Temperaturverhalten und mechanische Spannungen im nassen Holz bei Hochfrequenzerwärmung

Zusammenfassung

Es wurden Gesetzmäßigkeiten aufgezeigt, die das Verhalten des nassen Holzes im Hochfrequenzfeld beurteilen lassen. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen:

• 1. Das Temperaturverhalten des nassen Holzes im Hochfrequenzfeld wird vom spezifischen Energieumsatz [W/cm³] bestimmt.

• 2. Die spezifische LeistungN′ [W/cm³] ist abhängig von Hochfrequenzspannung, Frequenz, Kondensatorgeometrie und den elektrischen Eigenschaften des nassen Holzes. Als solche werden die dielektrischen Werte ɛ _r und ɛ _di , die Relaxationszeit der parelektrischen Dipole τ′ und die ohmsche Leitfähigkeit ϰ beschrieben.

• 3. Die elektrischen Eigenschaften des nassen Holzes können gemessen werden. Man erhält ɛ _r , ɛ _di und τ′ aus der Dispersionskurve, ϰ aus der Leitfähigkeitsmessung.

• 4. Mit Hilfe der gemessenen elektrischen Daten wird die spezifische LeistungN′ [W/cm³] berechnet und unter Verwendung der kalorischen Werte des nassen Holzes in Temperaturverhalten umgesetzt. Für den mit divq=0 charakterisierten Anfangsbereich der Aufheizung wurde dies am Beispiel von Kiefernholz durchgeführt und das Rechenergebnis mit den Versuchsergebnissen verglichen.

• 5. Rechnung und Temperaturmessung lassen übereinstimmend, bei vorgegebener Arbeitsfrequenz, ein optimales Feuchtigkeitsgebiet für einen höchsten Temperaturanstieg erkennen.

• 6. Die Siedetemperatur im Holz ist eine Funktion des Widerstandes, den die Holzstruktur der Dampf- und Flüssigkeitsbewegung entgegensetzt. Dieser Widerstand konnte in keine Gesetzmäßigkeit gebracht werden, die als Basis für die Beurteilung des Temperaturverhaltens im Siedebereich der Aufheizung dienlich wäre.

• 7. Das Studium der Rißbildung an Kiefernholz während der Hochfrequenzerwärmung, eröffnet die Möglichkeit, mathematische Ansätze zur Beurteilung der, aus den anisotropen Schwindungseigenschaften kommenden, inneren Spannungen des Holzes, bilden zu können.

Summary

The principles which govern the behaviour of wet timber in the radio-frequency field were reported on. The results achieved can be summarized as follows:

• 1. The temperature of wet timber in the radio-frequency field is determined by the specific transformation of energy (W/cm³).

• 2. The specific capacity N′ (W/cm³) depends on the radio-frequency tension, frequency, the condensator geometry and the electrical properties of wet timber. Those are the dielectrical values ɛ _r and ɛ _di , the relaxation time of the parelectrical dipoles and the ohmic conductivity ϰ.

• 3. The electrical properties of wet timber can be measured. ɛ _r , ɛ _di and τ′ are gained from the dispersion curve and ϰ from the measurements of conductivity.

• 4. With the help of the electrical data measured the specific capacity N′ (W/cm³) is computed and is transformed into temperature by using the caloric values of wet timber. For the initial range of the heating characterized by div q=0 this was demonstrated on pinewood. The results of the computation were compared to those of the experiment.

• 5. Computation and temperature measurement within a defined working-frequency both show an optimum moisture region for maximum temperature rise.

• 6. The boiling-temperature in wood is a function of that resistance which the wood-structure opposes to the diffusion of vapour and liquids. This resistance could not be formed into a formula which would be of service as a basis for the estimation of temperature in the boiling-region during heating-up.

• 7. The study of the formation of splits on pinewood during radio-frequency heating offers the possibility to establish mathematical formulations in order to estimate the internal tensions of wood deriving from its anisotropic shirnking-properties.