Dielektrické vlastnosti dřevní štěpky v závislosti na její vlhkosti a mezerovitosti

Václav Křepčík

Doctoral thesis

Dielectric properties of wood chips depending on its moisture and void content

Abstract:

Dřevní štěpka je obnovitelným zdrojem energie, který má velký potenciál jako palivo v teplárnách pro výrobu tepelné energie. Nejdůležitější vlastností dřevní štěpky při spalování je obsah vlhkosti, která zásadním způsobem ovlivňuje proces hoření. V této disertační práci je řešena problematika určování vlhkostí dřevní štěpky na základě dielektrických vlastností. Měření probíhalo ve frekvenčním pásmu od 10 kHz do 5 MHz a byla určována souvislost dielektrických vlastností dřevní štěpky s vlhkostí a frakčním složením. Měření vzorků štěpky se provádělo při podílech vlhkosti v rozmezí od 55 % do 0 %. Vzorky štěpky byly uměle vysoušeny v horkovzdušné peci při teplotě 105 °C. Vlhkost vzorků byla snižována přibližně po deseti gramech odsušené vody. Homogenizované vzorky byly podrobeny měření dielektrických vlastností, hmotnosti a objemu. Objem dřevní štěpky byl měřen pomocí metody dislokace plynu, tato metoda vychází z Boyle-Mariottova zákona. Sítová analýza byla provedena jednou při minimální vlhkosti materiálu. Přesná vlhkost byla určována pomocí gravimetrické metody (EN 14774-1). Ve výzkumu byly proměřeny tři vzorky reálné dřevní štěpky. Měření dielektrických vlastností bylo prováděno pomocí měřícího kondenzátoru a přesného LCR metru 8110G GW Instek. Z výsledků disertační práce bylo zjištěno, že lze na základě dielektrických parametrů (kapacita a ztrátový faktor) dřevní štěpky predikovat její vlhkost i frakční složení s koeficientem determinace R2 = 0,98 resp. R2 = 0,99.

Abstract:

The wooden chip is renewable resource of energy which has big potential for using like fuel in heating plants for produce of thermal energy. The moisture content is the most important properties of wooden chip during combustion. The moisture content of wooden chip influence process of the combustion in boiler. In this dissertation, there is solved problematics of moisture content of wooden chip by dielectric properties. The measurement was in frequency range from 10 kHz to 5 MHz and there was determined context with the moisture content and fractional composition. The measurement samples of the wooden chip had moisture content between 55% and 0%. The samples were dried in hot air oven and temperature during drying was 105°C. The moisture content was always decreases approximately ten grams of water. The samples were homogenized and there was determined dielectric properties, weight and volume. The volume of the samples was determined by gas displacement method, this method is from Boyle-Mariotte law. The screening analysis will be carried out once per sample, at the moment the moisture content is minimal. The exact moisture content was determined by gravimetric method (EN 14774-1). In this dissertation, there were measured three samples of real wooden chips. Measurement of the dielectric properties were done by using a capacitor and a precise 8110G GW Instek LCR meter. The results of measurement shows that there were interdependence between the dielectric properties (capacity and loss factor) and moisture content and fractional composition with coefficient of determination R2 = 0,98 respectively R2 = 0,99.

Keywords

dřevní štěpka, obsah vlhkosti, dielektrické vlastnosti, Boyle-Mariottův zákon

Keywords

wooden chips, moisture content, dielectric properties, Boyle-Mariotte law

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 6. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. František Kumhála

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Doctoral programme / field:
Agricultural Engineering / Engineering of Agricultural Technological Systems