木材干燥资料

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木材干燥
Wood (Lumber) Drying 木材干燥- 概述
木材干燥
指在加热作用下以蒸发或沸腾的汽化方式排除木材中水分的过
程。

木材干燥的目的和意义
⏹防止木材或木制品变形、开裂及
结合部位松动;
⏹预防木材腐朽、变色、虫害;⏹提高木材的力学强度、绝热性和
对电的绝缘性
木材的平衡含水率Equilibrium
moisture content (EMC)
⏹我国干旱的西北地区,木材的平
衡含水率为10%左右,木料须相应干燥到7~9%的含水率;
⏹东南沿海地区,气候潮湿,木材
干燥的终含水率应为12~13%; ⏹东北地区使用及出口到北美的木
制品,因考虑到室内采暖条件的要求,应干燥到6~8%的终含水
率;
木材干燥的方法
⏹分类:
--天然(大气)干燥Air-drying 气干,即把木材堆积在空旷
场地上或棚舍内,利用大气
作传热传湿介质,利用太阳
辐射的热量,排除木材的水
分,达到干燥目的。

---人工干燥
天然干燥- Air-drying(气干)
⏹须放置有木质隔条(Sticker),
分开板材,并留有材中空气流动的通道(avenue)
⏹顶部遮盖
木材干燥的方法- 人工干燥
⏹窑干指在干燥窑内人工控制干燥
介质的参数对木材进行干燥的方法。

(Kiln drying)
⏹除湿(热泵)干燥与窑干的区别
是将湿热空气部分流过除湿机,先经冷却使部分水蒸气冷凝成水排出,同时回收水蒸气的气化潜热;湿空气变干,再经加热后流入材堆,干燥木材。

⏹真空干燥即在密闭容器内、在负
压条件下对木材进行干燥
⏹太阳能干燥太阳能干燥是利用集
热器吸收太阳的辐射能加热空气,再通过空气对流传热干燥木材
⏹高频、微波干燥是将湿木材作为
电介质,置于高频或微波电磁场中,在交变电磁场作用下,木材分子极化,摩擦生热,干燥木材
⏹热压(压板)干燥将木材置于热
压平板之间,并施加一定的压力,进行接触加热干燥木材
木材干燥- 干燥介质⏹定义:传热传湿的媒介物质
称为干燥介质。

干燥介质把
热量传给木材,同时将木材排出的水蒸气带出窑外。

⏹分类
--热空气heated air
--过热蒸汽
--炉气
干燥介质-热空气
⏹热空气
⏹含有水蒸气的空气称为湿空
气,即干空气和水蒸气的混合
气体。

⏹未饱和湿空气加热后可以作
为干燥介质,其干燥能力与湿
度有关。

湿度越小,干燥能力
越强。

空气的湿度
⏹绝对湿度
⏹每m3湿空气中所含水蒸气的质量,
称为湿空气的绝对湿度。

它只能表
明湿空气中实际含水蒸气的多少。

⏹湿容量
⏹饱和湿空气的绝对湿度称为湿容
量,用ρO表示。

湿容量表示湿空
气容纳水蒸气的能力,它与温度有
关,随着温度升高明显增加。

⏹相对湿度
⏹湿空气中水蒸气的实际含量与湿
容量之比,用φ表示。

相对湿度可
称作空气的饱和度,表明一定温度
下空气被水蒸气饱和的程度,常用
百分率表示。

当φ=0时,就是干空
气;当φ=100%时,就成为饱和湿
空气,失去了吸收水分的能力。

干燥介质-过热蒸汽
⏹过热蒸汽:温度高于相同压
力下饱和温度的蒸汽称为过
热蒸汽。

过热蒸汽是不饱和
蒸汽,有容纳更多水蒸气分
子而不致凝结的能力。

⏹过热度:过热蒸汽温度与同
压力下饱和蒸汽温度之差
值。

过热度越大,容纳水蒸
汽的能力越大。

干燥介质-炉气
⏹炉气是指用煤、石油、天然气或
木废料作燃料,在炉灶内完全燃
烧所生成的由氮(N)、氧(O)、二氧化碳(CO2)二氧化硫(SO2,
燃烧木废料时无)及水蒸气
(H2O)等成分所组成的湿热气
体。

⏹炉气既可作干燥介质,又可作载
热体,通入炉气加热管中,间接
加热干燥木材。

⏹目前国内外木材加工企业使用木
废料为燃料,生成炉气直接或间
接加热干燥木材
干燥时木材内水分的
移动
方向:
⏹顺纤维,从木材的端面排出;
⏹横纤维:从木材的侧面排出;板材:长度>>宽度、厚度
侧面面积>>端面面积, 因此
▲横纤维方向移动起决定性的作用
干燥时木材内水分的移
动(Cont’d)
⏹微毛细管路径:毛细管张力的作
用,沿壁内的微毛细管向外移动;
⏹大毛细管路径:水分呈蒸汽状态
沿细胞墙、纹孔构成的大毛细管
的路径向木材表面扩散
干燥时木材内水分的移
动(Cont’d)
⏹影响水分传导的因子
⏹树种:构造、密度、有无侵填
体、心材情况;
⏹木材的部位:边材易于心材
⏹水分移动的方向:纵向易于横
向;
⏹温度:高温快于低温
木材干燥速度
⏹表面蒸发作用:木材表面的
水分向空气中蒸发,受介质
影响(温、湿气度、气流速
度)
⏹内部扩散作用:木材内部的
水分向外部移动(难),扩
散阻力大小决定
⏹理想干燥条件:内顾扩散作
用与表面蒸发作用相适应,
避免干燥缺陷。

木材干燥曲线
⏹定义:板材MC、温度随时间变
化的曲线
⏹特点:三段
❿预热时期
❿干燥时期
等速干燥阶段
减速度干燥阶段
影响木材干燥速度的工艺因素
⏹介质温度
⏹空气100C左右;过热蒸汽
130-140C
⏹介质温度越高,表面蒸发速度越
快,水分内部扩散速度也增加,但
增加幅度小于表面蒸发,如果两者
差异过大,木材易变形和/或开裂⏹介质湿度
⏹介质湿度越高,表面蒸发速度越慢⏹气体循环速度
⏹常温干燥:2m/s;
⏹高温、过热蒸汽:3m/s-5m/s
⏹干燥工艺要点
⏹控制介质温度、湿度和气流速度,
在保证干燥质量的前提下,提高干
燥速度
干燥过程中木材内部的应力和变形
⏹产生应力的主要原因
⏹内外含水率梯度
⏹干燥速度快
⏹木材构造
⏹应力引起的变形
⏹弹性:暂时的,等MC均匀后可消

⏹塑性:不可恢复的应力与变形,
残余。

⏹如果干燥过程中
⏹应力超过木材的弹性极限→产生
残余变形
⏹变形超过木材的横纹抗拉极限→
产生开裂
降低应力和变形的措施
⏹在干燥初期阶段
⏹喷蒸汽,提高木材外层的MC,使
已经固定的部分软化变成塑化,消
除外部的张应力和内部的压应力;
⏹干燥中间阶段
⏹控制介质温度、湿度,使表面蒸发
速度和内部水分扩散速度相适应,⏹干燥终了阶段
⏹使木材内外含水率趋于均匀,消除
应力
木材干燥室(Drying Kiln)⏹装有通风和加热调湿设备,用来
干燥木材的金属容器或建筑物,
又称干燥窑(炉)
木材干燥室- 组成
⏹供热设备:加热器、疏水器、
蒸汽管路及锅炉;
⏹调湿设备:喷蒸管(Spray
nozzle)、喷水管
⏹通风设备:通风机(Fan)
⏹木材运载与装卸设备:叉车、
升降机、堆垛机
⏹检测设备与仪表:介质状态木材干燥工艺
干燥前的准备
⏹木料的堆积:堆积方式和材堆的
尺寸,以适合干燥室内气体动力学的特点
⏹隔条把锯材分开层次水平纵向
堆积,材堆压紧
木材干燥工艺- 干燥基准
⏹定义:在干燥过程中根据木料状
态(含水率、应力)或干燥时间所规定的干燥介质状态的变化程序表
⏹制定依据:板材的厚度、板材的
性质(木材的性质,软硬、干燥难易程度),如难干材厚板、易变形、易开裂硬材,选择高湿、
低温的基准
⏹重要性:板材的干燥质量和干燥
室的生产量
木材干燥工艺- 含水率与应力检验
⏹干燥过程中按时测定含水率
与应力检验板的含水率与应
力状况,作为调节介质的温
度、湿度及气流速度的依据,以确定是否需要进行喷蒸处
理及喷蒸时间
木材干燥工艺-干燥过
程的进行
⏹锯材预热:装料、放置试验
板、开动风机等辅助设备
⏹按选定的基准进行
⏹终了处理
干燥质量评定
干燥质量评定的主要指标
❿平均含水率
❿干燥均匀度
❿锯材厚度上的MC偏差
❿应力和可见干燥缺陷
干燥缺陷
⏹开裂:木材的不同部位上,外裂、
内裂及端裂
⏹弯曲
⏹翘曲:同上,但更不规则
⏹皱缩:木材表面形成凹陷
⏹干燥不均匀
⏹炭化:颜色焦黄或呈焦碳状
⏹变色:表面发生污斑,不同程度
深入内部。