Fmvd i cvi en 4
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 19

FMVD I - cvičení č.4 PowerPoint PPT Presentation


  • 78 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

FMVD I - cvičení č.4. Navlhavost a nasáklivost dřeva. Zadání. 1) Stanovte po 2 1 dnech máčení u standardních tělísek SM, JS a BK maximální vlhkost w max a maximální hustotu ρ w max. Srovnejte s teoretickými vypočítanými hodnotami.

Download Presentation

FMVD I - cvičení č.4

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Fmvd i cvi en 4

FMVD I - cvičení č.4

Navlhavost a nasáklivost dřeva


Zad n

Zadání

1)Stanovte po 21 dnech máčení u standardních tělísek SM, JS a BK maximální vlhkost wmax a maximální hustotu ρw max. Srovnejte s teoretickými vypočítanými hodnotami.

2)Vypočítejte pórovitost při vlhkosti 0% P0 a při určité vlhkosti Pw, určete teoretické množství látky, které se může do dřeva impregnací dostat.

3)Vypočtěte sorpční izotermu dle Andersona-McCarthyho a teorie termodynamiky sorpce (-∆Hs ≈ ∆Gs), srovnejte sorpční izotermy mezi jednotlivými dřevy a sestrojte NOMOGRAM RVD = f(T,φ).

4) Diskuse


Termodynamika sorpce

Termodynamika sorpce

Systém dřevo – voda = termodynamický systém. Předpoklad probíhání reversibilních dějů. Platí zde základní rovnovážné stavy – rovnováha tepelná, hydrodynamická a chemická.

Přechod mezi skupenstvími spočívá v překonávání energetických bariér. Při vypařování vody ze dřeva musí molekula vody překonat obdobnou energetickou bariéru způsobenou vazebnými silami vody ve dřevě (vodíkové vazby) jako při odpařování z volné hladiny, kde působí hlavně síly povrchového napětí.


Fmvd i cvi en 4

 Obr.4.6: Schématické znázornění energetických hladin různého skupenství vody ve dřevě - vodní páry, vody volné a vázané a ledu. Em teplo fuze ledu, Ev výparné teplo vody vázané, E0 výparné teplo vody volné, Es, Hs diferenciální teplo sorpce, Eb aktivační energie vody vázané, Ep aktivační energie vody volné, wf mez nasycení buněčných stěn (Siau 1995).


Termodynamika vody voln

Termodynamika vody volné

Celkovou vnitřní energii vody lze charakterizovat entalpii. Entalpii lze také vyjádřit jako součet entropie a volné energie. Entropie je míra neuspořádanosti soustavy a je dána množstvím práce, kterou je třeba dodat systému (při konstantní teplotě), aby se vrátil do původního stavu. Entropie tedy roste s teplotou. Je-li entalpie dána součtem entropie a volné energie, pak platí, že se vzrůstající teplotou klesá volná energie v látce. Pokles volné energie odpovídá rozpínání vodních par. Se stlačováním plynu se uspořádanost systému zvětšuje (klesá entropie) a hodnota volné energie vzrůstá. U rozpínání je tomu opačně. Protože je vzduch nasycený vodní parou v termodynamické rovnováze s vodou kapalnou (vypařování = kondenzaci), mají obě látky stejné množství volné energie rovné Gw. Nasycený vzduch vodní parou má ve srovnání se vzduchem nasyceným větší molární objem, a tudíž i nižší G. Vzniká tedy gradient (spád) volné energie DG mezi kapalinou a nenasyceným vzduchem, a důsledkem je vypařování vody, až do dosažení rovnovážného stavu. DG lze spočítat z práce potřebné k roztažení nasyceného vzduchu na objem odpovídající vzduchu nenasycenému. Tuto energii lze vyjádřit také podle rovnice: DG=RTln f. Tento rozdíl energie je považován za hybnou sílu difůze vlhkosti ve dřevě.

Gw = Hw - T Sw


Termodynamika vody v zan

Termodynamika vody vázané

Při příjmu vázané vody dřevem se teplo uvolňuje (diferenciální teplo sorpce Es). Je dáno součtem rozdílů volné energie a entropie. Diferenciální teplo sorpce je tedy energie, která vzniká roztržením vodíkových vazeb a přitažlivých sil zemi molekulou vody a sorpčním místem buněčné stěny. Jeho hodnota se rovná rozdílu entalpii mezi stavem absolutně suchého dřeva a MH. – DHs =(Es)0*e^-Bw

(Es)0 – diferenciální teplo sorpce absolutně suchého dřeva

B – koeficient diferenciálního tepla sorpce stanovený experimentálně pro konkrétní dřevinu

Es = - Hs


Fmvd i cvi en 4

Obr.4.5: Grafické znázornění vztahu mezi diferenciálním teplem sorpce ES, volnou energií vody vázané GS a entropií vody vázané TS podle rovnic (4.17), (4.20) a (4.16) (Siau 1995).


Sorp n izoterma

Sorpční izoterma

Jedním z kritérií použitelnosti dané sorpční izotermy je její shoda s experimentálními daty. Teorie Anderson – McCarthyho sorpce vychází z předpokladu, že pokles volné energie vody vázané během sorpce je přímo úměrný poklesu sorpčního tepla a platí DHs=k*DGs, kde k je funkční vztah mezi volnou energii a změnou entalpie na vlhkosti dřeva. Dosazením do této rovnice lze snadno spočítat vlhkost dřeva v závislosti na konkrétní relativní vlhkosti vzduchu.


Fmvd i cvi en 4

Obr.4.11: Sorpční izoterma dřeva (Tilia sp.) při teplotě 30°C - a iniciální desorpce, b adsorpce, c oscilující sorpce.


Fmvd i cvi en 4

Obr.4.10: Nomogram pro stanovení rovnovážné vlhkosti dřeva v závislosti na relativní vzdušné vlhkosti j a teplotě prostředí T (Kollmann a Coté 1968).


Pot ebn vzorce

Potřebné vzorce

Nasáklivost po 14 dnech máčení

Výpočet vlhkosti a hustoty teoreticky


Pot ebn vzorce1

Potřebné vzorce

Pórovitost dřeva

Pórovitost dřeva při konkrétní vlhkosti

W>MH

W<MH


Pot ebn vzorce2

Potřebné vzorce

Množství impregnační látky, kterou lze dřevo teoreticky napustit při vlhkosti, která se rovná MH

m = Pw dřeva * ρlátky * Vw dřeva


Sorp n izoterma1

Sorpční izoterma

Sorpční izotermu podle Andersona McCarthyho určíme podle vztahu

w - rovnovážná vlhkost dřeva, která odpovídá dané  a T (%)

A=7,731706-0,014348*T

B=0,008746+0,000567*T

T – termodynamická teplota při které určujeme sorpční izotermu (K)

 - relativní vlhkost vzduchu ()


Pot ebn vzorce3

Potřebné vzorce

Návrh vlastní izotermy, která vychází z termodynamiky sorpce

Z grafu závislostí volné energie a entalpie na vlhkosti dřeva lze pozorovat určitou souvislost mezi těmito energiemi. Nelze však říci, že by G byla určitým konstantním násobkem H. Proto je třeba najít funkční vztah, který by v sobě zahrnoval přístupnou vlhkost. (DHs=DGs * k).

Sorpční izoterma smrku platí rovnice k = m * enw

Koef. a a b jsou hodnoty diferenciálního tepla sorpce určeného z tepla smáčení, jejich hodnota je pro konkrétní dřeviny uvedena v literatuře.


Fmvd i cvi en 4

 Obr.4.5: Grafické znázornění vztahu mezi diferenciálním teplem sorpce ES, volnou energií vody vázané GS a entropií vody vázané TS podle rovnic (4.17), (4.20) a (4.16) (Siau 1995).


Fmvd i cvi en 4

Obr. 4.12 Sorpční izoterma


Fmvd i cvi en 4

Obr.4.15 sorpční izotermy srovnání dřev


Pou it vzorce

Použité vzorce


  • Login