Физические свойства дерева
С точки зрения пригодности для сухой перегонки удельный исс л гигроскопичность являются важнейшими физическими свойствами дерева.
Нужно различать удельный вес древесины, взятой в виде куска со Ik-'-Mi; внутренними пустотами (порами) и без изменения его внутреннего строения, от удельного веса плотного вещества древесины, который имлеблегся в очень узких пределах — от 1,46 до 1,56. Для :uiiiiHoxi;oflH0fl сосны (Pinus palastris), дугласовой пихты (Pseudotsuga laxifolu), орешника (Hicoria alba), бука (Pagas atropunieea), красного дуба t^uerciis rubra) и сахарного клена (Acer sacchartim) удельны)! net* :;;»евесного вещества, по исследованиям D и nl ар*а, представляет ио'': .,шиую величину, а именно, 1,54. Несмотря на это, перечисленные леревья, благодаря присутствию в их древесине вор, наполненных кожухом, плавают на воде, т.-е. показывают удельный вес меньше. единицы. Удельный вес древесины в куске, без нарушения ее строен 1: л. it л [I т. н. непосредствеаняй удельный вес ее, зависит от факторов: от породы, возраста, содержания влаги и т. д. Поэтому ин будет не одинаков не только у разных видов, но и у разных леревьев одного п того же вида и даже у разных частей. чирева.
Нижеследующая таблица, составленная на основании данных rich iibi era и Wemek'a, показывает удельный вес главных древесных пород. Термин „воздушно-сухое" относится к древесине, высушенной на воздухе, it термиц „сухое" указывает на древесину, искус - егвенко высушенную в печи. Содержание влагл в первом случае равняется 15—20°/0, а в последнем 2—8%.
Удельный |
Вес |
Со держан |
||
1 |
Влаги в |
|||
Название дерева |
Свеже-сру- |
! Воздушио- |
Сухое |
Свеже-сру |
(Зленное |
! сухое |
Блек, дереве в н^ |
||
Дуй................................... |
1,075 |
! 0,708 |
0,640 |
34,7 |
Бук................................... |
0,982 |
I 0,591 |
0,540 |
39,7 |
Береза. . ■ ...................... |
0,901 |
! 0,627 |
0,570 |
30,8 |
Клен................................. |
0,904 |
0,659 |
0,580 |
27,0 |
Ильм..................... - . |
0,950 |
0,550 |
0,510 |
35,4 |
Ясень.............................. |
0,904 |
0,670 |
0,610 |
28,7 |
Липа................................. |
0,820 |
0,439 |
0,420 |
47,1 |
Тополь............................ |
<>,760 |
0,368 |
0,350 |
38.8 |
Ольха............................. |
0,856 |
0,500 |
0,440 |
41,0 |
Ива.................................. |
0,986 |
0,487 |
0,450 |
26," |
Сосна.... ... |
0,874 |
0,472 |
0.380 |
|
Пихта............................ |
0,896 |
0,552 |
0,480 |
37,1 |
Лиственница.................. |
0,025 |
0,470 |
0,410 |
41.6 |
Из таблицы видно, какую громадную роль играет влажность в определении удельного веса. Можно считать, что удаление воды из дерева искусственной сушкой до постоянного веса понижает удельный вес свеже-срублевного дерева приблизительно наполовину. Большое колебание в удельном весе замечается ср<ш лиственных пород, высушенных на воздухе, при чем максимум удельного веса (0,708) показывает дуб, а минимум (0,3бн) тополь.
Следующая таблица, составленная для европейских лиственных пород, указывает вес кубического фута воэдуш но-сухой древесин и е Английских фунтах и вес куб. метра—в килограммах.
Название дерева |
Нес куГг. Фута к Фунтах |
Нес куГ-. М^тра в килогр. |
ДуГ» (Quercus p^dum'ulata, (,>■ sessihfli. riiv. |
||
Q. nibur)......................................... . |
-'.г |
Si!- |
Ясень (Fraxinius excelsior)......................... |
■17 |
|
Ильм (Ulmus campestrisi............................ |
||
Бук (Fagus aylvatica) . .............................. |
44 |
71" |
Береза (Betula alhai................................ . |
T; |
650 |
Тополь (Pnpulus ill ha, Г'. тягл).................. |
||
Липа (Tilia стчЫа).................................... |
:,-г, |
|
Ивп (Salix albaj.......................... |
24 |
|
Каштан (Aescu)ns hippocnstiiiiiimi.............. |
36 |
" : "Г ' ' |
Приведем еще таблицу среднего веса куб. фута древесины американских хвойных пород.
Сухое (около выводы) |
Воздушно- сухое (12— [5W воды) |
Свеже-сру- бленное |
||||
Название дерева |
Вес куб. фута в фунтах |
Удельный вес |
.-е- Р т Г*» * в 0 N 1 Ft j |
Удельный вес |
£ М G ® £ О £- в |
С: 2 Я Л Ч 5g >1 « |
Дугласова NiJxrafPseudotsuga taxi - folia) ................................................ |
33 |
О.'.З |
35 |
0,56 |
38 |
0,61 |
Бальзамическая пихта (Abies balsa mea) ................................................. |
24 |
0,34 |
25 |
0,40 |
45 |
0,72 |
Большая пихта (A. grandis) - ■ . |
38 |
0,45 |
29 |
0,46 |
37 |
0,59 |
Велая пихта )А. Concolor) . ■ ■ |
25 |
0,40 |
26 |
0,42 |
56 |
0,90 |
Западная лиственница (Larix occidental is) ...................................... |
35 |
0,56 |
36 |
0,58 |
47 |
0,75 |
Американская лиственница (L. ta ricina................................................ |
37 |
0.59 |
38 |
0,61 |
47 |
0,75 |
Длинно-хвойная сосна (Pinus ра - lustris).............................................. |
40 |
0,64 |
42 |
0,67 |
49 |
0,78 |
Красная сосна (Р, Resinosa). ■ . |
32 |
0,51 |
34 |
0,54 |
42 |
0,67 |
Коротко-хвойная сосна <Р. Echi - nataj................................................. |
35 |
0,56 |
Зе |
0,58 |
45 |
0,72 |
!.}аиадн. желтая соина IP. ponde- 1'| >ку )............................ |
26 |
0,42 |
28 |
0,45 |
48 |
0,77 |
Бмая сосна (Pinus strobus» . . . |
26 |
0,42 |
27 |
0,43 |
39 |
0,62 |
Краснаи мь (P. Rubeua) .... |
27 |
0,43 |
28 |
0,45 |
3* |
0,54 |
Lie-iaii f-.'Lb (P. can ad (Mi? is). . . . |
27 |
0,43 |
2S |
0,45 |
31 |
0,5(1 |
I|:: |)pt, i «сех вышеприведенных таблиц относятся только к де - р.'пьям гфнлуго возраста; в случае молодых деревьев могут быть значительные "тступлеиия: так, молодая сосна дает цифры, на 20% превышающее указанные. Удельный вес заболони всегда очень высок, что объясняется более высоким содержанием воды и неорганических солей. Заболонь в свежем состоянии обычно весит 45 — 5в фунтов куб. фут г? даже более. Относительно изменения удельного веса чаще тчп приходится наблюдать уменьшение его от основания ствола
К вершине. У сосны удельный вес увеличивается от сердцевины к периферии до '/з радиуса, где он достигает максимума я затем уменьшается до заболони. У твердых лиственных пород, например, у дуба, удельный вес непрерывно уменьшается от центра до
Окружности.
Обычно наблюдаемое у хвойных увеличение веса мелкослойной древесины перед широкослойной объясняется следующим образом. У Хвойных ширина летней, т.-е. более плотной и тяжелой части годичных слоев, мало меняется, и увеличение ширины слоев происходит за счет упшрения весенней, т. е. более легкой их части. У некоторых же лиственных пород, например, у дуба, наоборот, весенняя часть слоев, в которой сосредоточены сосуды, более постоянна, и крупнослойная древесина богата тканями летнего образования, т.-е. более плотными, а потому эта древесина является и более тяжелой.
Другим важнейшим для сухой перегонки дерева свойством древесины является ее влажность. Содержание влаги в дереве не есть дело случая: оно зависит от влажности окружающего ^воздуха. Вода, заключающаяся в дереве, находится: во 1-х, в виде главной части древесного сока, во 2-х, содержится в стенках клеток и, в 3-х, наполняет клеточные пустоты. Она содержит неорганические соли, белковые вещества, углеводы и прочие, необходимые для роста дерева вещества. Больше всего влаги содержится в заболони, в зависимости от количества которой находится и распределение ее в дереве, так, например, в верхней части ствола влаги больше, чем в нижней, в ветвях больше, чем в стволе, но особенно много ее в корнях.
Количество влаги меняется, смотря по породе дерева, почве, климату, местности и времени гола. Нижеприведенные цифры показывают изменение содержания влаги но времени года.
Увеличение влаги к началу апреля происходит главным образом счет увеличения ее в древесном соке. Из приведенной таблицы видно, что для получения древесины с наименьшим содержанием влаги деревья следует рубить зимой.
Н ;t д н о к ;; е Д е <■ и.'i |
Г е М ; |
Г |
С. л а |
KeliNi :!НВа|>Л |
На |
||
.................................... |
52.7-'.. |
•ИЛ»' |
|
K;;:UT;IH.......................................... |
4'л2" . |
4".Г |
|
.................................... |
П, |
.Ji'l'L'- |
Для сухой перегонки дерева крайне важно иметь возможно сухой материал, так как при переработке сырой древесины идет больше топлива и требуются аппараты большей емкости; поэтому до сухой перегонки дерево подвергается сушке, которая бывает двоякого рода: воздушная—на открытом воздухе и искусственная—в печах: последняя применяется крайне редко, и про нее мы говорить не будем.
Е 5
Воздушная сушка свеже-срубленного дерева зависит от двух факторов: влажности окружающего воздуха и температуры. Различают абсолютную влажность и относительную; абсолютная влажность — количество влаги в 1 куб. футе, а относительная влажность выражает процентное отношение влаги к количеству ее при насыщенном состоянии воздуха, т.-е, прп том состоянии его, когда воздух при понижении температуры начинает выделять влагу в виде водяных капелек, влажность воздуха измеряется гигрометром: по показаниям гигрометра с помощью особой таблицы определяется относительная влажность воздуха.
10 го 40 М 70 Ь© ГйС. 4. |
Кусок дерева на воздухе будет сохнуть до определенного содержания в нем влаги, пока не наступит состояние равновесия между влажностью дерева п окружающего воздуха. Это состояние равновесия, когда дерево при определенной влажности и температуре воз - луха становится воздушно-сухим и более уже не сохнет, представляет для влажности дерева величину постоянную. Процентное содержание илаги в дереве в воздушно-сухом состоянии может быть выражено для каждой определенной температуры воздуха в виде кривой (рис. 4), Ордината которой представляет процентное содержание влаги в воздушно-сухом дереве и абсцисса — относительную влажность воздуха.
Если мы возьмем такую кривую, напр., для температуры 21°, то увидим, что при относительной влажности воздуха в 50% процентное содержание влаги в дереве не может быть менее 0%, при относительной влажности в 60% состояние равновесия наступит при ю-процентном содержании влаги в дереве и т. д. Бели воздушно-сухое дерево поместить в отапливаемое помещение, то оно будет терять влагу и далее, но если его перенести на воздух с ££>лыпей относительной влажностью, то оно будет притягивать влагу, и % содержание в нем влаги увеличится.
Скорость, с которой свеже-срубленное дерево достигает состояния равновесия и делается воздушно-сухпм, зависит от породы, размеров и формы кусков, времени года и способа укладки. Следующая таблица, составленная по данным Шевандье, показывает уменьшение влажности в процентах для свеже-срубленного дерева через разные срока вон - душной сушки для разных европейских пород.
Е |
12 |
18 |
||
Дув • •'................ |
?3,75 |
20,71 |
1Я,1в |
|
Бук. .................................... |
23,24 |
19,14 |
17,40 |
17,7-1 |
Береза........ |
23,28 |
18,10 |
15,Я* |
17.1Т |
Олька ...... • , . |
24.08 |
20,1* ! |
.18,17 |
17.1Я i |
Пихта ................................... |
28,56 |
16,65 | |
14,78 |
17,22 |
Ель............................. • . . |
29,31 |
28, |
15.8! |
17.7$ |
Название дерева |
Количество месяцев после рубки |
Из таблицы видно, что равновесие с влажностью окружающей атмосферы наступает лишь через Р/г—2 года после срубки дерева, а содержание влаги составляет тогда 15 — 20f7„. В С, Америке влажность воздушно-сухого дерева равняется 12 —15%, что объясняется большей сухостью американского климата. При еравнеан^^сы - хания разных деревьев необходимо брать куска одинаковых размерила « одинаковыми плоскостями разрезов, так как испарение влаги в разяы% направлениях различно; влага испаряется, главный-образом, й напр^ плении, параллельном продольной оси древесных волокйф испарение, в других направлениях—гораздо меньшее; так, кусок свежего дуба и сосны теряет в единицу времени в 4 раза больше Влаги через поперечное сечение, чем через радиальное. При высыхании дерева испаряется прежде всего вода, заключающаяся в клеточных Густотах; are испарение совершается быстр Пода из клеточных стенок в это время
5 Cn Л |
Суля перегони* д*рем. *■
ее выделяется, она начинает испаряться лишь тогда, когда вся „свободная" вода удалена из клеток. Испарение этой воды идет медленнее н сопровождается изменением" объема дерева. Следующая таблица показывает уменьшение объема при переходе свеже-срублеиного дерева к воздушно-сухому и искусственно-сухому состоянию.
Название дерет |
Уменьшение объема свеже дерева при высыханш Состоякия (12—15% воды! «и?'0 |
•срубленного I В Доискусетвев - но-сухого состояния (0% воды 1 |
|
Ольха красная...................... . |
«,3 |
».5 |
12,6 |
Ясень черный............................. |
7,(1 |
И,4 |
15,2 |
Бук............................................... |
4,0 |
12,0 |
16,1 |
Береап желтая....................... |
3,4 |
12,6 |
!В, Ь |
Каштан........................................ |
7,2 |
W. S |
14,4 |
Ilit. M Иелый . ............................ |
7,2 |
10,8 |
14,4 |
Клен красный........................... |
6,2 |
9,3 |
Г.!,:) |
Дуб красный............................... |
7,0. |
J 0,5 |
14,0 |
ДуГ> белый............................... |
7.8 |
11,7 |
15.7 |
Тополь желтый......................... |
5.7 |
8,6 |
11,4 |
Ива Черная... ........ |
6.7 |
10,1 |
13,3 |
Дугласова Няхта..... |
В,1 |
9,2 |
12.1 |
Вальзам. пихта......................... |
').4 |
8,1 |
10,Ь |
Лиственница маладиAn, . . |
6,0 |
ЗД |
13.2 |
Американская. |
«0,2 |
33,6 |
|
Сосна длинно-хвойная, . . |
6,1 |
9,2 |
12,2 |
Коротко-к во Ft ная. . . |
5,0 |
7,5 |
10,0 |
Красная......................... |
5,8 |
8.7 |
11,5 |
Иеймутона................... |
3,9 |
5,9 |
7,8 |
Вль красная................... |
5,9 |
8,9 |
] J, s |
, о елад;................................... |
7,4 |
11,1 |
Из таблицы видно, что уменьшение объема свежей древесины до воздушно-сухого состояния составляет около половины всего уменьшения объема при высыханий до нуля. Если примем во внимание, что содержание влаги в сыром дереве равняется 40—60% всего веса дерева, то увидим, что уменьшение в нем влажности до воздушно - сухого состояния, составляющее приблизительно 25—35%, вызывает
-- - ш —
Уменьшение объема около 6 — 8%, между тем как дальнейшее усыхай и» с 15% ДО 8 % (яа сопровождается сокращением объема на з — 4°/(.f и окончательное усыхание до нуля сокращает объем еще яа 3 —Первоначальное сравнительно незначительное сокращение объема объясняется присутствием „свободной" воды внутри клетки по испарении которой сокращение увеличивается.
Вышеприведенные цифры, показывающие усыхание дерева, относились к древесине в куске. В практике приходится иметь дело с дровами, сложенными в поленницы, где между поленьями всегда образуются промежутки, которых бывает то меньше, то больше, смотря по форме и длине поленьев, так что в одной куб. сажени (9,76 .«), которая имеет в объеме 343 куб. фута, никогда не укладывается такое же количество плотной древесной массы, а всегда меньше. Отношение плотной массы древесины к объему дров кубической сажени называется переводным числом или фактором. Как среднее число для разных дров оно принимается у нас в 220/343, т.-е. в куб. сажени, или б 34у куб. футах должно заключаться 220 куб. футов плотной древесной массы. Такая сажень называется нормальной таксационной, саженые.
Фактор полнодревесностя зависит от многих условий, из которых. укажем на длину поленьев и на их толщину. Чем дрова короче, тем больше древесной массы при одинаково плотной укладке помещается. ч 1 куС. сажени, я именно:
При длине полена Vj-. арш. — 248 куб. фут. массы в 1 куб. саж.
Ч ^ м - 255 „ т. ,. v ц, „
« вершк. — 2(Н „ „ ..........................................
Чек дрова тоньше, тем меиьше плотной древесной массы в t куб. сажени, что ясно иллюстрируется следующей таблицей.
Д. чнна дрчв 1'.г аршина
|