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1、1绪论绪论1.木材干燥的定义与目的。定义：在热力作用下，以蒸发或沸腾的汽化方式将木材内部水分排出去的过程。木材干燥的目的：1.预防木材腐朽变质，延长木材的使用寿命； 2.防止木材变形和开裂，保证产品的加工质量；3.提高木材的力学强度，改善木材的物理性能； 4.改善木材的环境学特性； 5.减轻木材重量，降低运输费用。2 木材干燥的常规干燥方法和特种干燥方法。总体分为:自然干燥 人工干燥 常规干燥：大气干燥，室干。特种干燥：除湿干燥，真空干燥，微波干燥，太阳能干燥。木材干燥与载热介质木材干燥与载热介质1.干燥介质的定义在干燥过程中能够把热量传递给木材、同时又能把木材排出的水汽带走的媒介物质（可为气
2、体或液体） 。2.常用的干燥介质过热水蒸气、 湿空气、炉气。4.过热蒸汽的性质 5.干度、过热度干度：单位质量的湿饱和蒸汽中含有干饱和蒸汽的量，用 x 表示。(描述湿饱和蒸汽的量)过热度：过热蒸汽的温度与相同压力下饱和蒸汽温度的差。过热度越大，过热蒸汽的状态距离饱和蒸汽的状态越远，过热蒸汽越不饱和，干燥能力越强。(描述过热蒸汽的量)7.相对湿度、绝对湿度、湿容量、湿含量的定义绝对湿度(absolute humidity)：单位体积的湿空气中所含水蒸气的质量湿容量：饱和湿空气的绝对湿度相对湿度 RH(relative humidity)：单位体积的湿空气中含有水蒸气的重量与同温同压下可能含有最大
3、水蒸气的重量之比，即：绝对湿度与湿容量之比。湿空气的湿含量：含有 1 千克干空气的湿空气中水蒸气的克数8.相对湿度的测定方法及其原理相对湿度的测定：干湿球温度计法、平衡含水率法（湿敏试片法）9. Id 图的作用、分区作用： 图主要是描述湿空气的状态，即通过确定湿空气的各个参数，来确定湿空气的状态。I-d 图总体分成三个区域，即不饱和区、饱和区、雾区。木材与水分的关系及其性质木材与水分的关系及其性质1.含水率的计算、测定方法 干饱和蒸汽质量饱和水质量干饱和蒸汽质量 x2含水率的计算：含水 MC（Moisture Content）：木材所含水分的多少用水分的质量分数表示，称为木材含水率，是水分的质
4、量与木材质量之比的百分率，记作 MC。绝对含水率：MC=（W 湿-W 干）/ W 干*100% （用于木材加工）相对含水率：MC0=（W 湿-W 干）/ W 湿*100% （用于木材燃烧性质）含水率的测量方法:（1）烘干法（称重法，温度为 1032） （2）蒸馏法（3）电测法（直流电阻式、交流介电式、红外吸收法、微波法等）2.气干材和室干材的含水率范围气干材（8%18%） 、室干材（7%15%）3.木材中水分的状态及存在的位置 自由水：指以游离态存在于木材大毛细管中的水分吸着水：指以吸附状态存在于木材微毛细管的水分化学水：指与木材细胞壁物质（纤维组织中的酸、脂肪、油盐烯、酚醛、色素、糖和复合物
5、等）呈牢固的化学结合状态的水。4.纤维饱和点和平衡含水率的定义纤维饱和点 FSP（Fiber Saturation Point）：在大气条件下，当自由水蒸发完毕，而吸着水还保持着最高量时的木材含水率叫纤维饱和点，又称吸湿极限平衡含水率 EMC ( Equilibrium Moisture Content)：细薄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，叫平衡含水率。 5.木材干缩的分类木材的干缩分为横向干缩（弦向干缩和径向干缩）和纵向干缩6.干缩系数的定义干缩系数：纤维饱和点以下吸着水每减少 1%的含水率所引起的干缩的数值，用 K 表示。7.弹性与塑性、弹塑性与温度、含水
6、率的关系木材的弹性和塑性 （树种（密度和构造等） 、 M、t） ， M 和 t 越高，木材弹性越小，塑性越大。注：木材干燥过程中，中间处理就是通过提高木材的温度和含水率来增强木材的塑性，以注：木材干燥过程中，中间处理就是通过提高木材的温度和含水率来增强木材的塑性，以释放木材内应力的方法。释放木材内应力的方法。 MMFSP ，木材的弹性模量 E 不变；MMFSP ，木材的弹性模量 E 随 M 的降低而增加。（吸着水减少，微纤丝距离减小，形成氢键结合较多， 木材弹性增强，塑性减弱。 ）注：在单板旋切、薄木刨制、纤维分离等生产中，采用汽蒸或水煮注：在单板旋切、薄木刨制、纤维分离等生产中，采用汽蒸或水
7、煮 的方法软化木材就是基的方法软化木材就是基于这一原理。于这一原理。木材的弹性与塑性可以相互转化。8.导热系数、导温系数的定义及区别导热系数（）：指在木材单位厚度上的温度降低 1时单位时间内通过单位面积的热量，它反应了木材在某一方向上传递热量的能力，单位为 W/（cm ） 。导温系数（热扩散系数）：是表示木材在加热或冷却过程中各点温度趋于一致的能力， 越大，在同样的外部温度条件下，物体内的温差越小，单位为 m2/s 。木材加热与干燥的物理基础木材加热与干燥的物理基础31.传热的三种基本形式、导热与扩散的基本公式（即遵循的基本定律）热转移的三种形式：导热、对流、辐射导热：导热的基本定律（傅里叶定
8、律）单位时间内在物体内部两等温面间流动的热量，与垂直热流方向的面积 F 和温度差t 成正比，与等温面间的距离x 成反比：扩散流量公式（斐克定律）： 2.干燥时木材中水分的移动途径和动力自由水移动的路径：自由水因毛细管力作用以液态形式沿大毛细管系统作毛细管运动。吸着水移动的路径：微毛细管路径：吸着水因毛细管张力差作用以液态形式从直径较大的微毛细管向直径较小的微毛细管扩散。大毛细管路径：微毛细管水经蒸发后进入大毛细管系统后，在水蒸气分压差的作用下以气态形式扩散。混合路径：在微毛细管系统和大毛细管系统中交替移动。微毛细管径路(a)：在毛细管张力作用下水分呈液体状态沿着细胞壁内的微毛细管系统由内向外移
9、。毛细管张力随着毛细管直径的缩小而增大，表层的毛细管张力比内层的大，在这种张力差作用下，促使结合水从含水率高的部位向含水率低的部位移动。大毛细管径路(b)：在水蒸气分压差作用下，水分呈蒸汽状态沿着由相邻的细胞腔，纹孔腔及纹孔膜上的微孔所组成的大毛细管道向木材表面扩散。混合径路(c)：即水分交替地既呈液体状态又呈蒸汽状态，不断沿着彼此相邻的微胶粒间毛细管和细胞腔的移动或扩散。3.木材干燥速度的因子木材表面水分蒸发的速度决定于：介质的、介质的流动速度、介质的流动方向、蒸发面的温度。树种，木材的部位，水分移动方向，木材含水率，温度。5.应力产生的原因、应力的分类原因：厚度方向上含水率不均匀，木材是弹
10、塑性体、各向异性体分类：含水率应力(或弹性应力)、残余应力、附加应力6.由于木材内外层干缩不均匀引起的应力变形产生发展的过程干燥的第一阶段（前期） ，M 表层M FSP，而 M 内层 MFSP 。在干燥的第一阶段（前期） ， M 表层M FSP，而 M 内层 MFSP，木材的表层收缩，内层不收缩，这样内内层受到表层的压缩而产生压压应力；表表层受内层的扩张而产生拉拉应力。由于木材的横纹抗拉强度最弱，因此，当表层的张应力超过横纹抗拉极限强度时，就产生表裂。在应力和热湿作用下，表层和内层均产生塑性变形。表层即使没有内层的作用，也不能收缩到其自由收缩的位置。而内层也一样，若没有表层的作用，也不能恢复到
11、原始的尺寸。干燥第二阶段(中期)，M 表层MFSP，M 内层M FSP， M 表层趋于 MEMC。在干燥第二阶段（中期） ， 由于表层的含水率向 EMC 趋近，水分蒸发速度降低，所以表层的收缩减小。在含水率梯度的作用下，内部的水分向表层移动，使内部的含水率也降到 FSP 以下，内层xtFQxCDi4也开始收缩，这样内外层之间的相互作用减弱。随着内层含水率的降低，收缩加剧，内外层之间的作用逐渐减小，直到某一时刻，内外层之间的作用为零，即内应力为零。但此时木材总体的含水率仍然高于要求的终含水率，仍然存在含水率梯度，存在湿应力。木材干燥的第三阶段（后期）木材干燥的第三阶段（后期） ， M 表层已接近
12、 MEMC ，M 内层也向 MEMC 趋近。在干燥第三阶段（后期） ，表层含水率几乎与 EMC 相等，而内层含水率也接近 EMC。表层的收缩基本结束，由于含水率的降低以及在前一阶段内层的作用使得表层的塑性变形在此被固定，即表面硬化（塑化固定）表面硬化（塑化固定） ，而内层却仍然在收缩。这样，表表层不收缩反而受到内层收缩而导致的压缩，产生了压压应力；而内内层要收缩，却受到表层的牵制，产生了拉拉应力。当内层的拉应力超过横纹抗拉极限强度时，会产生内裂内裂。7.弦切板的外表面及带髓心的方材四个表面易出现开裂的原因弦切板（a）：外材面干缩大于内材面干缩 含有圆心的方材(b)：圆周方向的干缩大于半径方向的
13、干缩，使得外围区域受拉，中心区域受压。8.木材干燥应力的四大消除方法及各自的目的根据处理阶段和处理作用的不同，调湿处理可分为预热处理、中间处理、平衡处理和终了处理四种。木材干燥室及主要干燥设备木材干燥室及主要干燥设备1.木材干燥室的定义、分类木材干燥室：是装配有加热设备、调湿和通风设备，可以人为地调节干燥介质的温度、湿度和气流循环速度与方向，专门用于干燥木材的建筑物或金属容器。也称干燥窑或干燥炉。木材干燥室的分类分类及命名按干燥方式：周期式干燥室，约占 99% ; 连续式干燥室，约占 1%按干燥介质：空气干燥室; 过热蒸汽干燥室; 炉气干燥室按介质循环方式：自然循环干燥室（0.20.3m/s）
14、,20%; 强制循环干燥室(1m/s), 80% 按加热方式：蒸汽加热干燥室、炉气加热干燥室、电加热干燥室、太阳能干燥室、导热油加热干燥室、热水加热干燥室等。 2.周期式强制循环干燥室的分类、结构特点、气流循环特点分类：上风机型干燥室; 侧风型强制循环空气干燥室; 端风型强制循环空气干燥室; 喷气型强制循环空气干燥室结构特点：结构特点：干燥室由三部分组成：上部的风机间、下部的干燥间和后部的控制（操作）间。风机的布置：所有的风机沿着干燥室长度方向布置在一根轴上，由一台电机带动。加热器的布置：加热器沿干燥室纵向的两侧墙均匀布置，或者在风机间与干燥间结合部或风机的两侧。进、排气道布置：进、排气道混用
15、，布置在风机间纵向侧墙与室顶的结合部，一般为三角形断面，又称三角气道。三角气道的上部与顶部的排气口相连，三角气道的斜面上开有圆形气孔，与风机间相通。三角气道的端部与控制间贯通，开口为进气口。5介质的循环特性：介质的循环特性：垂直横向可逆3. “三防”电动机 防高温、防潮、防腐4.挡风板的作用、布置形式导流功能，隔离功能挡风板做成钝角形,风机对称放置,空气在干燥室长度上均匀 挡风板做成锐角形,风机同向放置,空气在干燥室长度上不均匀 。挡风板做成直角形，风机两两对吹,空气在干燥室长度上不均匀 ,阻力大,速度慢。5.木材干燥室的主要设备供热与调湿设备 气流循环设备 木材运载与装卸设备检测与控制设备6
16、.各大设备的类型、作用、特点加热器分类、作用及其特点分类：a.铸铁肋形管加热器(分圆翼管和方翼管) b.平滑钢管加热器 c. 片式加热器作用：加热室内空气，提高室内温度，使空气成为有足够热量的干燥介质，或是使室内水蒸气过热，形成常压过热蒸汽，作为介质干燥木材。气流循环设备：风机的作用：促使介质强制循环，加速干燥室内的热交换和湿交换。风机的分类：根据其原理和形状分为离心风机和轴流风机。运载设备载料车：是直接承载材堆在轨道上运行的小车，即材车。转运车装卸设备堆垛机卸垛机叉车又称叉式装卸车叉车的作用：装载、卸载、堆垛、拆垛和水平运输等多项作业。叉车的类型：按结构形式可分为正面叉车、侧面叉车和其它特种型式的叉车；四、检测设备与仪表1 干湿球湿度计2 平衡含水率湿度仪 3 木材含水率检测仪（木材测湿仪、木材测定仪、含水率仪）木材干燥工艺木材干燥工艺1.隔条的作用隔条的作用：使相邻两层锯材均
