1、1第一章 绪论木材干燥：在热力作用下木材中的水分以蒸发或沸腾的汽化方法由木材中排出的过程。木材干燥的目的及意义：1.提高木材和木制品使用的稳定性，防止变形和开裂；2.提高木材的力学强度，改善木材的物理性能；3.预防木材腐朽，延长木制品的使用寿命；4.减轻木材的重量；5.提高木材热绝缘性与电绝缘性。大气干燥(自然大气干燥，强制大气干燥 )：简单，不需要干燥设备，节约能源；占地大，时间长，不能人为控制，受气候等影响；终含水率较高,易虫蛀、腐朽，变色，开裂。人工干燥常规干燥：干燥周期短(5-15 天)；介质条件可控；可以得到任何终了含水率；干燥技术成熟；干燥质量好；能量消耗大(40-70%)；设备投
2、资大；干燥成本较高；对环境不太友好。高温干燥：干燥速度快，时间短；木材尺寸稳定性好；易产生干燥缺陷；木材颜色变深；表面硬化、发脆、加工略困难。除湿干燥：节约能源；环境友好、干燥质量好；干燥温度低；干燥成本高；干燥时间长。太阳能干燥：节约能源，干燥成本低； 温度低，干燥时间长；受气候影响较大。高频干燥与微波干燥：加热均匀、干燥速度快，周期短，干燥质量好；贵重树种及高档材，适合用微波干燥方法干燥；以电为能源，成本高，设备性能不完善。真空干燥：干燥周期短，干燥质量好；适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材；能耗较高，容积较小，控制较为复杂。 远红外干燥，压力干燥，溶剂干燥木材干燥的研究内容：1、
3、木材干燥介质 2、木材干燥特征 3、干燥过程中热、质传规律 4、木材干燥设备、工艺及干燥室的设计第二章 干燥基础木材含水率的测定称重法：准确可靠、简便易行，不受含水率范围的限制；测定时间较长。电测法：测量方便、操作迅速，且不破坏木材；测量精度较低，只适合测量含水率较低的木材。蒸馏法木材中水分的由来：木材是一种复杂的含湿多孔粘弹性生物体，木材中的水分存在于木材的毛细管系统之中。木材的含水率：木材中水分的含量叫做含水率(w)，用水分的重量对木材重量之比的百分率(%)表示，其计算公式：W 绝=(G 湿-G 干 )/G 干*100% W 相=(G 湿-G 干 )/G 湿*100%木材水分存在形式：2自
4、由水，存在于由连续细胞腔构成的大毛细管中，以液态水的形式存在。吸着水，存在于细胞壁中，与细胞壁无定形区中的羟基形成氢键结合，具有较低的能级状态。 结合水，通过化学键与木材细胞壁物质紧密结合的水分。纤维饱和点(FSP)：当木材细胞腔中自由水蒸发完毕，而细胞壁中的吸着水还处于饱和状态时的木材含水率。平均值为 30%。吸湿：当木材含水率低于周围环境的平衡含水率时，细胞壁中微毛细管系统能从湿空气中吸收水分，这种现象叫吸湿。吸湿稳定含水率：随着吸湿的进行，含水率越来越高，吸湿过程逐渐变慢，最后与环境达到动态平衡状态，此时木材的含水率叫吸湿稳定含水率。解吸：当木材的含水率高于周围环境的平衡含水率时，细胞壁
5、中微毛细管系统将向湿空气中排出水分，这种现象叫解吸。解吸稳定含水率：随着解吸过程的进行含水率越来越低，解吸过程逐渐变慢，最后与环境达到动态平衡状态，此时木材的含水率叫解吸稳定含水率。吸湿滞后：在干木材吸湿的过程中，木材的吸湿稳定含水率或多或少地低于在同样空气状态下的解吸稳定含水率，这种现象叫吸湿滞后。原因：部分羟基直接相连；部分羟基与空气分子结合。木材最终含水率：MC 终=EMC-2.5%(吸湿滞后) 影响因素：温度、湿度，根据使用地区的平衡含水率来确定。木材平衡含水率：薄小木料在一定空气状态下最后达到的吸湿稳定含水率或解吸稳定含水率叫做平衡含水率。平衡含水率的测定：图表法(根据干球温度及干湿
6、球温度差 )、称重法(试件平衡后的质量及绝干质量)、电测法(平衡含水率试片)干缩：当木材细胞壁中的吸着水排出时，木材的尺寸减小。湿胀：木材由绝干状态逐渐润湿到纤维饱和点的过程中，木材的尺寸增大。干缩与湿胀原因：细胞壁内的吸着水蒸发或由空气中吸收水分，使得细胞壁的纤维与纤维之间、微纤丝之间的水层变薄或变厚，而相互靠拢或伸展，从而使木材细胞壁乃致整个木材的尺寸和体积发生变化。干缩数值 Ymc=K(30-100MC) Ymc：指定含水率下干缩数值(%) K：干缩系数(%) MC：指定含水率(%)干燥介质：在干燥过程中将热量传给木材,同时将木材中的水汽带走的媒介物质。种类：湿空气(含有水蒸汽的空气 )
7、、过热蒸汽(未饱和的水蒸汽)、炉气绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸气的质量。不代表湿空气吸收水分的能力。湿容量：饱和湿空气的绝对湿度。表示湿空气容纳水蒸气的能力，并随温度升高而增加。相对湿度(干湿球温度测量)：绝对湿度与同温下能达到的最大绝对湿度之比。反映湿空气的吸湿能力。热传导：物体与物体通过直接接触面发生的热量交换现象。热量从木材表面迁移到木材内部属于热传导的传热方式。对流换热：由于流体各部分发生相对位移引起的热量传递过程。木材表面的加热和冷却过程属于对流换热。3热辐射：以电磁波的形式传递能量的过程。纤维饱和点以上水分的迁移：木材中水分移动主要是非平衡毛细管张力作用下也太自由水的移动，大
8、毛细管系统中同时存在的水蒸气扩散，可破坏连续的自由水两端液气界面处毛细管张力的平衡，促进水分移动。纤维饱和点以下水分的迁移：沿着由连续细胞壁构成的瞬时微毛细管结构进行迁移；沿着由细胞腔与非连续细胞壁串联所构成的毛细管结构进行迁移；水蒸汽沿着由细胞腔与细胞壁上纹孔串联而成的连续大毛细管结构进行迁移。影响木材干燥速度的因子：温度，湿度，气流循环速度，木材树种及构造特征，木材厚度，木材含水率，木材边心材，木材纹理方向。产生应力和变形的原因：木材构造上的各向异性，木材断面上含水率分布不均匀。第三章 木材常规干燥设备木材干燥室分类及代号：常规干燥(C)、除湿干燥(S)、真空干燥 (K)、太阳能干燥(T)
9、、高频干燥(P)、微波干燥(W)、其他干燥(Q)型号表示法(从左至右顺序，括号代表可不填 )：G 木材干燥室代号 分类代号 组代号 壳体或主结构代号 ()能源类型代号 -主参数 (/) 第二主参数 ()重大改进顺序号干燥室结构分类顶风机型干燥窑结构特点：顶板将干燥室分为上下两间；每台风机由一台电机带动；通风机间无气流导向板；进排气口在干燥室上部排成两列。种类：风机直连型顶风机干燥窑、短轴型干燥窑、长轴型干燥窑性能特点：空气循环较均匀，干燥质量好；安装和维修较方便；容量大，适合大规模生产；动力消耗较小，投资大。侧风机型干燥窑结构特点：风机在干燥室的一侧安装；无通风机间，其建筑高度低于长、短轴型干
10、燥窑；进排气口在室顶部排成两列；若采用室外型电机则在干燥室一侧设电机夹间。性能特点：利用系数高，投资少；安装维修方便；气流分布不均。端风机型干燥窑结构特点：风机间在材堆端部；进排气口在风机间顶部风机的两侧。性能特点：材堆高度方向气流均匀；安装维修方便；投资比较小；容积受限。通风设备轴流式通风机：气流方向与机轴方向平行；风量大、风压小；可正反转，风量与风压不变；叶片一般为 6-12 片；型号用叶轮直径的分米数表示。离心风机：叶轮与蜗壳；风压高、风量小；除尘与输送。供热设备加热器：用于加热室内空气，提高室内温度，使空气成为含有足够热量的干燥介质。4种类：铸铁肋形管散热器；平滑钢管散热器(无缝钢管)
11、 ；螺旋翅片散热器。疏水器：排除冷凝水，阻止蒸汽损失，提高加热效率，节省蒸汽。选用：进出口的压力差及最大排水量。喷水、蒸管作用：快速提高温度和相对湿度。进排气口作用：引入新鲜空气，排除湿空气。运载设备周期式干燥室：叉车装材、轨道车装材第四章 木材常规干燥工艺干燥窑壳体和设备的检查：干燥窑壳体；通风设备；供热和调湿设备；检测仪表。材堆的形式：A.有水平气道和垂直气道：适合自然循环干燥窑和大气干燥 B.只有水平气道，而无垂直气道：适合于强制循环干燥窑。隔条的作用：使材堆在宽度方向上保持稳定；使干燥介质能在每一层板材之间自由流通，以便将热量传给板材，同时把从板材中蒸发出来的水分带走；使材堆中的各层板
12、材夹紧，防止和减轻翅曲变形，也能起到稳定材堆的作用。锯材的堆积规则：合理搭配树种；初含水率要求；板材厚度要求；材堆中的各层隔条在高度方向上应自上而下地保持在一条垂直线上，落在材堆底部的支撑横梁上；板材质量要求；材堆堆积时要求一端平齐，材堆两侧应整齐垂直，以利于循环气流沿材堆高度均匀流入；材堆堆积时要预留检验板的放置位置；在干燥毛料时，若其厚度和宽度都比较小(厚度40mm，宽度50mm)时，可以将毛料木材直接作为隔条；在自然循环干燥窑内，材堆内部需要预留一系列垂直气道，且气道自上而下保持在一条直线上；正确使用压铁。干燥前预处理预干处理：气干预干、低温预干预刨处理：缩短干燥周期，降低能耗；提高干燥
13、室容量；减少干燥缺陷。预浸泡处理：防止变色；防霉、防蓝变；脱脂浸泡；蒸气预处理。检验板的使用目的：检验含水率变化；检验干燥应力变化；实施干燥基准阶段转化；结束干燥过程。选制：无腐朽、无节疤、无明显缺陷；含水率较高的边材；弦切板材。含水率的测量：计算初始含水率 M 初=(G 初-G 干)/G 干*100%检验板绝干质量 G 干=G 初/(1+MC 初)反算检验板含水率 MC 当=(G 当-G 干)/G 干*100%5干燥基准概念：根据干燥时间和木材含水率的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表。分类：含水率干燥基准；时间干燥基准；连续升温干燥基准；干燥梯度干燥基准(选用：树种决定组，厚度决定
14、基准的软硬程度，含水率决定梯度值)干燥基准的选用：木材的树种；成材的规格(厚度) ；质量要求和产品用途预热阶段目的：通过喷蒸，或喷蒸与加热相结合，使温、湿度同时升高到要求的介质状态，并保持一定时间，让木材热透。温度：约等于第一干燥阶段温度.湿度：温度差为 l3；W 在 25%以上，相 H 为 98%以上，当 W 在 25%以下，H 在 90%-95%间。中间处理目的：调整表层和内层水分分布，削弱含水率梯度，使干燥应力趋于缓和。温度：约等于相应干燥阶段的温度。湿度：EMC 高 56来确定，或温度差为 23 。 时间：针、厚软阔、厚度小于 50mm 硬阔，lh/1cm；厚度超过 50mm 硬阔和落
15、叶松，1.52h/1cm。平衡处理目的：为了提高整个材堆的干燥均匀度和沿厚度上含水率分布的均匀度。温度：等于干燥基准最后阶段的温度。湿度：EMC 比终含水率低 2%。时间： 26h/1cm，窑干后检验，以便修正。终了处理目的：窑内各部位木材的含水率一致，消除横断面上的含水率分布的不均匀，消除残余应力。干燥质量指标：平均最终含水率；干燥均匀度；厚度含水率偏差；残余应力指标；可见干燥缺陷。可见缺陷表裂原因：初期干燥太剧烈，表层水分降低很快，较大拉应力。措施：增加初期介质湿度，降低温度，控制蒸发强度。端裂原因：木材端部的水分蒸发速度快。措施：堆垛时，进行压端处理；对木材进行封端处理。内裂原因：表面硬
16、化，木材内产生较大的干燥拉应力。措施：干燥的过程中进行中间处理，并降低后期温度。弯曲(橫弯、侧弯、顺弯、扭曲)措施：合理装堆和控制干燥工艺来避免或减轻这些变形6皱缩(塌陷)原因：初期自由水迁移太快毛细张力和干燥应力过大所造成 措施：进行预处理；当含水率高时，采用较温和的干燥条件，避免水分的迁移速度过快。 变色原因：细菌、热作用、化学作用等措施：提高温度、降低湿度等炭化原因：干燥介质的温度太高或者是输入功率过大。措施：降低温度，减小输入功率。第五章 木材干燥过程的控制干燥过程主要监控参数：介质的温度，介质的湿度，木材含水率，木材干燥应力，干燥介质的流速第六章 其他木材干燥方法除湿干燥概念：利用除
17、湿机排除干燥窑内木材排出的水分，实现排湿不排气的一种干燥方法。 原理：利用低沸点的致冷剂由气态变为液态时放出的热量加热空气，再利用它由液态变为气态时吸收热量的作用，使木材中蒸发出来的水分冷凝成液体而排出室外。 除湿机的构成蒸发器：管内致冷剂与管外湿空气发生热交换，致冷剂吸收热空气的热量，蒸发成气态。冷凝器：致冷剂在冷凝器中把吸收到的热量传给管外的干空气，由气态变成液态。压缩机：除湿机心脏，压缩致冷剂气体，驱动致冷剂在系统内循环。热膨胀阀（减压阀）：起减压作用，使其压力蒸发器内的压力相同。辅助加热器：提供预热及升温阶段所需要的热能。除湿干燥的特点：节能环保；干燥周期长；干燥成本高；不需锅炉，设备
18、投资费用低。除湿干燥工艺中低温干燥：在 60以下无增湿设备：不进行中间与平衡处理无喷蒸管：很难进行预热处理影响除湿干燥能耗的因素：湿空气温度与湿度；流经蒸发器的空气量；蒸发温度、冷凝温度与压缩比。真空干燥概念：在密闭容器内、真空条件下对木材进行的干燥原理：在真空条件下，水的沸点降低，木材表面水分蒸发速度加快；木材内外存在较大压力差，使木材内部水分迁移速率加快。7设备组成：干燥、真空泵、加热系统、控制系统干燥机种类：对流加热、热板加热、高频加热特点：干燥周期短，干燥质量好，是一种低温快速干燥技术；能耗较高，容积较小,设备及干燥过程的控制较为复杂；适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材。过热蒸
19、汽干燥湿蒸汽：在汽化过程中形成的水、汽两相混合物，其中含有处于悬浮状态的液态的水滴。干蒸汽：与沸腾水处于饱和状态的蒸汽。过热蒸汽干燥的特点：节能效果好(一般为普通热风干燥能耗的 1/3)；干燥速率快( 因比热和传热系数大)；干燥质量好(无空气存在，没有氧化反应 )。过热蒸汽的来源：木材中排出的水分经汽化、过热而成；向干燥室内供给过热蒸汽。第七章 木材联合干燥技术木材联合干燥技术：1、气干与常规干燥的联合：降低干燥成本；改善干燥质量2、除湿与常规干燥的联合：节约能源3、真空与微波联合干燥：可以实现连续真空干燥4、太阳能与热泵的联合木材干燥设备的选用：产量因素、被干木材因素（树种，规格，含水率状态） 、能源情况、设备可靠性、场地条件。
