4 Диэлькометрическая влагометрия лесоматериалов

Одной из возможностей транспортировки продукции лесной промышленности, а именно брёвен, является морской (речной) транспорт. При пересечении границы, для начисления таможенных платежей, необходимо точное определение веса перемещаемых брёвен. Загрузка (вес груза) определяется по усадки судна.

В свою очередь вес брёвен будет зависеть от их влагосодержания. Последнее регламентируется и указывается в сопроводительных документах на перевозимый груз. Таким образом, перед таможенными органами ставиться задача в определении истинного значения влагосодержания брёвен. Одним из основных путей решения этой задачи является использование современных методов неразрушающего контроля.

Методы НК позволяют автоматизировать измерения влажности. Большинство влагомеров позволяет проводить измерения без разрушения контролируемого объекта, чем достигается экономия материала, а также возможность повторения измерения на одном и том же участке объекта контроля при проверке результата измерения.

Проведём оценку влияния влагосодержания древесины на её вес (массу). Для этого рассмотрим некоторые зависимости. Воспользуемся формулами смеси и выбирим одну из них.

В качестве математических моделей смесей служат зависимости, связы­вающие какую-либо физическую величину n-фазной смеси с теми же физическими величинами и объёмными концентрациями отдельных компонентов.

Так как нас интересует плотность смеси, формула имеет вид:

, (4.1)

где: δ – объёмная концентрация воды, ρ_n – плотность воды, ρ₀ – плотность древесины.

Из справочника возьмём значения плотности: ρ_в = 1,0 г/м³, ρ_д = 0,5 г/см³. Рассчитаем по (4.1) значения плотности при изменении δ от 0,1 до 0,9. Полученные значения сведём в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Влагосодержание δ	Плотность смеси ρ, г/см^3	«Прирост массы», %
0,1	0,55	42,1
0,2	0,6	36,8
0,3	0,65	31,6
0,4	0,7	26,3
0,5	0,75	21,1
0,6	0,8	15,8
0,7	0,85	10,5
0,8	0,9	5,3
0,9	0,95

Примем за начальную влажность δ = 0,9. Тогда изменение массы для разного значения влагосодержания будет представлен в 3-ем столбце таблицы 5.1. Как видим из таблицы, при высушивании древесины происходит “прирост массы”, т. е. незаконный провоз большего объема древесины.

Произведем теоретический расчет влагосодержания от содержания воды в древесине. Расчёт диэлектрической проницаемости производим по выбранной формуле:

   ·_в +    ·_д, (4.2)

где: _в – диэлектрическая проницаемость воды (_в = 80) ; _д – диэлектрическая проницаемость древесины (_д = 4).

Результаты расчёта по формуле сведём в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	11,6	19,2	26,8	34,4	42	49,6	57,2	64,8	72,4	80

Таким образом, наблюдается линейная зависимость диэлектрической проницаемости от влагосодержания. Данные изменения будут регистрироваться прибором.

Для проведения контроля влажности древесины используем электрический влагомер ЭФ-10У промышленного исполнения.

Принцип действия промышленного влагомера поясняется структурной схемой, представленной на рис. 16.

1

2

3

Рис. 16. Структурная схема промышленного влагомера

1 – измерительный конденсатор, 2 – измерительный генератор, 3 – электронный блок.

Конструктивно промышленный влагомер выполнен в виде трёх со­ставных частей: измерительного конденсатора (первичного преобразователя) 1, измерительного генератора 2, электронного блока 3.

Работа влагомера производится в соответствии со структурной схемой. Измерительный конденсатор 1 взаимодействует с контролируемым материалом. В зависимости от влажности последнего изменяется ёмкость конденсатора.

Изменение ёмкости конденсатора, включённого в измерительную цепь измерительного генератора 2, приводит к изменению частоты генератора. Данное изменение частоты отслеживается в электронном блоке 3, который непосредственно связан с измерительным генератором. В электронном блоке после соответствующей обработки вырабатывается сигнал, пропорциональный влажности контролируемого материала.

Проводим измерения увлажнённых образцов древесины (сосна) на влагомере ЭФ-10У. Для этого мы создаём влажность в диапазоне 40 ÷ 80 %. Влажность в образцах создавалась помещением их в эксикатор с водой. Затем производилось измерение образца.

Перед проведением измерений проводилась тарировка влагомера, для этого весовым методом определялось влагосодержание по формуле 5.3 для ряда промежуточных значений. Под влагосодержанием (массовым) u понимается отношение массы влаги М, со­держащейся в теле, к массе абсолютно сухого тела М₀:

. (4.3)

Для получения нулевого влагосодержания образец принудительно высушивался и периодически взвешивался на аналитических весах. При неизменности веса констатировалась нулевое влагосодержание, полученное значение массы образца подставлялось в расчётную формулу 4.3.