AGRIS - 

2019

Loskutov, S.R. | Aniskina, A.A. | Shapchenkova, O.A. | Tyut'kova, E.A., Russian Academy of Sciences. Siberian Branch, Krasnoyarsk (Russian Federation). The V.N. Sukachiev Inst. of Forest Science

This paper deals with the hygroscopic properties of the wood of the Siberian tree species. We analyzed Siberian larch Larix sibirica Ledeb., Scotch pine Pinus sylvestris L., Siberian spruce Picea obovata Ledeb., Siberian fir Abies sibirica Ledeb., drooping birch Betula pendula Roth., and wood samples of aspen Populus tremula L using sorption models including the Brunauer-Emmett-Teller (BET), Frenkel-Halsey-Hill (FHH), Zimm-Lundberg (ZL), and micropore volume filling (MVF) theories along with accurate methods, namely thermogravimetry (TG), differential thermogravimetry (DTG) and differential scanning calorimetry (DSC). The isotherms of moisture sorption by wood were used to quantify the most important hygroscopic characteristics. We used BET to calculate monolayer capacity (um), specific inner surface area (Ssp) and ZL equation to find water vapor content and relative pressure when water clusters start to form in the wood samples, FHH model and MVF theory to obtain fractal dimension of "sorption surface" and characteristic sorption energy (Ес), respectively. Application of Ozawa-Flynn-Wall method to TG/DTG data allowed us to identify a dependence of water desorption activation energy on the stage of nonisothermal wood drying and to determine maximum moisture loss rate. Based on the measurement values obtained from DSC experiments, we found the energy spent for the removal of bound water when heating samples at a constant rate. The values of um, Ssp and Ес indicated that moisture sorption differed considerably (8.8% for um and Ssp and 31.4% for Ес) among the woody species of interest. A kinetical analysis revealed that the wood of birch, aspen, and larch had higher values of moisture desorption activation energy as compared to pine, spruce and fir. These differences agreed well with the values for moisture evaporation heat determined by DSC method. | Рассмотрены гигроскопические свойства древесины сибирских пород. Изотермы сорбции паров воды древесиной лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb., сосны обыкновенной Pinus sylvestris L., ели сибирской Picea obovata Ledeb., пихты сибирской Abies sibirica Ledeb., березы повислой Betula pendula Roth. и осины обыкновенной Populus tremula L. были проанализированы в рамках различных моделей сорбции: Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), Френкеля-Холси-Хилла (ФХХ), Цимма-Лундберга (ЦЛ), теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ). Рассчитаны наиболее важные характеристики гигроскопических свойств исследованных образцов: емкость монослоя сорбированной воды и удельная внутренняя поверхность (um и Sуд – по БЭТ); водосодержание и относительное давление паров воды, при которых в образцах древесины начинается образование водных кластеров (по уравнению ЦЛ); фрактальная размерность "сорбционной поверхности" (по модели ФХХ); характеристическая энергия сорбции (Ес) – по ТОЗМ. На основе результатов применения прецизионных методов термического анализа – термогравиметрии (ТГ), дифференциальной термогравиметрии (ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) – установлена зависимость энергии активации десорбции воды от завершенности неизотермической сушки образцов древесины (по методу Озавы-Флинна-Уолла); определены максимальная скорость потери влаги и затраты энергии на удаление связанной воды при нагреве с постоянной скоростью. Установленные величины um, Sуд и Ес свидетельствуют о значительных различиях в сорбции влаги древесиной изученных пород, которые достигали 8.8% (um и Sуд) и 31.4% (Ес). Анализ кинетики неизотермической сушки показал, что древесина березы, осины и лиственницы характеризовалась более высокими значениями энергии активации десорбции влаги по сравнению с сосной, елью и пихтой. Эти результаты хорошо согласуются с теплотой испарения влаги, определенной с помощью метода ДСК.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Agapov, D.S., St. Petersburg State Agrarian Univ.

The technique proposed allows determining the mass and molar ratios of residual gases and water injected into the engine cylinder on the fourth stroke of a six-stroke Crower engine, calculating the mass fraction of released exhaust gases and the fraction of residual gases in the fourth stroke of the engine cycle, and also finding the water flow rate relative to fuel consumption. It is based on the assumption that in the process of releasing exhaust gases from the internal combustion engine (ICE) cylinder, both external work by the piston for ejecting gases and the gas itself extruding part of its own mass through the valve slit are performed. The numerical values of the thermodynamic parameters of the operating fluid at the outlet determined by the proposed technique are consistent with the calculated data of the classical thermal calculation. A computer program was created that allows performing these calculations in automatic mode. The proposed approach to calculating the thermodynamic parameters of the working fluid can be used in the case when the thermodynamic process is associated with the loss of mass of the operating fluid. At the same time, the conditions of the thermodynamic process of releasing exhaust gases from the ICE cylinder (heat exchange and mechanical work) are taken into account through the expansion polytropic index, which must be determined for each specific case separately. This will require extra experiments. | Предлагаемая методика позволяет определить массовое и молярное соотношения остаточных газов и воды, впрыскиваемой в цилиндр двигателя, на четвёртом такте шеститактного двигателя Кроуэра, вычислить массовую долю выпускаемых отработавших газов и долю остаточных газов в четвёртом такте цикла двигателя, а также найти расход воды относительно расхода топлива.Она базируется на допущении, что в процессе выпуска отработавших газов из цилиндра ДВС совершается как внешняя работа поршнем по выталкиванию газов, так и работа самого газа по выдавливанию части собственной массы через клапанную щель. Численные значения термодинамических параметров рабочего тела на выпуске, определённые по предлагаемой методике, согласованы с расчётными данными классического теплового расчёта. Создана компьютерная программа, позволяющая производить указанные вычисления в автоматическом режиме.Предложенный подход к расчёту термодинамических параметров рабочего тела можно использовать в случае, когда термодинамический процесс сопряжён с потерей массы рабочего тела. При этом условия протекания термодинамического процесса выпуска отработавших газов из цилиндра ДВС (теплообмен и совершение механической работы) учитываются через показатель политропы расширения, который должен определяться для каждого конкретного случая в отдельности. Этопотребуетпроведениядополнительныхэкспериментов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation