Слайд 1
Лекція 9
Теплові властивості деревини: теплоємність, теплопровідність, температуропровідність, теплове розширення.
Слайд 2Теплоємність матеріалу характеризує його здатність акумулювати тепло. Показником є
питома теплоємність (С, кДж/кг°С) - кількість теплоти, яку необхідно для
того, щоб нагріти 1 кг маси матеріалу на 1 К (або на 1° С). Експериментально визначають калориметрами.
Слайд 3Теплопровідність та температуропровідність характеризують процеси розповсюдження (переносу) тепла в матеріалі.
Коефіцієнт
теплопровідності (λ, Вт/(м°С) чисельно дорівнює кількості теплоти, що проходить через
стінку з деревини площею 1 м2 і завтовшки 1м, за різниці температур на протилежних стінках в 1 °С. При стаціонарному теплообміні температурне поле в матеріалі залишається протягом часу постійним. Можна експериментально визначити при стаціонарному потоці тепла.
Слайд 4Коефіцієнт температуропровідності
(а, м2/с) визначає інерційність матеріалу, тобто його здатність
вирівнювати температуру в певному об’ємі.
Даний показник комплексний, що випливає
з теплоємності і теплопровідності деревини; його фізична суть – швидкість поширення теплоти в деревині.
Слайд 5Показники, що характеризують теплові властивості деревини, використовуються для розрахунку процесів
її нагрівання, сушіння, відтаювання, заморожування, втрат тепла крізь огородження з
деревини.
Слайд 6Залежність теплофізичних властивостей деревини від щільності, вологості, температури та структурних
напрямків
Теплоємність сухої деревини практично дорівнює теплоємності деревинної речовини і при
0С- 1,55 кДж/кг °С.
З підвищенням температури питома теплоємність деревини декілька підвищується за лінійним законом, а при температурі 100 °С збільшується на 25%.
Волога має більший вплив: збільшення вологи деревини від 0 до 130% приводить до збільшення темплоємності у 2 рази. Одночасний вплив вологості та температури видно на діаграмі Серговського П.С.
Слайд 7На теплопровідність деревини впливає щільність. Найбільша -1530 кг/м3, що дорівнює
щільності деревинної речовини має найбільшу теплопровідність - 0,5 Вт/(м °С).
Слайд 8
Теплопровідність сухої деревини уздовж волокон в 1,5-2 рази більше, ніж
поперек. За експериментальними даними практично немає різниці між теплопровідністю в
рад. і танг. напрямках. Тільки у листяних з великим об"ємом серцевинних променів (дуб, бук) в танг. напр. більше на 15%.
Слайд 9Зволоження деревини, тобто заміщення повітря, що знаходиться в ній водою,
яка має у 23 рази більшу теплопровідність, приводить до збільшення
теплопровідності.
Підвищення температури вологої деревини приводить до ще більшого збільшення теплопровідності.
Слайд 10У діаграмі для деревини берези; подано значення коефіцієнтів і для
від"ємних температур. Якщо в деревині присутня вільна вода, то теплопровідність
льоду у 4 рази більша за воду, тому виникає стрибкоподібне збільшення теплопровідності. При вологості менше за Wмн - такого немає (замерзає незначна кількість зв"язаної води).
Слайд 12Температуропровідність деревини..
У абсолютно сухої деревини із зменшенням щільності коеф. температуропровідності
збільшується - тому, що збільшується частина повітря в одиниці об"єму,
яке має температуропровідність у 100 разів більшу за деревинну речовину. Збільшення вмісту вільної води приводить до різкого падіння температуропровідності, тому що повітря в порожнинах клітин заміщується водою, яка має коефіцієнт температуропровідності у 150 разів менше за повітря.
Слайд 13При вологості нижче за Wм.н. впливу вологості на коефіцієнт температуропровідності
не спостерігається - в клітинній стінці повітря майже немає, присутні
зв"язана вода і деревинна речовина, коеф. температуропровідності яких близькі.
Слайд 14Теплове розширення деревини. При нагріванні твердих матеріалів ( і деревини)
відбувається збільшення їх об"єму.
Коеф.лінійного теплового розширення являє собою зміну одиниці
довжини тіла при нагріванні його на 1 °С. Внаслідок анізотропії коеф.теплового розширення різні за трьома структурними напрямками. Залежність як у коеф.усушки - поперек волокон у 10-15 більше, ніж уздовж волокон, а в танг. напрямку у 1,5-1,8 разів більша за радіальний.
Слайд 15Коеф. лінійного розширення уздовж волокон деревини складає 1/3-1/10 частину коефіцієнтів
теплового розширення металів, бетону, скла.
При нагріванні вологої деревини крім теплового
розширення одночасно відбувається значно більша вологісна деформація, що пов’язана із зміною гігроскопічної вологості. Зміна гігроскопічної вологості на 1% призводить до деформації, в десятки разів більшої, ніж від зміни температури на 10 0С.