Виды и качество сырья для получения нанопористых материалов

       Прочность при растяжении вдоль волокон. При  растяжении древесины вдоль волокон  показатель прочности имеет наибольшие значения. Деформация древесины при  растяжении (удлинение образца) незначительна. Разрушение происходит в виде разрыва тканей. При высокой прочности разрыв длинноволокнистый, а при низкой — раковистый, почти гладкий. Прочность древесины на растяжение вдоль волокон зависит от породы древесины и находится в пределах 70-170 МПа при влажности 12%. Увеличение влажности приводит к некоторому снижению прочности. Предел прочности определяют по формуле а = P_max/bh. Здесь b и h — ширина и толщина рабочей части образца, см; Р_тах — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца; Н.

       Прочность при растяжении поперек волокон. Древесина сравнительно слабо сопротивляется растяжению поперек волокон. Величина предела прочности при растяжении вдоль волоконца если есть трещины, это значение вообще может упасть до нуля. Поэтому на практике древесину не применяют для работы на растяжение поперек волокон. Определение величины прочности древесины на растяжение поперек волокон необходимо для разработки безопасных в отношении растрескивания режимов сушки и для обоснования режимов резания.

       Прочность древесины при статическом изгибе. При изгибе древесины возникают  напряжения растяжения на выпуклой стороне  и напряжения сжатия на вогнутой. Кроме  того, возникают касательные напряжения при скалывании вдоль волокон. Сопротивление древесины статическому изгибу имеет большое значение во многих конструкциях, изготовляемых из нее, — мебели, лыжах, балках, стропилах, мостах. Предел прочности древесины при статическом изгибе в зависимости от породы колеблется в пределах 70-150 МПа (при влажности 12%). Увеличение влажности приводит к снижению предела прочности до 40-90 МПа (при влажности 30% и выше). Предел прочности при нагружении образца в центре о₁₂ = ЗР _ax/2bh². Здесь  — расстояние между центрами опор, см; b — ширина образца, см; h — высота образца (в направлении действия силы), см .

       Прочность древесины при сдвиге. При сдвиге на древесину действуют две равные и противоположные по направлению  силы. Многие конструкции узлов мебели, мостов, ферм работают на сдвиг. При  сдвиге действуют касательные силы, расположенные в плоскости, параллельной действию внешних сил.

       Испытание на сдвиг возможно в трех направлениях: скалывание вдоль волокон, скалывание поперек волокон, перерезание древесины  поперек волокон. Каждый вид испытания  молено проводить в радиальном и тангентальном направлениях. Всего возможны шесть случаев испытания на сдвиг. Наиболее

       распространенное  испытание — на скалывание вдоль  волокон. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для хвойных  пород древесины почти не зависит от радиального или тангентального направления и составляет 6,5-10 МПа. У лиственных пород при радиальном скалывании предел прочности в зависимости от породы находится в пределах 6-16 МПа, при тангентальном на 10-30% выше, чем при радиальном. Прочность древесины при других случаях сдвига мало изучена. Предел прочности при сдвиге определяют по формуле х = Р/b. Здесь b — ширина площади скалывания, см;  — длина площади скалывания, см.

       Ударная вязкость древесины. При статическом  изгибе на древесину действует определенная нагрузка, величина которой либо остается постоянной, либо возрастает постепенно. Однако в отдельных случаях изгибающая нагрузка может действовать и более резко: при прыжке на лыжах с трамплина, большой нагрузке на мост или стул, ударе судна о причал. Здесь важно знать о поведении и прочности древесины. Нагрузка при ударном изгибе производится на специальной испытательной машине — маятниковом копре.

       4 Качество древесного угля

       Для того, чтобы из древесины получился уголь, ей нужно пройти процесс пиролиза, разложения без доступа воздуха. Древесина разлагается в газовой бескислородной атмосфере, в реторте, под воздействием нагрева. Реторта — это замкнутый сосуд, нагревание производят через ее стенки. Парогазы, которые образуются в процессе пиролиза, выводятся через патрубок в реторте. Далее в устройстве для конденсации газ отделяется от жидкости. Технический процесс начинается с того, что древесину кладут в реторту, закрывают загрузочное отверстие и нагревают аппарат до 400-500°С. Пирометр, расположенный в рекреационном отверстии, помогает регулировать температуру.

       Процесс пиролиза состоит из трех основных стадий, которые различаются между  собой по контрольным замерам и внешним признакам. 
Первый этап — это сушка древесины. При температуре до 150°С из сырья выделяется влага. Второй этап — собственно пиролиз, сухая перегонка. При температуре 150-350°С выделяется газ, и в дистилляте образовываются органические продукты. На этом этапе протекает важный для всего процесса период, называемый экзотермическим. Он заключается в том, что пиролиз проходит энергично, выделяется реакционное тепло, это происходит при температуре около 280 °С. Третий этап, прокалка. Если на предыдущем этапе образовался уголь, то на этом происходит отделение от него смол в небольшом количестве и множества неконденсируемых газов. Температура на этом этапе начинается с 350 °С и доходит до 550°С. Процесс распада древесины очень сложный, так как она состоит из целого комплекса органических соединений. Они имеют различный молекулярный вес, поэтому протекающие между ними химические реакции тоже различны. Рассчитать или детально описать все эти реакции будет трудно. Однако, в общих чертах это возможно. Первым, при температуре 150°С, начинается распад ксилана, процесс продолжается при 250°С и более. В результате образуются такие вещества, как уксусная кислота, фурфурол и газы. При температуре 200 °С начинается распад лигнина, что приводит к высвобождению летучих низкомолекулярных соединений. А при 300 °С разлагается целлюлоза. В процессе пиролиза протекают химические реакции, последовательные и параллельные, которые сопровождаются появлением новых и разрывом старых связей, которые существовали до термической обработки. Получившиеся в результате новые вещества начинают взаимные реакции. Годы лабораторных исследований и полученный на производстве опыт дали возможность установить связь между протекающими процессами, между химическими составляющими древесины и продуктами, получающимися в результате ее распада. А также установить факторы, которые влияют на эти процессы. Главные показатели, которые определяют ход процесса пиролиза, – это сырье и технические условия его обработки.

        Список используемой литературы

1. Боровиков А. М., Уголев Б. Н. Справочник по древесине: Справочник/Под ред. Б. Н. Углева.–М.: Лесн. пром-сть, 1989.–269 с.
2. http://ru.wikipedia.org/
3. http://www.znaytovar.ru/
4. http://www.abrasive.ru/
5. http://www.wood.ru/
6. http://ecobowels.wordpress.com/