Технология и оборудование лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств. Часть 2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ 

ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ 

И ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ 

ПРОИЗВОДСТВ

Лабораторный практикум

Часть 2

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 674.05(076)
ББК 37.13я7

Т38

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. техн. наук директор ООО «НТЦ ГринТэкс» Д. Б. Просвирников

директор ООО «Научно-технический центр по разработке 

технологии и оборудования» А. И. Заляев

Т38

Сафин Р. Г., Арсланова Г. Р., Садртдинов А. Р., 
Хабибуллина А. Р., Шайхутдинова Д. А. 
Технология и оборудование лесозаготовительных и деревоперерабатывающих 
производств : лабораторный практикум: в 2 ч. Ч. 2 /
Р. Г. Сафин [и др.]; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 160 с.

ISBN 978-5-7882-2230-1
ISBN 978-5-7882-2232-5 (ч. 2)

Представлены лабораторные работы в соответствии с программой 

дисциплины 
«Технология 
и 
оборудование 
лесозаготовительных 
и 

деревоперерабатывающих производств».  Дано описание материальных 
частей лабораторного оборудования, рассмотрены методика проведения, 
порядок обработки эксперимента и требования к оформлению отчета.

Предназначен для бакалавров и магистров очной и очно-заочной форм 

обучения направлений подготовки 15.03.02 (15.04.02) «Технологические 
машины 
и 
оборудование» 
и 
35.03.02 
(35.04.02) 
«Технология 

лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», а также для 
научных работников, аспирантов и специалистов лесной промышленности.

Подготовлен на кафедре «Переработка древесных материалов».

ISBN 978-5-7882-2232-5 (ч. 2)
ISBN 978-5-7882-2230-1

© Сафин Р. Г., Арсланова Г. Р., 

Садртдинов А. Р., Хабибуллина А. Р., 
Шайхутдинова Д. А., 2019

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 674.05(076)
ББК 37.13я7

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий практикум включает в себя краткие теоретические 

сведения и методические указания для выполнения лабораторных 
работ в соответствии с программой дисциплины «Технология и 
оборудование 
лесозаготовительных 
и 
деревоперерабатывающих 

производств». Лабораторный практикум необходим для усвоения 
общих и специальных положений теории и практики использования и 
проектирования
технологических 
машин, 
предназначенных 
для 

использования в деревообрабатывающих производствах. Он ставит 
своей целью закрепить знания, получаемые студентами на лекциях и 
при самостоятельном изучении литературы, а также привить 
необходимые навыки по проектированию отдельных механизмов 
деревообрабатывающих 
оборудований 
и 
к 
проведению 
работ 

исследовательского 
характера. 
Практикум 
предусматривает 

возможность самостоятельной подготовки к лабораторным работам.

В каждой лабораторной работе приводятся теоретические 

сведения, 
которые 
способствуют 
глубокому 
и 
сознательному 

выполнению задания. В целях закрепления знаний и навыков в конце 
работы приведены контрольные вопросы. 

Прежде чем приступить к выполнению работы, студенты 

должны пройти инструктаж по технике безопасности с обязательным 
заполнением контрольного листа. Каждая работа осуществляется
бригадой, состоящей не менее чем из трех человек, в присутствии 
преподавателя. Закончив экспериментальную часть работы, каждая 
бригада производит тщательную уборку рабочего места, оборудования
и соответствующей части лаборатории.

После 
выполнения 
лабораторной 
работы 
полученные 

результаты заносятся в отчет и сдаются преподавателю на проверку.

Лабораторная работа 1

ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ИТП–МГ 4

Цель работы: изучить оборудование и освоить методику работы 

с измерителем теплопроводности.

Содержание работы: изучить принцип работы измерителя 

теплопроводности ИТП–МГ 4.

Оборудование, 
приборы 
и 
материалы: 
измеритель 

теплопроводности ИТП–МГ 4.

1.1. Основные положения теории

Теплопроводность – способность материала передавать через 

свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности 
температур на противоположных поверхностях. Различные материалы 
проводят теплоту по-разному: одни быстрее (например, металлы), 
другие медленнее (теплоизоляционные материалы).

Теплопроводность характеризуется количеством теплоты (Дж), 

проходящей в течение 1 ч через образец материала толщиной 1 м, 
площадью 1 м2, при разности температур на противоположных 
плоскопараллельных 
поверхностях 
в 
1 
К. 
Теплопроводность 

обозначают 
буквой 
λ
(лямбда) 
и 
выражают 
в 
Вт/(м∙К). 

К теплоизоляционным относят материалы с теплопроводностью не 
более 0,175 Вт/(м∙К) при средней температуре слоя 298 К и 
влажностью, нормированной ГОСТами или ТУ. Теплопроводность 
зависит от средней плотности материала (с увеличением средней 
плотности теплопроводность возрастает), его структуры, пористости, 
влажности и средней температуры слоя материала. Чем выше 
пористость (меньше средняя плотность) материала, тем ниже 
теплопроводность. 
С 
увеличением 
влажности 
материала 

теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его 
теплоизоляционные 
свойства. 
Поэтому 
все 
теплоизоляционные 

материалы 
хранят 
в 
помещении 
или 
под 
навесом, 
а 
в 

теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги 
покровным слоем.

Теплопроводность пористых материалов ниже, чем плотных. 

Это объясняется тем, что в пористых материалах тепловой поток 
проходит как через вещество материала, так и через поры, 

заполненные воздухом. Очень низкая теплопроводность воздуха 
оказывает сопротивление прохождению теплового потока. Однако при 
одинаковой пористости теплопроводность пористых материалов тем 
меньше, чем мельче размер пор, поскольку в крупных порах 
происходит 
передача 
теплоты 
конвекцией. 
Перенос 
теплоты 

движением воздуха возрастает при наличии сообщающихся крупных 
пор. Материалы с замкнутыми порами менее теплопроводны, чем с 
сообщающимися.

Теплопроводность материала зависит и от его структуры: у 

материалов с волокнистым и слоистым строением теплопроводность 
поперек и вдоль направления волокон (слоев) неодинакова. Так, у 
древесины при направлении теплового потока вдоль волокон 
термическое сопротивление вдвое меньше, чем поперек волокон. А это 
значит, что теплопроводность дощатого и щитового паркетного пола 
меньше теплопроводности пола из торцовой деревянной шашки. Эту 
зависимость 
следует 
учитывать 
и 
при 
использовании 
для 

теплоизоляции искусственных слоистых материалов и изделий типа 
сэндвича. Теплопроводность – одно из важнейших эксплуатационно-
технических свойств материалов, применяемых для наружных стен, 
перекрытий и покрытий, для изоляции теплосетей, котлов и т.п.

1.2. Устройство и принцип работы измерителя 

теплопроводности ИТП–МГ4

Принцип действия прибора ИТП–МГ4 (рис. 1.1) основан на 

создании 
проходящего 
через 
исследуемый 
плоский 
образец 

стационарного теплового потока. По величине этого теплового потока, 
температуре противоположных граней образца и его толщине 
вычисляется теплопроводность образца λ. К основным функциям 
ИТП–МГ 4 относятся:

– автоматический 
цикл 
измерений 
с 
экспресс-оценкой 

результата через 10–20 мин с момента начала цикла;

– определение теплопроводности при средней температуре 

образца 12–43 °С;

– выбор условий выполнения измерений;
– установка параметров испытаний с помощью экранных меню;
– автоматическая 
стабилизация 
температур 
холодильника, 

нагревателя и его охранной зоны в процессе испытаний;

– автоматическая 
архивация 
200 
результатов 
и 
условий 

измерений (вид материала, дата и время);

– отображение динамики процесса измерения и результатов на 

графическом дисплее с подсветкой в течение всего цикла;

– вычисление термического сопротивления и коэффициента 

теплопроводности.

Рис. 1.1. Измеритель теплопроводности ИТП–МГ4

Прибор состоит из измерительной ячейки (теплозащитный 

кожух, 
нагреватель 
и 
холодильник) 
и 
электронного 
блока, 

размещенных в едином корпусе.

На лицевой панели прибора расположены клавиатура и 

графический индикатор, на задней торцевой стенке – выключатель, 
разъем шнура сетевого питателя с защитными предохранителями
(основным и запасным).

Клавиатура состоит из девяти клавиш (см. рис. 1.1).  Клавишей
производится включение и отключение процесса измерения. 

Клавиша 
служит для включения и выключения подсветки 

дисплея. При включении прибора подсветка всегда включена. 
Клавиша «М» (измерение) служит для перевода прибора из режима 
«Меню» в режим измерений, а также для фиксации в памяти 
очередного результата. Клавиша «F» является функциональной и 
предназначена для входа в главное меню из режима измерений, а 
также для входа и выхода из пунктов главного меню и подменю.
Клавишами 
управляется курсор (мигающий знак, цифра и 

т.п) в режиме установки параметров работы и осуществляется 
просмотр памяти результатов по номерам (из режима измерений).

Клавиши «↑», «↓» предназначены для выбора строки меню, установки 
значений параметров и ускоренного просмотра памяти по датам. 
Клавишей «С» выполняется сброс устанавливаемых параметров в 
начальное состояние и удаление результатов.

Система меню прибора. При включении дисплей индицирует 

название прибора и текущие дату и время. Через несколько секунд 
прибор переходит в режим измерений, при этом на дисплее 
индицируются температура окружающей среды, разница температур 
между холодной и горячей пластинами, дата и время. Для запуска 
процесса измерений следует нажать клавишу
, а для перехода в 

режим меню – клавишу «F». 

Режим меню. Чтобы войти в любой из пунктов меню, нужно 

выбрать его клавишами «↑» или «↓» и нажать клавишу «F». Выход из 
любого пункта меню также осуществляется клавишей «F». Для 
перехода в режим измерений следует нажать клавишу «M».

Пункт меню «Калькулятор» служит для расчета теплового 

сопротивления по известной теплопроводности образца. В этом же 
пункте меню можно рассчитать значение необходимой толщины 
материала при заданном тепловом сопротивлении и известной 
теплопроводности или значение теплопроводности материала, если 
известны его толщина и тепловое сопротивление. 

Пункт меню «Дата и время» служит для установки текущих 

времени и даты. 

Пункт меню «Настройка» содержит подменю «Калибровка» и 

«Заводские установки» и позволяет скорректировать показания 
прибора на трех эталонных образцах теплопроводности, а также 
вернуть заводские установки. 

Пункт меню «Язык» позволяет выбрать язык текстовых 

сообщений – английский или русский. 

Пункт меню «О приборе» содержит информацию о названии 

прибора и версии программного обеспечения.

1.3. Области применения измерителя теплопроводности

Измеритель теплопроводности ИТП–МГ4 предназначен для 

определения 
теплопроводности 
и 
термического 
сопротивления 

широкого спектра строительных и теплоизоляционных материалов 
методом стационарного теплового потока по ГОСТ 7076-99 и методом 

теплового потока по ГОСТ 30256. Прибор может использоваться при 
контроле 
качества 
выпускаемой 
продукции 
на 
предприятиях, 

производящих строительные и теплоизоляционные материалы, а также 
при обследовании зданий, сооружений и
конструкций. Условия 

эксплуатации прибора, при которых обеспечиваются нормированные 
метрологические характеристики: температура окружающего воздуха 
10–35° С; относительная влажность воздуха от 30 до 80 %.

1.4. Порядок проведения работы

Подготовка к работе и включение.
Перед включением 

прибора необходимо убедиться, что подключена нагревательная 
пластина через разъем на задней торцевой стенке прибора. Далее 
следует включить прибор в сеть и выключателем на задней торцевой 
стенке прибора включить питание, при этом на несколько секунд на
дисплее индицируются название прибора и его версия, после чего 
прибор переходит в режим измерений. Сетевая розетка (евро) должна 
иметь защитное зануление на третьем контакте.

Подготовка образцов. Для измерений изготавливают образцы в 

виде прямоугольного параллелепипеда, наибольшие грани которого 
имеют форму квадрата с размерами 150×150 мм. Толщина образцов 
должна 
находиться 
в 
диапазоне 
10–25 
мм. 
Грани 
образца, 

контактирующие с рабочими поверхностями плит прибора, должны 
быть плоскими и параллельными. Отклонение лицевых граней 
жесткого образца от параллельности не должно быть более 0,5 мм. 
Жесткие образцы, имеющие разнотолщинность и отклонения от 
плоскостности, 
шлифуют. 
Толщину 
образцов 
измеряют 

штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм в четырех углах на 
расстоянии (50,0 ± 5,0) мм от вершины угла и посередине каждой 
стороны. За толщину образца принимают среднеарифметическое 
значение результатов всех измерений. Следует учитывать, что при 
измерении теплопроводности наибольший вклад в погрешность вносят 
боковые потери, обусловленные неидеальностью тепловой изоляции 
измерительной 10-й ячейки, и тепловое сопротивление переходов 
образец–нагреватель 
и 
образец–холодильник, 
вызванное

неплоскостностью рабочих поверхностей образца. 

Исходя из этого для проведения измерений с наименьшей 

погрешностью для измерения теплопроводности теплоизоляционных 
материалов желательно выбирать образцы минимальной толщины 

(10–15 мм). Для измерения теплопроводности образцов с высокой 
теплопроводностью 
желательно 
иметь 
образцы 
максимальной 

толщины (20–25 мм), кроме того, рабочие грани образцов должны 
иметь минимальные отклонения от плоскостности. Для проведения 
измерений необходимо вставить в измерительную ячейку между 
холодильником и нагревателем образец, защелкнуть фиксаторы на 
корпусе, после чего прижать образец с требуемым усилием 
фиксирующим винтом до появления 2–3 щелчков при повороте винта.

Внимание! Чтобы избежать лишних царапин на измерительных 

пластинах нагревателя и холодильника, следует образец и нагреватель 
поднимать и опускать вертикально вверх. 

Нажатием клавиши 
включить режим измерения. Прибор 

запросит у пользователя толщину образца в мм и ожидаемое значение 
его 
теплопроводности. 
Ввод 
ориентировочного 
значения 

теплопроводности ускоряет процесс замера. Затем автоматически 
включится режим измерения, по окончании которого прибор выдаст 
значение теплопроводности измеряемого образца и автоматически 
начнет новое измерение. Рекомендуется проводить три измерения на 
одном образце, выбирать среднее значение. Первый замер – наименее 
точный. Температура окружающей среды в течение цикла измерений 
должна быть стабильной (±0,5 °С). При этом условии и толщине 
образца 10–25 мм время первого замера в цикле составляет 50 мин, 
следующих – 25 мин. Для остановки серии измерений необходимо 
нажать кнопку
и подтвердить необходимость остановки. Можно 

также просто выключить прибор, при этом результаты уже 
проведенных измерений сохранятся в энергонезависимой памяти 
прибора.

Расчет 
теплового 
сопротивления 
по 
известной 

теплопроводности.
Для 
расчета 
теплового 
сопротивления 
R

материала по известной теплопроводности λ и толщине d необходимо 
из главного меню выбрать пункт «Калькулятор».

Рис 1.2. Дисплей прибора в режиме калькулятора

В появившемся меню следует выбрать первый вариант расчета –

по формуле R=d/λ.

Рис 1.3. Дисплей прибора в процессе настройки

Кнопками «↑», «↓» установить мигающий значок «v» выбора 

результата в первую строку. Затем кнопкой «←» или «→» перейти к 
одной из изменяемых цифр в строке «d=» или «λ=» и кнопками «↑», 
«↓» установить нужное значение. Аналогично установить в нужные 
значения все цифры значений толщины d и теплопроводности λ. При 
изменении любого из чисел автоматически будет изменяться значение 
теплового сопротивления R. 

В 
этом 
же 
пункте 
меню 
можно 
рассчитать 
значение 

необходимой 
толщины 
материала 
при 
заданном 
тепловом 

сопротивлении 
и 
известной 
теплопроводности 
или 
значение 

теплопроводности материала, если известны его толщина и тепловое 
сопротивление. Для этого кнопками «←», «→» нужно перейти к 
мигающему значку «v» и кнопкой «↑» или «↓» переместить его в 
строку, которая должна быть результатом. Для выхода из меню 
нажмите кнопку «F» или «C». 

Расчет теплового сопротивления R образца по известной 

плотности теплового потока q и разности температур на его 
стенках ∆T.
При известной величине плотности теплового потока 

через образец и разности температур на его поверхностях можно 
вычислить тепловое сопротивление этого материала. Для этого 
необходимо из главного меню выбрать пункт «Калькулятор», а в 
появившемся меню – второй вариант расчета, т. е.  по формуле R= T / q.
Кнопками «↑», «↓» установить мигающий значок «v» выбора 
результата в первую строку. Затем кнопкой «←» или «→» перейти к 
одной из изменяемых цифр во второй или третьей строке и кнопками 
«↑», «↓» установить нужное значение. Аналогично установить в 
нужные значения все цифры значений разности температур ∆T и 
плотности теплового потока q. При изменении  любого из чисел 
автоматически будет изменяться значение результата.