Jaká je absolutní a relativní vlhkost dřeva?

Pro kvantitativní charakterizaci obsahu vody ve dřevě se používá indikátor – vlhkost. Vlhkost dřeva je chápána jako procentuální poměr hmotnosti vody k hmotnosti suchého dřeva: W = (m – m)/m * 100, kde m je počáteční hmotnost vzorku dřeva, g a m — hmotnost vzorku absolutně suchého dřeva, g.

Měření vlhkosti se provádí přímými nebo nepřímými metodami. Přímé metody jsou založeny na získávání vody ze dřeva tím či oním způsobem, např. sušení. Tyto metody jsou jednoduché, spolehlivé a přesné, ale mají nevýhodu v poměrně zdlouhavém postupu. Nepřímé metody založené na měření jiných fyzikálních vlastností závislých na obsahu vody ve dřevě tuto nevýhodu nemají. Nejpoužívanější jsou konduktometrické elektrické vlhkoměry, které měří elektrickou vodivost dřeva. Tyto metody však mají také své nevýhody: poskytují spolehlivé údaje v rozsahu od 7 do 30 % a pouze v místě vložení kontaktů jehly.

Dřevo obsahuje dvě formy vody: příbuzný и volný, uvolnit. Vázaná voda se nachází v buněčných stěnách a volná voda je obsažena v buněčných dutinách a mezibuněčných prostorech. Vázaná voda je zadržována především fyzikálně chemickými vazbami, změna jejího obsahu výrazně ovlivňuje většinu vlastností dřeva. Volná voda, držená pouze mechanickými vazbami, se odstraňuje snadněji než voda vázaná a má menší vliv na vlastnosti dřeva.

Při zkouškách ke stanovení fyzikálních a mechanických vlastností dřeva je kondicionováno, což vede k normalizované vlhkosti. Pokud nejsou žádné zvláštní poznámky, pak je toto číslo 12 %.

• mokrý, W > 100 %, udržovaný ve vodě po dlouhou dobu;
• čerstvě nařezaný, W = 50-100 %, zachovává vlhkost rostoucího stromu;
• suchý na vzduchu, W = 15-20 %, udržován na čerstvém vzduchu;
• pokojově suchý, W = 8-12 %, dlouhodobě skladován ve vytápěné místnosti;
• absolutně suchý, W = 0, sušený při teplotě t=103±2°C.

Smršťování dřeva není v různých směrech stejné: v tangenciálním směru je 1,5 – 2x větší než v radiálním směru.

Při plném smrštění nebo při maximálním smrštění B_max pochopit úbytek lineárních rozměrů a objemu dřeva, když je odstraněno celé množství vázané vody.

Vzorec pro výpočet celkového smrštění, %, je:

kde a_max a a_min – velikost (objem) vzorku při vlhkosti rovné nebo vyšší než je mez nasycení buněčných stěn a v absolutně suchém stavu, mm (mm 3 ).

Úplné lineární smrštění dřeva nejběžnějších domácích druhů v tangenciálním směru je 8-10%, v radiálním směru 3-7% a podél vlákna 0,1-0,3%. Celkové objemové smrštění se pohybuje v rozmezí 11-17%.

Se smršťováním dřeva se počítá při řezání kmenů na prkna (přídavky na smrštění), při sušení řeziva atd.

Vnitřní napětí vznikají ve dřevě bez účasti vnějších zatížení. Vznikají v důsledku nestejných změn objemu tělesa při vysychání – vysychacím namáháním, impregnací a při růstu stromu.

Celková napětí při sušení jsou vhodně reprezentována jako kombinace dvou složek – vlhkosti a zbytkového napětí.

Vlhkostní napětí jsou způsobena nerovnoměrným smrštěním materiálu. V povrchových zónách desky, kde je vlhkost nižší než ve středu, v důsledku omezení volného smrštění vznikají tahová napětí a uvnitř desky tlaková napětí. Zbytková napětí jsou způsobena výskytem heterogenních zbytkových deformací ve dřevě. Zbytková napětí, na rozdíl od vlhkostních napětí, nezmizí při vyrovnání vlhkosti v desce a jsou pozorována jak během sušení, tak po jeho úplném dokončení.

Pokud napětí v tahu dosáhne pevnosti v tahu dřeva přes vlákno, objeví se trhliny. Takto vznikají povrchové trhliny na začátku schnutí a vnitřní trhliny na konci schnutí. Pokřivení. Změna tvaru řeziva a přířezů během sušení, stejně jako řezání a nesprávné skladování se nazývá deformace. Nejčastěji k deformaci dochází v důsledku rozdílného smrštění v různých strukturálních směrech. Existují příčné a podélné deformace. Dochází k podélnému zvlnění: podél okraje, podél líce a okřídlenosti.

Níže uvedený obrázek ukazuje typy zvlnění: A – příčné: a – drážkované, b – lichoběžníkové, c – kosočtverečné, d – oválné; B – podélné: d – podél okraje, f – podél povrchu, g – okřídlené. Při mechanickém zpracování suchého řeziva může dojít ke zborcení: při asymetrickém hoblování, dělení žeber v důsledku nevyváženosti zbytkových napětí.

Absorpce vlhkosti. Schopnost dřeva díky své hygroskopičnosti absorbovat vlhkost (vodní páru) z okolního vzduchu se nazývá absorpce vlhkosti. Absorpce vlhkosti prakticky nezávisí na plemeni. Schopnost absorbovat vlhkost je negativní vlastností dřeva. Suché dřevo umístěné ve velmi vlhkém prostředí silně vlhne, což zhoršuje jeho fyzikální a mechanické vlastnosti, snižuje biostabilitu atd. Pro ochranu dřeva před vlivem vlhkého vzduchu je povrch dřevěných dílů a výrobků pokryt různými barvami a filmovými materiály.

Otok. Zvětšení lineárních rozměrů a objemu dřeva se zvýšením obsahu vázané vody v něm se nazývá bobtnání. K bobtnání dochází, když je dřevo vystaveno vlhkému vzduchu nebo vodě. Toto je vlastnost, která je opakem smrštění a řídí se v podstatě stejnými zákony.

Celkové bobtnání, %, se vypočítá pomocí vzorce:

kde a_max a a_min – velikost (objem) vzorku při vlhkosti rovné nebo vyšší než limit nasycení buněčných stěn a v absolutně suchém stavu mm (mm 3 ).

Stejně jako smršťování je největší bobtnání dřeva pozorováno v tangenciálním směru přes vlákno a nejmenší – podél vlákna. Bobtnání je negativní vlastností dřeva, ale v některých případech je prospěšné zajištěním těsných spojů (v sudech, kádích, lodích atd.).

Absorpce vody. Schopnost dřeva zvyšovat obsah vlhkosti v přímém kontaktu s kapalnou vodou se nazývá absorpce vody. Maximální vlhkost, kterou dřevo ponořené do vody dosáhne, je součtem maximálního množství vázané vody a maximálního množství volné vody. Je zřejmé, že množství volné vody závisí na objemu dutin ve dřevě, tudíž čím větší je hustota dřeva. Čím nižší je jeho vlhkost, která se vyznačuje maximální nasákavostí.

Schopnost dřeva absorbovat vodu, ale i jiné kapaliny, je důležitá při procesech vaření dřeva na získávání celulózy, při napouštění roztoky antiseptik a antipyrinů, při splavování dřeva a v dalších případech.

Hustota. Tato vlastnost je charakterizována hmotností jednotky objemu materiálu a má rozměr v kg/m3 nebo g/cm3.

) Hustota dřevní hmoty p_d.v., g/cm, tzn. hustota materiálu buněčné stěny je rovna: , kde m_d.v. a v_d.v. – hmotnost g a objem, cm 3, dřevité hmoty. Tento indikátor se rovná 1,53 g/cm 3 pro všechny druhy, protože chemické složení buněčných stěn dřeva je stejné.

b) Hustota absolutně suchého dřeva p se rovná: , kde m, v – hmotnost a objem dřeva při W = 0 %. Hustota dřeva je menší než hustota dřevěné hmoty, protože zahrnuje dutiny (buňkové dutiny a mezibuněčné prostory naplněné vzduchem). Charakterizuje relativní objem dutin naplněných vzduchem pórovitost dřevo P: , kde v a v_d.v. – objem vzorku a dřevní substance v něm obsažené při W = 0 %. Pórovitost dřeva se pohybuje od 40 do 80 %.

c) Hustota vlhkého dřeva: , kde m_w a v_w – respektive hmotnost a objem dřeva při vlhkosti W. Hustota dřeva závisí na jeho vlhkosti. Při vlhkosti W < W_Po hustota se mírně mění a s rostoucí vlhkostí nad W_Po Dochází k výraznému zvýšení hustoty dřeva.

d) Částečná vlhkost dřeva p`_w charakterizuje obsah (hmotnost) suchého dřeva na jednotku objemu vlhkého dřeva: , kde m – hmotnost absolutně suchého dřeva, g nebo kg; proti_w – objem, cm 3 nebo m 3, dřeva při dané vlhkosti W.

d) Základní hustota dřeva vyjádřeno poměrem hmotnosti absolutně suchého vzorku m na svůj objem při vlhkosti rovné nebo vyšší, než je mez nasycení buněčné stěny V_max: . Tento základní ukazatel hustoty, který je nezávislý na vlhkosti, je široce používán pro hodnocení kvality surovin v dřevozpracujícím, celulózo-papírenském průmyslu a v dalších případech.

Hustota dřeva se pohybuje ve velmi širokém rozmezí. Mezi druhy Ruska a sousedních zemí je dřevem s velmi nízkou hustotou jedle sibiřská (345), vrba bílá (415) a nejhustší je zimostráz (1040), jádro pistácií (1100). Rozsah změn hustoty cizích dřevin je širší: od 100-130 (balsa) do 1300 (výřez). Hodnoty hustoty zde a níže jsou uvedeny v kilogramech na metr krychlový (kg/m3).

Podle hustoty dřeva při obsahu vlhkosti 12 % se druhy dělí do 3 skupin: s nízkou, střední a vysokou hustotou dřeva.

Propustnost charakterizuje schopnost dřeva propouštět kapaliny nebo plyny pod tlakem. Vodopropustnost dřeva podél vláken je mnohem větší než napříč vlákny, zatímco u tvrdého dřeva je několikanásobně větší než u dřeva jehličnatých.

Vlhkost dřeva je kvantitativní charakteristika ukazující obsah vlhkosti v biomase. Rozlišuje se absolutní a relativní vlhkost biomasy.
Absolutní vlhkost je poměr hmotnosti vlhkosti k hmotnosti suchého dřeva: W_a = m – m/m 100

kde W_a — absolutní vlhkost dřeva, %; m je hmotnost vzorku ve vlhkém stavu, g; m_о je hmotnost stejného vzorku vysušeného na konstantní hodnotu. Relativní nebo pracovní vlhkost je poměr hmotnosti vlhkosti k hmotnosti vlhkého dřeva: W_p = m – m/m 100

kde W_p – relativní nebo pracovní vlhkost dřeva. Přepočet absolutní vlhkosti na relativní vlhkost a naopak se provádí pomocí vzorců:

Dřevní biomasa obsahuje dvě formy vlhkosti: vázaná (hygroskopická) a volná. Vázaná vlhkost se nachází uvnitř buněčných stěn a je držena fyzikálně chemickými vazbami; Odstranění této vlhkosti s sebou nese další energetické náklady a výrazně ovlivňuje většinu vlastností dřevní hmoty.
Volná vlhkost se nachází v buněčných dutinách a mezibuněčných prostorech. Volná vlhkost je zadržována pouze mechanickými vazbami, mnohem snadněji se odstraňuje a má menší vliv na mechanické vlastnosti dřeva.

Hygroskopický limit je maximální obsah vlhkosti v buněčných stěnách dřevěné hmoty, když je navlhčena vlhkostí nasyceným vzduchem. Když je dřevo vystaveno vzduchu, dochází k výměně vlhkosti mezi vzduchem a dřevní hmotou. Pokud je obsah vlhkosti dřevěné hmoty velmi vysoký, tato výměna způsobí vysychání dřeva. Pokud je jeho vlhkost nízká, dřevní hmota se navlhčí. Při dlouhodobém pobytu dřeva na vzduchu, stabilní teplotě a relativní vlhkosti se vlhkost dřeva také ustálí, když se tlak vodní páry okolního vzduchu rovná tlaku vodní páry na povrchu dřevo. Množství stabilní vlhkosti dřeva udržovaného po dlouhou dobu při určité teplotě a vlhkosti vzduchu je u všech dřevin stejné, ale závisí na směru procesu. Během procesu sušení dřeva je stabilní obsah vlhkosti vyšší než obsah vlhkosti získaný během procesu vlhčení dřeva. Rozdíl mezi stabilními hodnotami vlhkosti během sušení a zvlhčování se obvykle nazývá sorpční hystereze.

Drobné dřevo (piliny, hobliny, štěpky) s velkým specifickým povrchem má zanedbatelnou sorpční hysterezi a jeho stabilní obsah vlhkosti se nazývá rovnovážný WPP.
Rovnovážná vlhkost je stejná pro dřevo různých druhů a je zcela určena parametry vzduchu, ve kterém se nachází, tj. jeho teplotou t a relativní vlhkostí p.

Obsah vlhkosti kmenového dřeva. Podle obsahu vlhkosti se kmenové dřevo dělí na mokré, čerstvě řezané, na vzduchu suché, pokojově suché a absolutně suché.

Mokré dřevo je dřevo, které bylo dlouhou dobu ve vodě, například při raftingu nebo třídění ve vodní nádrži. Obsah vlhkosti vlhkého dřeva W_р přesahuje 50 %. Čerstvě nařezané dřevo je dřevo, které si zachovalo vlhkost rostoucího stromu. Závisí na druhu dřeva a pohybuje se v rámci WP = 33. . 50 %.

Průměrná vlhkost čerstvě nařezaného dřeva je, %, u smrku 48, u modřínu 45, u jedle 50, u borovice cedru 48, u borovice lesní 47, u vrby 46, u lípy 38, u osiky 45, u olše 46, u topolu 48, u břízy bradavičnaté 44, u buku 39, jilm 44, habr 38, dub 41, javor 33.

Sušené na vzduchu je dřevo, které bylo dlouhou dobu drženo na čerstvém vzduchu. Dřevo při pobytu na čerstvém vzduchu neustále vysychá a jeho vlhkost postupně klesá na stabilní hodnotu. Vlhkost vzduchem sušeného dřeva WP= 13. ,17 %.

Pokojově suché dřevo je dřevo, které bylo dlouhou dobu ve vytápěné a větrané místnosti. Vlhkost v místnosti suchého dřeva Wр = 7. 11 %

Absolutně suché – dřevo vysušené při teplotě t = 103 ± 2 °C do konstantní hmotnosti. U rostoucího stromu je vlhkost kmenového dřeva rozložena nerovnoměrně. Mění se jak podél poloměru, tak podél výšky kmene.

Vlhkost kůry. Obsah vlhkosti čerstvě nařezané kůry se velmi liší. Podle výzkumu N.L Leontyeva se vlhkost kůry jednotlivých sekcí kmenů pohybovala u borových kmenů od 40 do 211 %, u smrkových kmenů od 40 do 159 % a u březových kmenů od 38 do 82 %. V borové kůře se obsah vlhkosti výrazně mění podél výšky kmene, zatímco vlhkost kůry tupých kmenů je nižší než vlhkost vrcholových kmenů. U smrku a břízy je vlhkost kůry po výšce kmene téměř stejná.

Podle A.V Zhidkova se relativní vlhkost kůry jehličnanů při splavování zvyšuje na 80. 84 %, vlhkost lýka dosahuje 85. 90 %. Protože relativní kritická vlhkost kůry je 60 %, je zřejmé, že kůra jehličnatých druhů po splavování musí být před spálením tak či onak dehydratována.
Vlhká hniloba dřeva. Existují dva druhy hniloby dřeva: korozivní a destruktivní. Při korozivním hnilobě vznikají ve dřevě otvory, které se postupně zvětšují a dřevo získává charakteristickou buněčnou strukturu. Při destruktivním rozpadu dochází k rovnoměrnému rozpouštění buněčných membrán bez vzniku velkých děr.

Maximální vlhkost dřeva je omezena celkovým objemem buněčných dutin a mezibuněčných prostor. Když dřevo hnije, jeho buňky jsou zničeny, což má za následek tvorbu dalších vnitřních dutin, struktura shnilého dřeva se postupem rozkladu uvolňuje a porézní a pevnost dřeva se prudce snižuje.

Z těchto důvodů není vlhkost hniloby dřeva omezena a může dosáhnout tak vysokých hodnot, že se jeho spalování stane neefektivním. Zvýšená pórovitost shnilého dřeva ho činí velmi hygroskopickým, když je na čerstvém vzduchu, rychle se zvlhčuje.

Vlhkost korunových prvků. Dřevařský průmysl Krestetsky odstraňuje stromy již mnoho let. Korunní prvky – větve, větvičky, vršky – byly na spodním skladu rozdrceny na štěpku štěpkovačem DU-2 a použity jako palivo pro energeticko-chemickou instalaci nebo v kotelně. Dřevěné štěpky také obsahovaly jehličnaté tlapky, listy a nelignifikované výhonky.

• Hlavní
• Články o kotlích na dřevo
• Knihy o kotlích na dřevo
• Kontaktní informace