Investigation of drying the porous wood of a cylindrical shape

Abstract

У представленому дослідженні побудовано математичну модель сушіння пористого бруса круглого перерізу під дією конвективно-теплового нестаціонарного потоку сушильного агента. При розв’язуванні задачі капілярно-пористу структуру бруса описано у термінах квазіоднорідного середовища з ефективними коефіцієнтами, які вибрані так, щоб розв’язок в однорідному середовищі збігався з розв’язком у пористому середовищі. Вплив пористої структури враховано шляхом введення в рівняння Стефана–Максвелла ефективних бінарних коефіцієнтів взаємодії. Проблема взаємного розподілу фаз вирішена з використанням принципу локальної фазової рівноваги. Приведені властивості матеріалу (теплоємність, густина, теплопровідність) вважаються функціями пористості матеріалу, а також густини та теплоємності компонентів тіла. Отримано розв’язки для визначення температури, вологості, густини пари і тиску пари в брусі в довільний момент часу сушіння в будь-якій координатній точці радіуса, термомеханічних характеристик матеріалу і параметрів сушильного агента.

In the presented study, the mathematical model for drying the porous timber beam of a circular cross-section under the action of a convective-heat nonstationary flow of the drying agent is constructed. When solving the problem, a capillary-porous structure of the beam is described in terms of a quasi-homogeneous medium with effective coefficients, which are chosen so that the solution in a homogeneous medium coincides with the solution in the porous medium. The influence of the porous structure is taken into account by introducing into the Stefan–Maxwell equation the effective binary interaction coefficients. The problem of mutual phase distribution is solved using the principle of local phase equilibrium. The given properties of the material (heat capacity, density, thermal conductivity) are considered to be functions of the porosity of the material as well as densities and heat capacities of body components. The solution is obtained for determining the temperature in the beam at an arbitrary time of drying at any coordinate point of the radius, thermomechanical characteristics of the material, and the parameters of the drying agent.