Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně
Měření vlhkosti dřeva a vlivu na hustotu
Fyzikální vlastnosti dřeva Protokol č.2
Vypracoval: Pavel Lauko Obor: DI Ročník: 2. Skupina: 1.
Datum cvičení: 24.9.2002 Datum vypracování: 27.9.
Měření vlhkosti dřeva a vlivu na hustotu Zadání: 1. Stanovení hustoty, absolutní vlhkosti a koeficientu bobtnání dřeva u standardních tělísek (SM, JS, BK). 2. Stanovení přibližné hustoty dřeva na základě Archimédova zákona. 3. Stanovení vlhkosti klimatizovaných tělísek přímou – váhovou metodou a nepřímými – elektrickými metodami a jejich porovnání. 4. Kalibrace vlhkoměrů podle váhové metody. 5. Diskuse.
Cíl práce: Porovnání výsledků naměřených vlhkostí vzorků váhovou zkouškou a elektrickými vlhkoměry. Výpočet koeficientu bobtnání, podle kterého lze vypočítat hustotu dřeva při určité vlhkosti. Vytvoření kalibrační tabulky při použití údajů, výpočtů a výsledků ze cvičení pro jednotlivé elektrické vlhkoměry.
Literární přehled : Dřevo je ve vztahu k okolnímu prostředí hygroskopickým materiálem schopným přijímat nebo odevzdávat vodu, ať už ve skupenství kapalném nebo plynném, a má schopnost měnit svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí. Schopnost poutat stavebními látkami buněčné stěny (celulózou a hemicelulózou) kapaliny a plyny vyplívá z ontogeneze elementů dřeva, které byly diferencovány v plně nasyceném vodním prostředí. Rostoucí strom obsahuje velké množství vody, která je nezbytná pro jeho existenci. Ve většině případů voda ve dřevě ovlivňuje i vlastnosti dřeva a způsobuje často jejich zhoršení. Se změnou obsahu vody ve dřevě jsou spojeny změny fyzikálních a mechanických vlastností, odolnost proti houbám a napadení hmyzem, technologických postupů zpracování dřeva a další procesy. Dřevo je navlhavý hygroskopický materiál. Který má schopnost měnit svoji vlhkost podle vlhkosti okolního prostředí díky adsorpci. Dřevo je také kapilárně-porézní materiál. Adsorpcí potom rozumíme poutání plynné nebo kapalné látky na měrném vnitřním povrchu dřeva. Podle povahy sil, které adsorpci způsobují, dělíme adsorpci na fyzikální a chemickou. V obou případech musí v systému dřevo – adsorbovaná látka platit termodynamická rovnováha. Množství adsorbované látky ve dřevě závisí na jejích chemických a fyzikálních vlastnostech. Přítomnost tekutin (vody) ve dřevě se nazývá vlhkostí dřeva. Vyjadřuje se podílem hmotnosti vody k hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu – vlhkost absolutní wab s, nebo podílem hmotnosti vody ke hmotnosti mokrého dřeva – vlhkost relativní wrel. Absolutní a
relativní vlhkost se nejčastěji vyjadřuje v % a vypočítá se podle vztahů :
Absolutní vlhkost dřeva se používá pro charakteristiku fyzikálních a mechanických vlastností dřeva. Relativní vlhkost se využívá tam, kde je nezbytné znát procentické zastoupení vody z celkové hmotnosti mokrého dřeva.
V závislosti na podílu vody ve dřevě ve vztahu k sušině dřeva rozlišujeme tři hraniční hodnoty : vlhkost suchého dřeva – ustálený poměr hmotnosti vody ke hmotnosti sušiny dle vztahu pro absolutní vlhkost dřeva při sušení dřeva teplotou 103±2°C, tzn. že se ve dřevě nenachází žádná voda vázaná ani volná. Tato vlhkost se vyjadřuje vlhkostí absolutně suchého dřeva w0=0 %. vlhkost při nasycení buněčných stěn – mikrokapilární systém v buněčné stěně je zcela zaplněn vodou. Tato vlhkost se vyjadřuje mezí nasycení buněčných stěn MNBS nebo mezí hygroskopicity (MNBS . MH = 22 až 35 %). vlhkost při nasycení dřeva – mikrokapilární i makrokapilární systém je plně nasycen vodou, dřevo obsahuje maximální množství vody. Tato vlhkost se vyjadřuje maximální vlhkostí dřeva wmax.=80 až 400 %. Z hlediska uložení ve dřevě můžeme vodu rozdělit na : vodu chemicky vázanou – je součástí chemických sloučenin. Nelze ji ze dřeva odstranit sušením, ale pouze spálením, proto je ve dřevě zastoupena i při nulové absolutní vlhkosti dřeva. Zjišťuje se při chemických analýzách dřeva a její celkové množství představuje 1 – 2 % sušiny dřeva. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností nemá žádný význam. vodu vázanou (hygroskopickou) – nachází se v buněčných stěnách a je vázána vodíkovými můstky na hydroxylové skupiny OH amorfní části celulózy a hemicelulóz. Voda vázaná se ve dřevě v průměru vyskytuje při vlhkostech 0 –30 %. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností má největší a zásadní význam. vodu volnou (kapilární) – vyplňuje ve dřevě lumeny buněk a mezibuněčné prostory. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností má podstatně menší roli než voda vázaná.
Materiál a metodika: Měření a příprava vzorků se provádí v souladu s ČSN 49 0101 1.)
Stanovení hustoty, absolutní vlhkosti a koeficientu bobtnání dřeva u standardních tělísek.
Během sedmi dnů byly vzorky vysušeny na hodnotu 0% vlhkost. Poté jsme opět změřili jejich rozměry a tělesa zvážili, z kterýchžto údajů vypočítali jsme podle následného vztahu hustotu:
ρ0 =
m0 V0
[kg.m -3 ]
Absolutní vlhkost vzorků jsme potom zjistili pomocí váhové metody, při které musíme znát hmotnost suchého dřeva m0 a hmotnost vlhkého dřeva mw z předcházejícího měření. Počítáme podle tohoto vztahu:
w=
mw − m0 *100 m0
[%]
Dále vypočítáte koeficient objemového bobtnání ze vztahu pro výpočet hustoty dřeva při určité vlhkosti, když jsme si vypočítali hustotu ρ0.
ρ w = ρ0 *
2.)
1+ w 1 + KαV * w
⇒ KαV =
(1 + w)* ρ 0 − ρ w ρw * w
[%/1%]
Stanovení přibližné hustoty dřeva na základě Archimédova zákona.
Nejdříve jsme změřili délku vzorku, poté jsme jeden vzorek ponořili do vody v odměrném válci a změřili jsme tu část vzorku, která zůstala pod vodou h.
m * g = ρ v *Vv * g
ρ d *Vd = ρ v *Vv ρd * a * b * c = ρv * a * b * h ρ *h [kg.m -3 ] ρd = v c
3.)
Měření vlhkosti elektrickými vlhkoměry
Používali jsme dva dielektrické vlhkoměry
Wagner601, Wagner612 a dva odporové
WHT860 , WRD-30. Dielektrické vlhkoměry - položíme na měřené dřevo. Odporové vlhkoměry - musí se zabodnout měřící elektrody do dřeva.
ρ w = ρ0 *
1+ w 1 + KαV * w
⇒ KαV =
(1 + w)* ρ 0 − ρ w ρw * w
[%/1%]
vlhkoměry
Na každém vlhkoměru musíte navolit druh dřeviny nebo hustotu dřeva, teplotu a výsledná hodnota vlhkosti se opraví podle tabulek výrobce uvedených na přístroji.
Závislost elektrického odporu dřeva R na vlhkosti dřeva (Siau 1995).
Kalibraci vlhkoměru provádíme tak, že nejdříve sestrojíme graf závislosti odchylky měření vlhkoměru od váhové metody. Následně proložíme body grafu přímku a zjistíme její rovnici.
Statistika: Zjišťovali jsme tyto parametry: aritmetický průměr, minimum, maximum, směrodatná odchylka Tyto výpočty byly provedeny funkcí programu MS Excel "Analýza dat".
Aritmetický průměr:
Směrodatná odchylka:
x=
1 n ∑ xi n i =1
S=
1 n ∑ n = 1 i =1
(x − x)
2
i
Výsledky: Rozměry a (cm)
b (cm)
l (cm)
Hmotnost m0 (g)
Smrk
1,92
1,94
2,96
4,44
Buk
1,88
1,9
3,00
7,48
Jasan
1,95
1,94
2,94
7,54
w
Ρ0
Ρw
Kαv
Smrk
0,0698
402,70
399,91
1,108
Buk
0,0649
698,02
705,30
0,830
Jasan
0,0689
664,37
694,34
0,330
dřevo SM
r0 413,0
rw 416,5
KaV 0,871
w 6,9
SM
376,9
389,7
0,489
6,9
SM
453,0
416,0
0,758
7,5
SM
380,0
407,0
0,011
7,0
SM
410,0
441,0
0,011
7,7
SM
392,0
404,0
0,600
7,3
SM
421,0
431,0
0,677
8,0
SM
399,7
413,4
0,507
7,2
SM
431,2
437,4
0,778
6,8
SM
425,6
436,4
0,630
7,4
SM
381,0
417,0
0,368
6,8
SM
302,0
294,0
1,870
3,2
SM
402,7
399,9
1,108
7,0
SM
388,3
398,5
0,608
7,0
SM
342,5
358,9
0,308
7,1
SM
385,1
378,0
0,160
3,1
SM
400,5
410,2
0,65
7,3
SM
376,0
388,0
0,557
7,5
SM
357,0
370,0
0,45
6,91
SM
395,0
412,0
0,381
7,14
SM
386,0
400,0
0,443
6,7
SM
373,3
390,405
0,4258
8,26
SM
391,15
399,16
0,712
7,5
SM
363
377
0,4168
6,8
SM
431,47
447
0,9608
7,8431
SM
381,77
408,8
0,92
7,09
SM
390
403
0,963
6,9
SM
454,7
466
0,6608
7,7
SM
374,4
380
0,98
6,8
SM
353,8
394,4
0,88
6,68
SM
400
402,5
0,99
7,8
SM
385
397
0,96
7,2
SM
428
349
1,29
3,47
SM
366
376
0,96
6,6
SM
384
389
0,986
9,8
SM
397
400
0,99
6,75
SM
406
416
0,97
7,4
SM
366
381
0,954
6,31
SM
356,64
364
0,8342
6,85
SM
427,4
422,5
1,013
7,415
SM
434
400
1,09
6,8
SM
370
379
0,6
6,4
SM
263,6
411,81
0,663
6,47
SM
378
354
2,23
5,85
SM
440
408
2,37
6,07
SM
346
388
SM
415
418
1,1
6,1
SM
413
403
1,419
6,3
SM
540,8
569,1
0,0929
5,8
SM
408
381
2,25
5,97
SM
447,,9
459,1
0,58
6,2
SM
407
415,7
1,1
7,4
SM
418,97
439,6
0,28
4,94
SM
375
374
1,047
6,1
SM
393,2
399,2
0,71
5,8
dřevo
r0
rw
KaV
w
BK
708
741,9
0,302
7
BK
707,8
724,9
0,641
7,1
5,76
BK
811
765
0,545
7,4
BK
714
769
0,076
7,2
BK
694
773
0,524
7,2
BK
651
673
0,501
7,1
BK
682
705
0,499
7
BK
705,5
726,25
0,595
7,6
BK
733,6
745,7
0,71
7
BK
683,41
708,79
0,45
7,02
BK
698
736
0,22
7,1
BK
727
702
1,82
4,34
BK
664,37
694,34
0,33
6,89
BK
694,7
719
0,492
7,12
BK
692,57
711,96
0,52
7,16
BK
677,35
698,02
0,25
4,12
BK
717
735,1
0,63
7,3
BK
680
700
0,569
7,1
BK
674
692
0,61
6,99
BK
750
768
0,638
6,93
BK
715
741
0,449
6,9
BK
620,68
642,96
0,4964
7,39
BK
670,27
675,42
0,885
7,1
BK
748
763
0,7303
7,3
BK
757,05
769
0,982
6,5613
BK
690,67
737,7
0,92
6,81
BK
663
627
1,066
6,8
BK
707,6
729
0,5357
6,75
BK
609,3
666
0,9014
6,6
BK
680
698,2
0,97
6,98
BK
756,6
782,7
0,96
7,4
BK
692
709
0,97
6,7
BK
705
657
1,09
4,07
BK
683
701
0,97
6,9
BK
725
736
0,983
12,63
BK
748
764
0,98
6,93
BK
732
710
1,04
6,8
BK
734
741
0,989
6,35
BK
670,212
650
0,8821
6,7
BK
703,2
679,16
1,04
6,815
BK
814
740
1,11
6,9
BK
687
700
0,68
6,1
BK
701,4
719
0,6
6,7
BK
712,19
709,58
0,068
6,44
BK
730
748
0,577
6,03
BK
699
698
1,024
6,28
BK
729
744
0,67
6,32
BK
750
757
1,1
6,13
BK
714
735
0,518
6,1
BK
721
751,6
0,23
5,6
BK
722,22
736
0,05
6,02
BK
700,9
730,8
0,26
5,9
BK
732
756,5
1
6,5
BK
745,64
764,34
0,59
6,28
BK
713
739
0,42
6,4
BK
725
759
0,23
6,06
dřevo
r0
rw
KaV
w
JS
644,6
656,1
0,717
6,6
JS
662,8
682.7
0,537
6,7
JS
781
696
0,604
6,7
JS
635
677
0,007
6,6
JS
664
706
0,024
6,5
JS
690
704
0,712
6,9
JS
665
681
0,64
6,7
JS
664,9
683,5
0,4758
6,4
JS
648,1
670
0,494
6,9
JS
775,7
778,62
0,92
6,68
JS
705
755
0,015
7,00
JS
758
759
0,97
5,44
JS
698,02
705,3
0,83
6,49
JS
703,2
705
0,959
6,93
JS
619,62
696,64
0,715
6,89
JS
736,96
750
0,63
5,01
JS
622
669,4
0,16
6,5
JS
731
744
0,733
7,00
JS
795
824
0,43
6,63
JS
730
742
0,74
6,63
JS
666
731
0,199
1,25
JS
726,74
740,83
0,7183
7,24
JS
711,21
739,5
0,391
6,70
JS
650
671
0,5186
6,60
JS
659,543
653
1,01
6,37
JS
762
813,8
0,92
6,78
JS
750
764
0,98
6,90
JS
646,6
671
0,4434
6,99
JS
679,7
697
0,9721
7,00
JS
657,5
706,8
0,78
6,77
JS
820
896,4
0,9
7,30
JS
623
626
0,99
6,50
JS
793
804
0,98
4,60
JS
712
751
0,94
6,80
JS
690
683
1,02
6,70
JS
696
719
0,96
6,99
JS
658
683
0,96
6,40
JS
676
729
0,9187
8,043
JS
743,002
758
0,8336
6,81
JS
632,1
653,3
0,814
6,52
JS
705
700
0,99
6,90
JS
686
707
0,51
6,30
JS
713
736
0,46
6,25
JS
720,6
715,76
0,069
6,25
JS
778
790
0,746
6,35
JS
713
736
0,453
6,06
JS
643
640
0,88
5,63
JS
742
756
1,3
5,99
JS
755
777
0,5
6
JS
685,1
719,1
0,165
6
JS
688,77
673
1,417
5,64
JS
664,3
678,2
0,61
5,6
JS
732
682
0,941
5,8
JS
588,8
616,24
0,25
6,3
JS
572
586
0,45
9,04
JS
734,4
777,8
0,0032
5,93
Tabulka č. : Statistika SMRK Charakteristika
0
k
w
w
V
Směr. odchylka
39,8402
36,5807
0,4995
1,1249
Aritm. průměr
394,51
403,29
0,826
6,71
10,09
3,07
60,47
16,76
Variační koef. (%)
Tabulka č.: Statistika BUK Charakteristika
0
k
w
w
V
Směr. odchylka
37,0507
35,8208
0,3390
1,0923
Aritm. průměr
708,82
722,83
0,676
6,74
5,22
4,95
50,14
16,20
Variační koef. (%)
Tabulka č.: Statistika JASAN Charakteristika
0
k
w
w
V
Směr. odchylka
54,1231
55,7341
0,3344
0,9763
Aritm. průměr
696,67
715,61
0,669
6,44
7,76
7,78
49,98
15,15
Variační koef. (%)
Graf č..1
Závislost koeficientu objemového bobtnání na hustotě dřeva
KOeficient objemového bobtnání
1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0 1000,0
Hustota (kg/m3)
Smrk
Buk
Jasan
Logaritmický (Jasan)
Logaritmický (Smrk)
Logaritmický (Buk)
Tabulka vyhodnocení chyb vlhkoměrů tabulka č.: WHT740 druh dřeva měření %
WRD-30
Wagner601
Wagner 606
odchylka %
měření %
odchylka %
měření %
odchylka %
měření %
odchylka %
1,4
8
5,3
5,5
2,8
5,4
2,7
1,4
9
1,0
-0,4
9,1
1,2
2,3
6,5
-1,7
9
1,2
7,6
-0,2
4
3,2
4
3,2
3,4
7,7
2,1
BO1
4,1
BO2
9,6
1,6
9
1,0
9,4
BO4
8,6
0,7
8
0,1
7,5
SM3
10,8
2,6
6
-2,2
10,5
SM4
10,2
2,4
6
-1,8
DB1
3,3
2,5
8,5
7,7
DB3
8,1
2,5
8
2,4
9
DB4
7,5
1,9
8
2,4
8
2,4
7
1,4
LP1
8,1
1,1
9
2,0
7,6
0,6
8,8
1,8
LP2
7,9
1,0
9,6
2,7
7,5
0,6
7,8
0,9
LP3
3,8
1,6
0
-2,2
0
-2,2
0
-2,2
LP4
0
100,0
0
100,0
0
100,0
0
100,0
LP5
0
100,0
0
100,0
0
100,0
0
100,0
LP6
7,9
1,1
7
0,2
8,5
1,7
8,7
1,9
BK1
7,6
-69,3
8
-68,9
7,5
-69,4
8,3
-68,6
BK2
9,3
1,7
8
0,4
9
1,4
7,8
0,2
BK3
6,7
-1,1
8
0,2
9
1,2
7,7
-0,1
BK4
8,3
0,5
6
-1,8
8,5
0,7
9,4
1,6
BK5
3,8
18,9
8
23,1
3,2
18,3
3,3
18,4
BK6
4,32
-3,7
6
-2,0
3,56
-4,4
3,3
-4,7
BK7
6,9
-0,7
6
-1,6
6,9
-0,7
6,8
-0,8
BK8
7,1
-1,1
7
-1,2
7
-1,2
6,5
-1,7
JS28
8
1,0
7
0,0
9
2,0
10,1
3,1
JS25
7,2
-0,5
8
0,3
8,5
0,8
10,7
3,0
MD35
4,1
-4,6
8
-0,7
5
-3,7
6
-2,7
MD32
9,2
3,3
8
2,1
10,2
4,3
11,1
5,2
Graf č..3
10
14
h o d n o ta e l. v lh k o m ě ru %
hodnota el. vlhkoměru %
Graf č..2
12
8
10
6 4 2
WHT860
0 0
2
4
6
8
10
8 6 4 2 0
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
2
4
6
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
8
10
Graf č..5
10 8 6 4 2
WRD-30
0 0
2
4
6
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
8
10
hodnota el. vlhkoměru %
Graf č..4 hodnota el. vlhkoměru %
Wagner601
0
10 8 6 4 2
Wagner 612
0 0
2
4
6
8
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
10
Graf č..6
Porovnání závislosti odchylek (absolutních chyb) na hustotě u jednotlivých vlhkoměrů
Odchylka (%)
40,0
y = -0,0128x + 13,935 0,0 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
y = -0,009x + 11,664 y = -0,0076x + 10,964 y = -0,0095x + 12,019
-40,0 Hustota (kg/m3)
WHT740 Wagner 606 Lineární (Wagner601)
WRD-30 Lineární (Wagner 606) Lineární (WHT740)
Wagner601 Lineární (WRD-30)
absolutní chyba vlhkoměru % (rozdíl vlhkostí)
Graf č..7
10
WHT740
8
Lineární (WHT740)
6 4 2 0 0
2
4
6
8
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
10
absolutní chyba vlhkoměru % (rozdíl vlhkostí)
Graf č..8
10
Wagner601 8
Polynomický (Wagner601)
6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
absolutní chyba vlhkoměru % (rozdíl vlhkostí)
Graf č..9
10
WRD-30 Lineární (WRD-30)
8 6 4 2 0 0
2
4
6
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
8
10
absolutní chyba vlhkoměru % (rozdíl vlhkostí)
Graf č..10
10
Wagner 606 8
Polynomický (Wagner 606)
6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
průměrná vlhkost dřeva % (gravimetrická metoda)
Váhová metoda
Měření el. vlhkoměry měření %
WRD30 měření %
měření %
Wagner 612 měření %
g
%
kg.m-3
mm
mm
mm
mm3
g
4,10
8,00
5,50
5,40
147,70
2,74
509,59
32,30
87,60
99,70
282099
143,76
9,60
9,00
9,40
9,00
154,55
7,99
503,68
32,40
87,70
100,00
284148
143,12
8,60
8,00
7,50
9,10
137,46
7,93
458,21
43,20
64,60
99,60
277956
127,36
10,80
6,00
10,50
6,50
137,20
8,23
422,89
42,40
71,20
99,30
299775
126,77
10,20
6,00
9,00
7,60
138,12
7,79
425,65
42,75
71,20
98,90
301032
128,14
3,30
8,50
4,00
4,00
329,50
0,76
707,43
52,00
92,70
95,90
462276
327,03
8,10
8,00
9,00
7,70
266,58
5,56
743,73
47,10
74,55
96,70
339543
252,53
7,50
8,00
8,00
7,00
273,00
5,64
865,65
42,00
71,80
99,00
298544
258,44
8,10
9,00
7,60
8,80
99,09
6,99
432,08
22,95
93,40
100,00
214353
92,62
7,90
9,60
7,50
7,80
100,27
6,87
425,20
23,65
93,30
100,00
220655
93,82
130,80
2,16
534,37
26,00
95,00
97,00
239590
128,03
-100,00
569,87
26,00
93,80
92,35
225223
128,35
-100,00
448,15
20,70
96,70
98,70
197567
88,54
WHT860 druh dřeva
BO1 BO2 BO4 SM3 SM4 DB1 DB3 DB4 LP1 LP2 LP3 LP4 LP5 LP6 BK1 BK2 BK3 BK4 BK5 BK6 BK7 BK8 JS28 JS25 MD35 MD32
Wagner601
3,80
mw
w
hustota
tloušťka
šířka
délka
V0
m0
7,90
7,00
8,50
8,70
96,55
6,78
449,19
20,90
96,80
99,50
201300
90,42
7,60
8,00
7,50
8,30
211,68
76,90
444,56
29,70
95,60
94,80
269168
119,66
9,30
8,00
9,00
7,80
199,09
7,61
680,88
29,00
96,20
97,40
271727
185,01
6,70
8,00
9,00
7,70
261,38
7,84
723,78
36,50
97,40
94,20
334890
242,39
8,30
6,00
8,50
9,40
238,08
7,77
744,39
35,10
91,70
92,20
296761
220,91
3,80
8,00
3,20
3,30
199,75
-15,10
691,19
35,50
97,35
98,50
340409
235,29
4,32
6,00
3,56
3,30
250,76
7,95
732,55
35,80
91,50
96,80
317088
232,28
6,90
6,00
6,90
6,80
231,66
7,63
612,49
41,35
95,60
88,90
351427
215,25
7,10
7,00
7,00
6,50
252,84
8,15
609,54
41,40
96,00
96,50
383530
233,78
8,00
7,00
9,00
10,10
145,42
7,05
679,24
20,00
100,00
100,00
200000
135,85
7,20
8,00
8,50
10,70
164,09
7,74
761,47
20,00
100,00
100,00
200000
152,29
4,10
8,00
5,00
6,00
130,47
8,75
599,88
20,00
100,00
100,00
200000
119,98
9,20
8,00
10,20
11,10
135,42
5,86
639,65
20,00
100,00
100,00
200000
127,93
Kalibrační tabulky
WHT860 hustota (kg/m3)
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
6
8
10
12
7,1 7,2 7,4 7,5 7,7 7,8 8,0 8,2 8,3 8,5 8,6 8,8
9,1 9,2 9,4 9,5 9,7 9,8 10,0 10,2 10,3 10,5 10,6 10,8
11,1 11,2 11,4 11,5 11,7 11,8 12,0 12,2 12,3 12,5 12,6 12,8
13,1 13,2 13,4 13,5 13,7 13,8 14,0 14,2 14,3 14,5 14,6 14,8
absolutní vlhkost (%) 14 16 18 20 22 24 15,1 15,2 15,4 15,5 15,7 15,8 16,0 16,2 16,3 16,5 16,6 16,8
17,1 17,2 17,4 17,5 17,7 17,8 18,0 18,2 18,3 18,5 18,6 18,8
19,1 19,2 19,4 19,5 19,7 19,8 20,0 20,2 20,3 20,5 20,6 20,8
21,1 21,2 21,4 21,5 21,7 21,8 22,0 22,2 22,3 22,5 22,6 22,8
23,1 23,2 23,4 23,5 23,7 23,8 24,0 24,2 24,3 24,5 24,6 24,8
25,1 25,2 25,4 25,5 25,7 25,8 26,0 26,2 26,3 26,5 26,6 26,8
26
28
27,1 27,2 27,4 27,5 27,7 27,8 28,0 28,2 28,3 28,5 28,6 28,8
29,1 29,2 29,4 29,5 29,7 29,8 30,0 30,2 30,3 30,5 30,6 30,8
naměřená vlhkost
WRD-30 hustota (kg/m3)
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
6
8
10
9,7 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,5 8,3 8,1 8,0 7,8 7,6
11,7 11,5 11,3 11,1 10,9 10,7 10,5 10,3 10,1 10,0 9,8 9,6
13,7 13,5 13,3 13,1 12,9 12,7 12,5 12,3 12,1 12,0 11,8 11,6
absolutní vlhkost (%) 12 14 16 18 20 22 15,7 15,5 15,3 15,1 14,9 14,7 14,5 14,3 14,1 14,0 13,8 13,6
17,7 17,5 17,3 17,1 16,9 16,7 16,5 16,3 16,1 16,0 15,8 15,6
19,7 19,5 19,3 19,1 18,9 18,7 18,5 18,3 18,1 18,0 17,8 17,6
21,7 21,5 21,3 21,1 20,9 20,7 20,5 20,3 20,1 20,0 19,8 19,6
23,7 23,5 23,3 23,1 22,9 22,7 22,5 22,3 22,1 22,0 21,8 21,6
25,7 25,5 25,3 25,1 24,9 24,7 24,5 24,3 24,1 24,0 23,8 23,6
24
26
28
27,7 27,5 27,3 27,1 26,9 26,7 26,5 26,3 26,1 26,0 25,8 25,6
29,7 29,5 29,3 29,1 28,9 28,7 28,5 28,3 28,1 28,0 27,8 27,6
31,7 31,5 31,3 31,1 30,9 30,7 30,5 30,3 30,1 30,0 29,8 29,6
naměřená vlhkost
Wagner601 hustota (kg/m3)
300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
6
8
10
8,4 8,5 8,5 8,6 8,6 8,7 8,7 8,7 8,8 8,8 8,9 8,9
10,4 10,5 10,5 10,6 10,6 10,7 10,7 10,7 10,8 10,8 10,9 10,9
12,4 12,5 12,5 12,6 12,6 12,7 12,7 12,7 12,8 12,8 12,9 12,9
absolutní vlhkost (%) 12 14 16 18 20 22 14,4 14,5 14,5 14,6 14,6 14,7 14,7 14,7 14,8 14,8 14,9 14,9
16,4 16,5 16,5 16,6 16,6 16,7 16,7 16,7 16,8 16,8 16,9 16,9
18,4 18,5 18,5 18,6 18,6 18,7 18,7 18,7 18,8 18,8 18,9 18,9
20,4 20,5 20,5 20,6 20,6 20,7 20,7 20,7 20,8 20,8 20,9 20,9
22,4 22,5 22,5 22,6 22,6 22,7 22,7 22,7 22,8 22,8 22,9 22,9
naměřená vlhkost
24,4 24,5 24,5 24,6 24,6 24,7 24,7 24,7 24,8 24,8 24,9 24,9
24
26
28
26,4 26,5 26,5 26,6 26,6 26,7 26,7 26,7 26,8 26,8 26,9 26,9
28,4 28,5 28,5 28,6 28,6 28,7 28,7 28,7 28,8 28,8 28,9 28,9
30,4 30,5 30,5 30,6 30,6 30,7 30,7 30,7 30,8 30,8 30,9 30,9
Diskuse: V závislosti na anatomické stavbě a chemickém uspořádání buněčných stěn lze odvodit, že dřevo bude nejvíce bobtnat napříč vláken, protože svazky celulózy jsou uloženy ve vrstvě S2 přibližně rovnoběžně s osou kmene, a právě vrstva S2 nejvíce ovlivňuje vlastnosti dřeva (zabírá nejvíce prostoru buněčné stěny). K tomuto výsledku jsme však nedošli u měření vzorků buku a jasanu, u kterých se koeficient objemového bobtnání se zvyšující se hustotu snižoval (viz graf č. 1.). Tento výsledek můžeme přisuzovat zvyšující se vlhkosti dřeva, při níž strměji roste ρw. Při zjišťování hustoty jednotlivých vysušených zkušebních vzorků jsme využili základní fyzikální vzorec, jímž získáme hustotu daného tělíska. Chyba může nastat jednotlivých stran vzorku pro zjišťení objemu.
špatným
měřením
Při měření hmotnosti na elektronických vahách je
možnost chyby menší. Pro zjištění vlhkosti, bylo použito přímé váhové metody. Ta vyplívá z velmi jednoduché závislosti hmotnosti na vlhkosti, vzorec nám udává poměr hmotnosti vody ve dřevě ku hmotnosti sušiny dřeva (absolutní vlhkost). Z toho jsme pak odvodili a vypočítali koeficient objemového bobtnání.
w=
ρ w = ρ0 *
1+ w 1 + KαV * w
mw − m0 *100 m0 ⇒ KαV =
[%]
(1 + w)* ρ 0 − ρ w ρw * w
[%/1%]
Stanovení přibližné hodnoty hustoty na základě Archimédova zákona. Naměřené hodnoty porovnání se skutečností přibližně odpovídají. Tato metoda je sice z fyzikálního hlediska zajímavá, ale je je velice nepraktická a nepohodlná, vzrorek se při ní namočí, a navíc je nepřesná, nelze zcela přeně odečíst rozdíl poponoření. Při namočení zkušebního vzorku dochází ke změně jeho hustotz, i kdzž nepatrné, a také ke změně objemu v závislosti na zvyšující se vlhkosti.
Takže jsme tuto metodu pro pratické použití vyloučili.
Elektrické vlhkoměry Zjistili jsme, že naměřené hodnoty se liší od vlhkosti vypočítané přímou metodou. Měření vlhkosti vlhkoměry považujeme za tzv. nepřímou metodu. Jedná se o to, že vlhkoměry neměří přímo vlhkost, ale měří veličiny, které jsou silně ovlivněny vlhkostí (el. odpor, permitivita, posun fází a další). Tato závislost má velké výhody v rychlosti a jednoduchosti měření, ale naměřené hodnoty mohou být, a ve většině případů jsou zkresleny některými jinými faktory. Šlo nám o to, naměřené hodnoty srovnat s výsledky přímé metody a vytvořit kalibrační tabulky. U vlhkoměrů Wagner601, Wagner606, WHT740 a WRD-30 je jasně z grafů vidět, že odchlylka měření, tedy jeho nesprávnost s rostoucí vlhkostí dřeva prudce klesá. Obecně platí že odporové vlhkoměry měří přesněji při nižší hustotě, dielektrické naopak v našem případě se to nepotvrdilo zřejmě z důvodu nepřesného měření, nebo malého počtu naměřených hodnot. U odporových vlhkoměrů, dochází k nepřesnostem, protože el. vodivost napříč vláken je 2-8x větší než podél vláken. Záleží tedy na výrobci, aby informoval zákazníka jakým směrem tento vlhkoměr do vzorku zabodnout. V radiálním směru je vodivost cca o 10% vyšší než
v tangenciálním, u měření hodnot permitivity se lišší hodnoty ve směru vláken o10-60% proti směru napříč. Přesnost těchto vlhkoměrů je ovlivněna i chemickým složením a rozložením vlhkosti ve dřevě (vlhkost ve dřevě není všude stejná). Všechny elektrické vlhkoměry naměřily mnohem větší vlhkost než, jaká byla zjišťena přímou metodou, přesto je obecně známo že dielektrické vlhkoměry
měří
přesněji, což potvrzují i ceny těchto vlhkoměrů, které jsou mnohonásobně vyšší než u odporových. Kalibrační tabulky pro vlhkoměry byly vytvořeny bez přesně statisticky ověřeného souboru naměřených hodnot, tudíž nelze předpokládat maximální dosaženou přesnost, které by bylo potřeba dosáhnout na úrovni našich znalostí. Jako variantu kalibračních tabulek je možno použít vestavěné kalibrace buďto jako přepínač přímo na vlhkoměru nebo jako program u digitálních vlhkoměrů. Závěr: Zjistili jsme výpočtem hustotu pracovních vzorků, jejich vlhkost, dále koeficienty bobtnání. Dále jsme měřili elektickými vlhkoměry. V tomto cvičení jsme si ověřili, že u dřevin, jao jsou buk a jasan koeficient bobtnání s rostoucí hustoutou klesá. Dále že každý elektrický vlhkoměr neměří jednotlivé dřeviny stejně přeně. Je proto nutně kalibrovat vlhkoměr pro jednotlivé dřeviny (v závislosti na jejich hustotě…) S rostoucí vlhkostí přesnost měření elektrických vlhkoměrů roste.
Použitá literatura: Šlezingerová J., Rndr., Gandelová L., RNDr. : Stavba dřeva Horáček P., Dr. Ing. : Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva Gandelová L., Horáček P., Šlezingerová J. (1998) : Nauka o dřevě
