavisi od spoljnih
uticaja kao što su suša, količina hranljivih materija u zemljištu, sunčani periodi i sl. Njihovim brojanjem se
može odrediti starost, ukoliko nisu postojali ulovi koji bi onemogućili širenje stabla kao što su dugotrajna
suša ili napad insekata.
Karakteristike drveta koje treba definisati za potrebe industrijske prerade i procesa sušenja su
njegove hemijske (sastav, sadržaj vlage...) i mehaničke karakteristike.
Hemijski sastav većina vrsta drveta je veoma sličan, glavni hemijski elementi od kojih se drvo sastoji
su ugljenik, vodonik i kiseonik, kao što je prikazano u tabeli 1. Pored ovih elemenata mogu se naći
azot,magnezijum, kalijum, kalcijum, natrijum i silicijum.
Tabela 1. Hemijski sastav drveta
5
Zbog toga što se vlaga kreće od dna ka vrhu drveta možemo zaključiti da vlada negativan pritisak.
1.1.1. Sadržaj vode u drvetu
Sadržaj vlage se razlikuje između različitih delova drveta. Tako, centralni deo drveta(
heartwood
)
ima manji sadržaj vlage nego središnji deo (
sapwood
) koji je potpuno zasićen. U tabeli 2. se vidi razlika u
sadržaju vlage između ovih delova drveta za listopadne i četinarske vrste.
Tabela 2. Sadržaj vlage u centralnom i središnjem delu drveta, za četinare i listopadne
vrste u odnosu na masu suvog drveta
Maksimalan sadržaj vlage u središnjem delu se može izračunati pomoću sledeće jednačine
X
=
ϕ ρ
l
(
1
−
ϕ
)
ρ
s
ϕ
=
1
−
ρ
0
ρ
s
gde je ϕ poroznost, ρ
0
gustina (odnos suve mase i zapremine sirovog drveta), ρ
s
gustina ćelija
(
≅
1530kg m
-3
), ρ
l
gustina biljnih sokova (
≅
1000kg m
-3
)
Vlaga, odnosno voda, koja se nalazi u drvetu može biti slobodna ili vezana. Voda koja se nalazi u
međućelijskom prostoru se naziva slobodna voda, zbog toga što su njene karakteristike slične tečnoj vodi,
npr. viskozitet, gustina, napon pare i sl. Pojam vezane vode povezan je sa higroskopnom prirodom
drveta.Higroskopnost predstavlja mogućnost nekog materijala da veže i zadrži vodu. Voda se adsorbuje ili
apsorbuje.
Korisno je definisati maksimalnu količinu apsorbovane vlage, koju još nazivamo i tačkom zasićenja
vlakana (
fiber saturation point-FSP
). FSP drveta možemo definisati kao sadržaj vlage u stanju ravnoteže
(EMC), kada je relativna vlažnost 99%. Za većinu vrsta vrednost FSP iznosi 30-32 %. Vrednost FSP opada sa
povećanjem temperature. Drvo spada u higroskopno kapilarno porozne materijale, što znači da ima fizički
ograničene pore i vlagu koja je fizički vezana. Deformacija (skupljanje) drveta se dešava na početku
procesa sušenja.
7
Na slici 2. je prikazana promena dimenzija urorka u periodu slobodnog skupljanja.
Slika 2. Promena dimenzija uzorka u periodu slobodnog skupljanja
Slika 3. Promena dimenzija uzorka koji je sušen pod nekom vrstom opterećenja
Kod uzorka koji je izložen nekoj vrsti opterećenja dolazi do trenutne deformacije, koja se povećava
sa vremenom, kao što je prikazano na slici 3.
Sa slike 4. se vidi da je uzorak na koji je vršen pritisak manje dužine nego onaj na koji nije bio vršen
pritisak, a koji je manji od uzorka na koji je bio izložen nekoj vrsti naprezanja.
Slika 4. Promena dužine uzorka u odnosu na vrstu opterećenja
