ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2024.251.350-368isplta-439Research ArticleДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИWOOD SCIENCE. MECHANICAL WOODWORKING INDUSTRYВлагопроводность ядровой древесины сосны в стволе дереваMoisture conductivity of pine core wood in a tree trunkhttps://orcid.org/0000-0001-8352-1941КантиеваЕ. В.KantievaE. V.

КАНТИЕВА Екатерина Валентиновна – заведующая кафедрой механической технологии древесины, кандидат технических наук

394087, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

ResearcherID: ААR-8571-2020

KANTIEVA Ekaterina V. – PhD (Technical),Head of the Department of Production, Mechanical Wood Technology

394087. Timiryazev str. 8. Voronezh

Researcher ID:ААR-8571-2020 

ekantieva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4371-2270СнегиреваС. Н.SnegirevaS. N.

СНЕГИРЕВА Светлана Николаевна – доцент кафедры древесиноведения, кандидат биологических наук

394087, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

ResearcherID: ААR-5877-2020

SNEGIREVA Svetlana N. – PhD (Biological), Associate Professor of the Department of Wood Science

394087. Timiryazev str. 8. Voronezh

Researcher ID: ААR-5877-2020

svetkasneg@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5941-6287ПлатоновА. Д.PlatonovA. D.

ПЛАТОНОВ Алексей Дмитриевич – заведующий кафедрой древесиноведения, доктор технических наук

394087, ул. Тимирязева, д. 8, г. Воронеж

ResearcherID:AAC-9820-2019

PLATONOV Aleksei D. – DSc (Technical), Head of the Department of WoodScience

394087. Timiryazev str. 8. Voronezh

Researcher ID: AAC-9820-2019

aleksey66@yandex.ruВоронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. МорозоваРоссияVoronezh State Forestry Engineering University named after G.F. MorozovRussian Federation2024280120250251350368Copyright © Кантиева Е.В., Снегирева С.Н., Платонов А.Д., 20252025Кантиева Е.В., Снегирева С.Н., Платонов А.Д.Kantieva E.V., Snegireva S.N., Platonov A.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/439

В статье рассмотрен процесс перемещения влаги в древесине в процессе её гидротермической обработки. Получение качественно высушенного материала с минимальными внутренними напряжениями возможно на основе сведений о величине тока влаги в древесине, выражаемой через коэффициент влагопроводности. На коэффициент влагопроводности большое влияние оказывает температура, с повышением которой его величина существенно возрастает. На интенсивность тока влаги в древесине оказывают влияние порода, направление тока влаги и место расположения древесины в стволе дерева. Имеющиеся сведения о влагопроводности древесины не учитывают изменчивость плотности древесины по высоте ствола дерева и представлены для комлевой части ствола. Определение коэффициента влагопроводности установлено в радиальном и тангенциальном направлении для ядровой древесины сосны с учетом высоты ствола методом стационарного тока влаги. Экспериментально установлено повышение величины коэффициента влагопроводности древесины сосны по высоте ствола в средней его части в 1,6 раза, а в вершинной – в 2,05 раза по сравнению с комлевой. Интенсивность тока влаги в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном, в древесине из комлевой части ствола в среднем на 14,0%, из средней части ствола – на 5,0%, а из вершинной – на 16,0% независимо от температуры среды. Полученныезакономерности об изменчивости коэффициента влагопроводности древесины сосны по высоте ствола показывают целесообразность проведения предварительной сортировки древесины перед гидротермической обработкой с учетом местоположения её в стволе дерева. Это позволит оптимизировать процессы высыхания и увлажнения древесины, обосновать рациональные режимы камерной и атмосферной сушки.

The article considers the process of moisture transfer in wood during its hydrothermal treatment. Obtaining a high-quality dried material with minimal internal stresses is possible based on information about the amount of moisture current in the wood, expressed in terms of the moisture conductivity coefficient. The coefficient of moisture conductivity is greatly influenced by temperature, with an increase in which its value increases significantly. The intensity of the moisture current in the wood is influenced by the breed, the direction of the moisture current and the location of the wood in the tree trunk. The available information on the moisture conductivity of wood does not take into account the variability of the density of wood in the height of the tree trunk and is presented for the butt part of the trunk. The determination of the moisture conductivity coefficient was established in the radial and tangential directions for sound pine wood, taking into account the height of the trunk by the method of stationary moisture current. Experimentally, an increase in the value of the moisture conductivity coefficient of pine wood in the height of the trunk in its middle part by 1.6 times, and in the apex – by 2.05 times compared with the lump. The intensity of the moisture current in the radial direction is higher than in the tangential direction in wood from the butt part of the trunk by an average of 14.0%, from the middle part of the trunk – by 5.0%, and from the apex – by 16.0% regardless of the ambient temperature. The obtained patterns on the variability of the moisture conductivity coefficient of pine wood in trunk height show the expediency of carrying out preliminary sorting of wood before hydrothermal treatment, taking into account its location in the trunk of the tree. This will optimize the processes of drying and moistening of wood, justify rational modes of chamber and atmospheric drying.

коэффициент влагопроводностивлажность древесиныдревесина сосныплотность древесиныдревесина ядроваяметод стационарного тока влагидиффузный ток влагиствол деревавысота стволаmoisture conductivity coefficientwood moisturepine woodwood densitysound woodstationary moisture current methoddiffuse moisture currenttree trunktrunk heightReferencesАлпаткина Р.П. О влагопроводности древесины важнейших отечественных пород // Деревообр. пром-сть. 1967. № 9. С. 12–14.Afshari Z., Malek S. Moisture Transport in Laminated Wood and Bamboo Composites Bonded with Thin Adhesive Layers – a Numerical Study. SSRN Electronic Journal, 2022. DOI: 10.2139/ssrn.4026076.Арциховская Н.В. Исследование влагопроводности древесины // Труды института леса. 1957. Т. 9: Вопросы древесиноведения. С. 127–157.Alpatkina R.P. About moisture conductivity of the most important native tree species wood. Woodworking industry, 1967, no. 9, pp. 12–14. (In Russ.)Гороховский А.Г., Шишкина Е.Е., Агафонов А.С. Конвективная сушка пиломатериалов на основе управляемого влагообмена // ИВУЗ. Лесной журнал. 2022. № 1(385). С. 166–172. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-166-172.Artsikhovskaya N.V. Investigation of wood moisture conductivity. Proceedings of Institute of Forest, 1957, Т. 9: Questions of wood science, pp. 127–157. (In Russ.)Гостеев Ю.А., Коробейников Ю.Г., Федоров А.В., Фомин В.М. Экспериментальное определение влагопроводности образцов из сосны в продольном направлении при конвективной сушке // Прикладная механика и техническая физика. 2003. Т. 44. № 3. С. 117–123.Chiniforush A.A., Valipour H., Akbarnezhad A.A. Water vapor diffusivity of engineered wood: Effect of temperature and moisture content. Construction and Building Materials, 2019, vol. 224, pp. 1040–1055.Зарипов Ш.Г., Корниенко В.А. О влагообменных процессах при конвективной сушке в камерах периодического действия лиственничных пиломатериалов // Хвойные бореальной зоны. 2021. Т. 39. № 1. С. 60–65.Eitelberger J., Hofstetter K. Prediction of transport properties of wood be-low the fiber saturation point – A multiscale homogenization approach and its experimental validation. Part II: Steady state moisture diffusion coefficient. Composites Science and Technology, 2011, vol. 71, iss. 2, pp. 145–151.Михайлова Ю.С., Платонов А.Д., Снегирева С.Н., Киселева А.В., Мозговой Н.В. Определение минимальной высоты источника выбросов из камеры при сушке древесины бука // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 9. №4 (36). С. 117–125.Gorokhovskiy A.G., Shishkina E.E., Agafonov A.S. Convective drying of lumber based on controlled moisture exchange. IVUZ. Forest Journal, 2022, no. 1(385), pp. 166-172. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-166-172. (In Russ.)Платонов А.Д., Волошин С.И., Снегирева С.Н., Киселева А.В., Мозговой Н.В., Сафонов А.О. Влагопроводность древесины яблони // Лесотехнический журнал. 2019. Т. 8. №4 (32). С. 181–187.Gosteev Yu.A., Korobeynikov Yu.G., Fedorov A.V., Fomin V. M. Experimental determination of moisture conductivity of pine samples in the longitudinal direction during convective drying. Applied Mechanics and technical physics, 2003, vol. 44, no. 3, pp. 117–123. (In Russ.)Платонов А.Д., Снегирева С.Н., Кантиева Е.В., Бондаренко В.С., Киселева А.В. Влагопроводность древесины сосны, поврежденной пожаром, при атмосферной сушке // Перспективные ресурсосберегающие технологии развития лесопромышленного комплекса: матер. межд. науч.-практ. конф. мол. уч. и студ. Воронеж, 2023а. С. 126–129. DOI: 10.58168/R-STDTIC2023_126-129.Hofstetter A.K., Eitelberger J. Сomprehensive model for transient moisture transport in wood below the fiber saturation point: Physical background, implementation and experimental validation. International Journal of Thermal Sciences, 2011, vol. 50, iss. 10, pp. 1861–1866.Платонов А.Д., Снегирева С.Н., Кантиева Е.В., Киселева А.В. Влагопроводность ядровой древесины сосны, поврежденной сильным низовым и беглым верховым пожаром // Лесотехнический журнал. 2023б. Т. 13. № 4 (52). Ч. 1. С. 191– 208. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2023.4/12.Mikhailova Yu.S., Platonov A.D., Snegireva S.N., Kiseleva A.V., Mozgovoy N.V. Determination of the minimum height of the emission source from the chamber during drying of beech wood. Forestry Engineering Journal, 2019, T. 9, no. 4(36), pp. 117– 125. (In Russ.)Рудак А.Г., Снопков Б.В. Исследование влагопроводности древесины сосны в различных структурных направлениях // Труды БГТУ. № 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. 2010. № 2. С. 180–183.Platonov A.D., Voloshin S., Snegireva S.N., Kiseleva A.V., Mozgovoy N., Safonov A.O. Moisture conductivity of apple wood. Forestry Engineering Journal, 2018, vol. 8, no. 4(32), pp. 181–187. (In Russ.)Сапожников И.В., Скуратов Н.В., Алексеева И.И., Самойленко Д.А., Мамонтов М.П., Матвеева К.А. Определение коэффициента влагопроводности при низкотемпературной сушке древесины // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2016. № 4. С. 34–39.Platonov A.D., Snegireva S.N., Drapalyuk M. V., Novikov A.I., Kantieva E.V., Novikova T.P. Wood Quality along the Trunk Height of Birch and Aspen Growing in the Restoring Forests of Central Russia. Forests, 2022, vol. 13 (11), no. 1758. DOI: https://doi.org/10.3390/f13111758.Серговский П.С. Расчет процессов высыхания и увлажнения древесины. М.: Гослесбумиздат, 1952. 75 с.Platonov A.D., Snegireva S. N., Kantieva E. V., Bondarenko V.S., Kiseleva A.V. Moisture conductivity of pine wood damaged by fire during atmospheric drying. Promising resource-saving technologies for the development of the timber industry complex: materials of Int. sci.-pract. conf. of young scientists and students. Voronezh, 2023a, pp. 126–129. DOI: 10.58168/R-STDTIC2023_126-129. (In Russ.)Скуратов Н.В., Усов Д.В., Сергеев И.Г. Паропроницаемость и влагопроводность термически модифицированной древесины ясеня // Ежегодная нац. научтех. конф. проф.-преп. состава, асп. и студ. Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана по результатам НИР за 2021 г. Красноярск, 2022. С. 113–115.Platonov A.D., Snegireva S.N., Kantieva E.V., Kiseleva A.V. Heartwood moisture conductivity of standing pine damaged by running crown and strong surface wildfire. Forestry Engineering Journal, 2023b, vol. 13, no. 4 (52), p. 1, pp. 191–208. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2023.4/12. (In Russ.)Сотникова М.А., Соколова В.А. Разработка методов и процессов обезвоживания древесины и древесных отходов // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: матер. XVII Междунар. науч.-технич. конф. Вологда: ВоГУ, 2019. С. 178–181.Rudak A.G., Snopkov B.V. Investigation of moisture conductivity of pine wood in various structural directions. Proceedings of BSTU. Series 2. Forestry and woodworking industry, 2010, no. 2, pp. 180–183. (In Russ.)Afshari Z., Malek S. Moisture Transport in Laminated Wood and Bamboo Composites Bonded with Thin Adhesive Layers – a Numerical Study // SSRN Electronic Journal. 2022. DOI: 10.2139/ssrn.4026076.Sapozhnikov I.V., Skuratov N.V., Alekseeva I.I., Samoylenko D.A., Mamontov M.P., Matveeva K.A. Determination of the coefficient of moisture conductivity during lowtemperature drying of wood. Lesnoy vestnik. Forestry Bulletin, 2016, no. 4, pp. 34–39. (In Russ.)Chiniforush A.A., Valipour H., Akbarnezhad A.A. Water vapor diffusivity of engineered wood: Effect of temperature and moisture content // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 224. P. 1040–1055.Sergovskiy P.S. Calculation of wood dessication and humidification processes. M.: State Publishing House of Forest and Paper Industry, 1952. 75 p. (In Russ.)Eitelberger J., Hofstetter K. Prediction of transport properties of wood be-low the fiber saturation point – A multiscale homogenization approach and its experimental validation. Part II: Steady state moisture diffusion coefficient // Composites Science and Technology. 2011. Vol. 71, iss. 2. P. 145–151.Skuratov N.V., Usov D.V., Sergeev I.G. Vapor permeability and moisture conductivity of thermally modified ash wood. Annual nat. sci-tech. conf. for Professors, Lecturers, Postgraduate Students and Students of Mytitschi branch of MSTU named after N.E. Bauman based on results of R&D in 2021. Krasnoyarsk, 2022, pp. 113–115. (In Russ.)Hofstetter A. K., Eitelberger J. Сomprehensive model for transient moisture transport in wood below the fiber saturation point: Physical background, implementa-tion and experimental validation // International Journal of Thermal Sciences. 2011. Vol. 50, iss. 10. P. 1861–1866.Snegireva S.N., Platonov A.D., Kiseleva A.V., Kantieva E. V. Variability of the hardness of pine wood damaged by strong grassroots and rampant riding fire. Forestry Engineering Journal, 2022, vol. 11, no. 4., pp. 79–87. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2021.4/7.Platonov A.D., Snegireva S.N., Drapalyuk M. V., Novikov A.I., Kantieva E.V., Novikova T.P. Wood Quality along the Trunk Height of Birch and Aspen Growing in the Restoring Forests of Central Russia // Forests. 2022. Vol. 13 (11), no. 1758. DOI: 10.3390/f13111758.Sotnikova M.A., Sokolova A.V. Development of methods and processes for dewatering wood and wood waste. Actual problems of the development of the forest complex: mater. of XVII int. sci.-tech. conf. Vologda: VoSU, 2019, pp. 178–181. (In Russ.)Snegireva S.N., Platonov A.D., Kiseleva A.V., Kantieva E.V. Variability of the hardness of pine wood damaged by strong grassroots and rampant riding fire // Forestry Engineering Journal. 2022. Vol. 11, no. 4. P. 79–87. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2021.4/7.Tyukavina O., Gudina A., Heating capability of postpyrogen-pine wood. Forestry Engineering Journal, 2020, vol. 10, no. 2, pp. 188–195. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.2/19.Tyukavina O., Gudina A. Heating capability of postpyrogen pine wood // Forestry Engineering Journal. 2020. Vol. 10, no. 2. P. 188–195. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.2/19.Zaripov Sh.G., Kornienko V.A. On moisture exchange processes during convective drying in batch chambers of larch lumber. Coniferous boreal zones, 2021, vol. 39, no. 1, pp. 60–65. (In Russ.)Zhan T., Sun F., Lyu C., He Q., Xu K., Zhang Ya., Cai L., Huang Zh., Lyu J. Moisture diffusion properties of graded hierarchical structure of bamboo: Longitudinal and radial variations // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 259, no. 119641. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119641.Zhan T., Sun F., Lyu C., He Q., Xu K., Zhang Ya., Cai L., Huang Zh., Lyu J. Moisture diffusion properties of graded hierarchical structure of bamboo: Longitudinal and radial variations. Construction and Building Materials, 2020, vol. 259, no. 119641. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119641.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.