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1、第八章 其他木材干燥方法 8.1 8.1 大气干燥大气干燥 大气干燥的原理和特点 大气干燥材堆的堆积方法 大气干燥的实施 强制气干 联合干燥 8.1.1 大气干燥的原理和特点 木材的大气干燥是天然干燥的主要形式。它是利 用自然界中大气的热力蒸发木材的水分，达到干燥的目 的,又叫天然干燥，简称气干。 原理：材堆内，吸收水 分的空气，由于密度增 加，此部分湿空气就要 下降，温度高的湿空气 就要上升，从而形成气 流的循环，并使木材得 以干燥。 ( (干气、热气上升干气、热气上升 湿气、冷气下降湿气、冷气下降) ) 特点：干燥介质的状 态主要受外界因素的 支配，人工不易调节 和控制。 优点: 技术简单
2、、节 约能源、比较经济. 缺点: 干燥条件不易 控制、干燥时间长、 占用场地大、易受茵 虫危害。 8.1.2 大气干燥的堆积方法 大气干燥时，木材的堆积方法与自 然循环木材干燥室材堆的堆积方法 相似，但当大气干燥和其他干燥方 法联合干燥时，木材一次堆积成功 ，与强制循环干燥时材堆的堆积方 法一样。 8.1.3 大气干燥的实施 大气干燥需要较大的板院，对板院的技术要求为： 板院地势平坦干燥； 略带坡度，四周应有 排水沟； 场地无杂草和垢物， 四周无高大建筑物和 树木,通风良好； 板院内外留有防火通 道，配置防火设备。 材堆要堆在堆基上 ，堆基高0.4 0.6m。 (设置堆基的主要目的 是为了堆底
3、有良好的 通风,防止雨水浸泡木 材。) 材堆的顶部还须有 顶盖,以遮住雨水 和光照。 堆放材堆的注意事项 一堆同材、一堆同厚、量少质近； 先分后堆、长材居外、短材居内、两端 堆齐、上下垂直； 堆长顺风； 留有空隙、形成气道。 (注：在气干过程中，应该按时测定木材含水率的 变化和检验锯材的外部形态。根据检验板重量 的变化，检查和结束干燥过程。) 8.1.4 强制气干 强制气干：在大气干燥过程中，在材堆的旁边设 置风机以提高材堆内的气流循环速度的干燥方法 。 注 ：层流层；锯材表面风速在1米/秒以上；强 制气干与室干不同。 优点：由于干燥条件比较温和，可以提高干燥质 量；减少降等率和开裂；防止变色
4、；并使最终含 水率均匀。 应用：强制气干可作为两段干燥方法的前段预干 使用，降低干燥成本。（两段干燥：第一阶段在制材 厂将锯材预干到含水率为20%；第二阶段由使用单位用其 他方法干燥到所需的终含水率。） 8.1.5 联合干燥 在保证干燥质量的前提下，短时间低能耗 完成干燥过程是干燥技术发展的方向。 例如：气干室干、气干真空干燥、太阳能 干燥除湿干燥，等等。 两段干燥：第一阶段在制材厂将锯材预干到含 水率为20%；第二阶段由使用单位用其他方法 干燥到所需的终含水率。（第一阶段常使用大气干 燥、常规室干、除湿干燥和太阳能干燥。） 优点：耗能低、成本低。 8.2 木材的特种干燥方法 除湿干燥真空干燥
5、 太阳能干燥微波干燥 8.2.1 除湿干燥(dehumidification drying) 1.除湿干燥：干燥窑不设进排气道，湿热 废气不是排入大气而是 经除湿机先将其 中的水分除去，再将变干了的空气加热 后送进干燥室，继续干燥木材的干燥方 式，又叫热泵干燥。常规干燥时利用向大气 排湿气的方式来减少干燥室内相对湿度。开式 循环的换气方式，热损失很大，常规蒸汽干燥 的换气热损失在40%左右。 除湿干燥主要依靠空调制冷的原理 使空气中水分冷凝来降低干燥室内 空气的湿度，空气在干燥室与除湿 机之间为闭式循环，基本上不排气 。 2.主要设备和工作原理： （1）主要设备：干燥室和除湿机。除湿 机由外壳
6、、制冷压缩机、蒸发器（冷源）、冷 凝器（热源）、热膨胀阀辅助加热器、风机、 连接管道及一定量的制冷剂组成。 蒸发器的作用如同空调机的室内机 （或冰箱的冷冻室）蒸发器内的制冷 剂吸收来自干燥室内的湿空气的热量 ，使空气冷却排水。温度和相对湿度 都降低。蒸发器内制冷剂由于吸热蒸 发而由液体变成气体，经压缩机升压 后送至冷凝器（又称热交换器）。 冷凝器的作用如同空调室外机的散热器 （或冰箱背面的散热器）。但空调室外机 散热器内的高压制冷剂是依靠外界大气冷 却，使它从气体变成高压液体，热量散发 在室外机周围的空气中。除湿机冷凝器内 的制冷剂依靠来自蒸发器的干冷空气冷却 ，冷凝器内制冷剂放出热量使空气被
7、加热 变成热风又送回干燥室加热木材。 膨胀阀的作用是使制冷液由高 压降至低压，以便使它能重新进 入蒸发器内吸热进入下一个制冷 循环。 1 2 3 4 5 6 1.压缩机 2.接水盘 3.排水管 4.蒸 发器 5.冷凝器 6.风机 除湿机主要部件布置 压缩机外形图 1.吸气口 2.排气口 1 2 （2）工作原理：利用低沸点的 制冷剂由气体变为液体时放出的热 量将空气加热，又利用它由液态变 为气态时吸收热量的作用，使木材 蒸发出的水分冷凝成液体而排出室 外。 3.对除湿干燥室的要求： （1）保温 （2）密闭 (3) 防腐 4.除湿干燥工艺 （1）干燥温度： a.辅助加热器预热空气温度约到2 C b
8、.热泵供热使干燥室渐升温到3 C 4 C （2）干燥湿度：针叶材 63%27% 阔叶材 90%35% （3）干燥时间：由于除湿干燥为低温干燥，故干燥 时间较长。例如，32mm厚的赤栎锯材从生材干燥到6% 8%的含水率，需要4045天；25mm厚的白松从含水 率90%干燥到8%需18天。而同样的锯材，常规蒸汽干燥 分别需要26天和6天。 5.除湿干燥的优缺点： 优点： 1）节省能耗； 2）对干燥室的设计和使用材料的要求不高 ； 3）使用电能，环境污染少； 4）适用于含水率大于20%的阶段。 缺点： 1）干燥速度慢，终含水率偏高； 2）无调湿装置，木料有表面硬化； 3）压缩阀和控制阀需要很好保养；
9、 4）高温除湿机的制冷剂，国内来源困难 ； 5）成本大于常规干燥。 8.2.2 真空干燥(Vacuum drying) 1.真空干燥：把木材置于密闭容器内，在低于大气 压力的条件下加热干燥木材的方法称为真空干燥。 罐体用1015mm厚的钢板辊压 弯曲、焊接而成。圆柱体结构在 真空下承受外压性能好，制作工 艺也较简便。 内壁喷镀铝层或涂防锈漆以防 腐蚀。外壁包保温层。罐内下部 设有两条钢轨道。 圆柱形罐体的直径通常为1.2 2.6m，有效长度为320m。 蒸汽发生器内蒸汽的压力不容 许超过2个表压力，以保证操作 安全。 2.真空、真空度、真空表 真空：物理学是指没有或只有很少原子和分子的空间。工
10、程技 术上泛指在给定空间内，气体分子密度低于当地大气压下的气 体分子密度的气体状态。 真空度：处于真空状态下气体的稀簿程度称之为真空度。 工程技术上真空度常用两种方式，即绝对真空度和相对真空度 表示。绝对真空度指真空状态下稀薄气体的绝对压力，容器内 气体越稀薄压力越低，真空度越高； 相对真空度 （%）： （%） 式中：1atm为一个标准大气压(1.01325105Pa)；p为处于真空 状态下的绝对压力。 真空表：工业生产中常用的一种指示大气压力与容器内气体 绝对压力之差的仪器，用来粗略的表示真空度的大小。 3.真空干燥的设备：干燥筒（容量几个至十几个m3）、 真空泵、加热系统、冷却系统和控制系
11、统（手动或计算机自动 控制）。 4.真空干燥的原理和特点： 原理：（1）内高外低的压力梯度； （2）内高外低的含水率梯度 。 特点： 在真空环境下，水分沸点降低，可以实现低温快速干燥； 干燥周期短，干燥质量好； 氧分压降低，可减少物料在干燥过程中的氧化变质现象，并 在缺氧状态下抑制一些细菌的繁殖生长； 可以回收一些有毒有害的气体，减少环境污染。 5.真空干燥的分类：（1）间隙式；（2）连续式。 6.真空干燥的工艺过程 按加热方式分：对流加热间隙真空干燥、热板加 热连续真空干燥和高频加热真空干燥。 (1)对流加热间隙真空干燥工艺 对流加热间歇真空干燥主要由常压加热和真空脱水交 替进行的若干个循环
12、过程组成。典型的干燥流程如下 ： 如从整体上把握，真空干燥亦可分为预热、干燥、调 湿处理三个阶段。 1）预热 木材预热阶段通常需作汽蒸处理。 主要目的：使木材脱脂(树脂含量高的木材)、 改善木材的渗透性（permeability）等。 一般用100饱和蒸汽进行预热，时间按木材厚 度来确定，即汽蒸11.5h/厚1cm。 预热结束后，需将材芯温度降到干燥基准所规定 的温度后方能抽真空。 2）干燥 干燥阶段包括若干个循环过程。 A.加热 目的是为木材中水分蒸发和移动提供能量。 加热阶段干燥机内风机运转。 加热时间据木材中心温度来确定，待其达到干燥基准 所规定的值(通常比空气介质的温度低815)时，
13、即停止加热。风机亦停止运转，并转入平衡阶段。 B.平衡 在加热停止后应平衡约30min，待木材表、 心层温差较小后再启动真空泵。 C.真空 抽真空阶段才是真正干燥阶段。可 根据木材中心温度值确定抽真空的时间。 对于不能实现干燥过程中木材心部温度和气压 监测的干燥设备，抽真空时间可凭经验据木料 厚度确定，即，抽真空1min/厚1mm。如木料厚 50mm，每次抽真空时间可定为50min。 D.泄压 真空阶段结束后，应使干燥罐体内 部恢复到常压。对于难干材，卸压时可据需要 适量喷入蒸汽，以使木材表面吸湿，确保其在 干燥过程中始终维持较小的含水率梯度。 3）调湿 调湿处理在常压和风机运转的条件下进行。
14、 介质温度一般比加热阶段介质基准温度低6 8，并向干燥罐体内适当喷蒸，以提高木材的 平衡含水率。 处理时间据木材厚度而定，一般为824h。 对流加热间歇真空干燥法制定干燥基准的原则是： a.首先确立真空阶段木材芯部的温度。一般不超过70， 否则将由于加热阶段木材其它部位温度过高而使木材产生降解、 变色等缺陷。常用范围为5070。 b.其次确立真空阶段罐体内部的真空度。一般根据木材芯 部温度所对应的饱和蒸汽压与罐体内部气压差(P)的大小来确 立。渗透性差的难干材、较厚材，P应选小值，否则P可适当 加大。 (2) 热板加热连续真空干燥工艺 加热板为空心铝板。 板中的载热流体通常 为热水或热油。 加
15、热板通过软管与管 体内的热水总管连接 。 供水温度一般不超过 95。 该工艺过程分为预热、干燥和调湿三个 阶段。 1）预热 预热通常在常压下进行。 温度比干燥阶段的初始温度低5左右； 时间以木材中心达到预定温度为准，亦 可按经验确定：对于硬质材，预热2 2.5h/厚1cm；对于半硬质材和软材，预热 1.5h/厚1cm。 2）干燥 木材预热到预定温度后，启动真空泵即转入干燥阶段。 干燥阶段真空度依材芯温度所对应的饱和蒸汽压与罐体 内部气压差(P)的大小而定。一般P由材种及其初含水 率来确定，之后据干燥初始阶段的材芯温度来确定罐体内 部真空度。 木材达到终含水率要求后，即关闭真空泵，停止加热。 3）调湿处理 热板加热真空干燥木材的终含水率均匀 性较差，干燥结束后须作调湿处理。 停机后将木材密闭在干燥罐内“闷放” 若干小时。此时木材中心的水分继续向 外移动，有利于使木材终含水率趋于均 匀。 7.真空干燥的优缺点、应用及其它 (1）优点 a.干燥速度快。 干燥阔叶树材厚板时， 真空干燥的速度通常为常规干燥的35 倍；
