木材干燥技术》（第 2 版）任务 4.1 木材真空干燥基本原理任务 4.2 木材真空干燥工艺项目4 木材真空干燥知识目： 1、了解真空真空干燥的目的及工作原理；2、 掌握真空干燥的设备、结构性能、特点；3、间隙真空干燥的干燥燥基准的选用及干燥运行操作与控制；5、连续干燥燥基准的选用及干燥运行操作与控制4、真空干燥的特点及适用性；技能目标：具有一定木材特种干燥的能力能够正确编制和使用木材真空干燥基 准，具有从事木材大气干燥和真空干燥操作能力，能分析常见木材干燥缺陷出现 的原因，并采取有效防治措施任务4.1 木材真空干燥基本原理工作任务任务提出 首先分析常规干燥的原理和真空干燥干燥的原理有什么不同，常见难干阔叶 材常规干燥干燥的缺陷，常温下水的沸点和真空条件下水的沸点有什么不同在 真空条件下水的沸点降低，木材表面水分的水分蒸发速度加快，干燥质量如何 工作情景采用学生动手操作，教师引导的学生主体、项目化教学方法，以分组形式完 成课堂教学，首先教师常规蒸汽干燥窑为例，把常规干燥结构和设备进行逐步分 析，学生根据教师分析和完成，老师进行总结和讲评材料及工具教材、笔记本、笔、多媒体设备等知识准备1. 木材真空干燥概述⑴木材真空干燥木材真空干燥(wood vacuum drying )是把木材堆放在密闭的容器中，在低于大 气压的条件下实施干燥，其干燥介质是湿空气。
真空干燥时，木材内外的水蒸气 压差增大，加快了木材内部水分迁移速度；同时由于真空状态下水的沸点低，可 在较低的温度下达到较高的干燥速率，干燥质量好，特别适用于透气性好或易皱 缩以及厚度较大的硬阔叶材2）真空干燥的原理一个大气压下水的沸点为100 °C，当压力小于一个大气压时，水的沸点则小于 100°C ；另外，木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分的移动速度快100〜 1000 倍要加快木材干燥速度，必须想办法加快木材内部水分的移动速度研 究表明：当温度为40°c,在压力为60mmHg时，木材内的水分移动速度大约是 压力为 760mmHg 时的 5 倍根据上述原理，将木材置于密闭的干燥容器内， 一方面提高木材的温度，另一方面降低容器内的压力，使木材中水分在比较低的 温度下就开始汽化与蒸发，从而达到干燥木材的目的与常规干燥相比，真空干燥能够实现在低温条件下快速干燥木材，并且保证木材 的干燥质量，很大程度上避免木材皱缩缺陷的产生经过专家分析探究发现，以 杨木为例，在纤维饱和点以上时，真空干燥速率为常规干燥的2.34~2.88倍；而 在FSP以下时，则为2.90~4.14倍真空条件固然可以加快木材内部水分的移动，加快木材的干燥速度，但可能更 加快木材表面水分的蒸发，即在木材高含水率与真空度或绝对压力控制不当的情 况下，木材中的含水率梯度将显著增大，这样会导致木材内应力增大，进而引起 变形与开裂的可能性也将增大，造成木材干燥缺陷的扩大，所以对真空条件的把 握是核心环节。
实践证明木材对流加热间歇真空干燥干燥周期与常规窑干法相 比，仅为其1/3,而投资成本与常规窑干设备投资相近，且真空干燥质量高真 空干燥的质量优势还体现在：一些带髓心的柞木、水曲柳、杉木方材，用常规干 燥很难保证质量，用间歇真空干燥法干燥基本上没有产生翘曲和开裂等缺陷；一 些窑干缺陷较多的难干材采用真空干燥法干燥后，干燥降等率均有较大幅度的降 低2、真空干燥设备结构真空干燥设备由干燥筒、真空系统、加热系统和控制系统组成（图）1） 、干燥筒干燥筒通常为圆柱体，水平安装两端呈半球形，其中一端为门一般用螺 旋压紧装置，用耐热橡胶圈密封筒体用10〜15mm厚的钢板滚压弯曲、焊接而 成之所以做出圆柱体，是由于在真空下圆柱体抵抗外界大气压力的性能好，但 圆柱体的容积利用系数不高故国外也有方形横断面的筒体，这种方形筒体，需 要其筒壁较厚或在筒壁上设置加强筋，但结构和制造复杂，因此不常用为了保 证有足够的强度，筒体材料通常采用钢板，内壁喷涂铝层或涂刷防锈涂料以防腐 蚀筒体外壁包保温层筒内下部设有两条钢轨，干燥的木材堆积在载料车上， 沿钢轨推人干燥筒内干燥筒的直径通常为1.2〜2.4m，长度为4〜20m2） 、真空系统真空系统包括真空泵、冷凝器和真空阀门等，其中最主要的是真空泵。
真空 泵的作用是对干燥筒抽真空，从而排除木材中的水分木材干燥中常用的真空泵 有水环式真空泵和旋片式真空泵两种水环式真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中这种泵结构简单， 制造容易，工作可靠，耐久性好可以抽腐蚀性的含尘气体及气水混合物，适合 于木材干燥使用为保证干燥所需的真空度，最好采用双极泵旋片式真空泵是油封机械真空泵的一种这种泵可达到真空度很高，双极泵 的极限桩孔为0.067Pa若泵前设置适当冷凝器，可取得较好的式样效果3）、加热系统 三种不同类型的真空干燥机，其主要区别在于加热方式不同，一种是对流加 热；另一种是传导加热（即接触加热）；第三章是高频电介质加热1）对流加热真空干燥机 利用热空气做干燥介质，用对流的方式加热和 干燥木材在干燥过程中，对干燥筒交替的进行常压加热—真空干燥—恢复常压 加热，如此周期循环故也叫间歇加热真空干燥机a. 热水加热真空干燥机：圆柱形的干燥筒为三层结构（图）从外至内为 保温层（厚50〜100mm）、热水层（提供干燥木材所需要的热量，外币为10〜15mm 厚的筒壁）和流动空气层筒一侧沿长度方向有 2~4 台轴流通风机，驱动空气水 平、横向流过材堆另一侧有与筒体等长的风嘴，喷射空气横向流过材堆。
风嘴 可周期地上下摆动，以保证空气在高度上均匀流过材堆b. 电热或蒸汽加热真空干燥机：这种干燥机的筒体内沿筒长分析也装有2〜4 台轴流通风机还装有电热或蒸汽加热管风机和加热管的布置有两种方案：① 风机安装在材堆一侧，加热管装在另一侧（图 ）筒内气流为水平—横向循环， 其结构类似以侧向通风干燥室②风机和加热管安装在材堆下部，气流为垂直一 横向循环（图）后者气流分布比较均匀2）接触加热真空干燥机 被干燥的木材一层层地堆积在加热板之间，与 加热板直接接触（图）其形状如多层热压机加热板为空心铝板，以便载热体流 过载热体常用热水，也可以用蒸汽或热油加热板通过软管与加热总管连接 既可用单独设置的小型热水或蒸汽锅炉供热，也可由全厂的蒸汽锅炉集中供热国外也有用电热毯代替加热板对木材加热的电热毯由多层铝箔在塑料中层 压而成，由电阻丝加热这种干燥机中的木材与加热板直接接触，进行传导加热（也叫接触加热） 在整个干燥过程中，干燥筒内都保持一定的真空度，通常绝对压力不大于9.3X 104 Pa，故也称为连续式真空干燥机其温度调节简单，只需控制载热体的流量 即可从木材中蒸发出来的水蒸汽在干燥筒内的冷却板表面冷凝并沿垂直的冷却 板流向筒底，然后通过水管排除干燥筒。
冷却板中流动的漏水吸收量水蒸汽的热 量，温度升高，再流至筒外的翘片管散热器，用风机冷却后，再刘热冷却板循环 使用3）高频电流加热真空干燥机 这种干燥机具有长方体的密封干燥筒，一 端有门横断面尺寸为1.5mX1.5m，长约2.5〜6.5m由钢板或不锈钢班焊成 筒体外壁横向焊有很多加强筋筒体内装有三块等面积的极板上下两块极板接 地，中间一块接高频电源（图）极板宽度约1m,长约2.5m，两块极板间距约 560mm木料密实地堆积在两块极板之间中间及底部的极板可移动，并兼作堆 放木料的平台使用高频电能从中间极板输入到木料中同时干燥机内抽真空， 抽到2666 Pa （20mmHg）的绝对压力 4 ）、冷却系统通常真空泵对被抽气体的温度有一定的限制，一般不超过40°C因此从干 燥机中抽出的空气和水蒸汽在进入真空泵前，先要通过冷凝器降温冷却器由饶片钢管放置在冷却水箱中组成高温空气和水蒸汽从钢管中流过 时，受到管外冷水的冷却，从而使温度下降到真空泵允许的范围5）、控制系统 真空干燥过程中须控制介质及木材中心温度、干燥机内真空度等参数1） 介质及木材中心温度的控制 在干燥机内及木材中心分别安装放热电偶 （或热电阻）温度计，测量机内及木材中心的温度。
并与带电接点的动圈式温度指示调节仪相连接当温度达到规定值时，即停止对木材加热2） 干燥机内真空度的控制 干燥机顶部装有电接点真空表，并与真空表串 联真空表的上、下限位指针可控制真空泵的工作当真空度达到规定的上限值 时，真空表发出讯号，切断真空泵电源；当真空度降低到下限值时，真空表又发 出讯号接通真空泵的电源从而控制干燥机的真空度学习引导问题请同学们认真阅读知识准备内容，独立完成以下引导问题1.真空干燥设备分为（）、（）两种类型2．真空干燥的加热方式是（ ）、（）、（ ）等3. 真空干燥设备由（）、（ ）、（）和（ ）组成4. 真空系统包括（）、（ ）和（）等，其中最主要的是真空泵任务实施步骤1. 按照任务布置f学生个人准备f组内讨论、检查一展示成果、问题指导评 价f组内讨论、修改方案一第二次展示一评价一问题指导一评价、验收一师生共 同归纳总结f新任务布置等程序完成本项目学习2. 进行本任务前须完成引导问题的回答3. 熟悉真空干燥的分类，根据设备分类方法确定完成本任务使用的干燥设备 的类型首先熟悉室干结构和设备的特点、性能，干燥质量好，干燥周期短，干燥条 件是否可以灵活调节，可以干到比气干程度低任何最终含水率，装卸和搬运作业 集中，便于实现机械化和自动化。
缺点是设备和工艺较气干复杂，投资较多，成 本较高气干和室干属于传统干燥方法，一般称为常规干燥其次要了解木材干燥室的主要设备有供热设备、调湿设备、气流循环设木材 运载与装卸设备为了正确使用这些设备，必须了解和掌握它们的类型、结构特 点几性能最后根据室干的结构和设备和真空干燥的设备进行比较壳体、加热设备、通 风设备，控制系统、进排气装置进行比较，分析各自的相同和不相同的结构和设 备进行合理的选择设备总之，干燥设备合理，结构简单，可靠性就大，运用就合理成果展示1. 常规干燥和真空干燥结构、特点、性能的区别2. 常规干燥和真空干燥工作原理的区别3. 常规干燥和真空干燥加热方式的区别4、间歇真空干燥设备的结构、特点总结评价在本任务的学习过程中，同学们要能熟练掌握木材真空干燥设备、结构的特点、性能维护，能根据木材的性质和特性，合理选择干燥设备课内项目学生自评考核表（满分 40 分）任务编号： 项目组： 学号： 姓名：考核内容分值与标准分值自评分课堂出勤满分5分出勤5未出勤0参与程度满分5分在任务执仃过程中态度积极，占主导地位4-5在任务执行过程中态度积极，配合程度较好2-3在任务执仃过程中态度被动，指派任务时配合程度低1不参与任务的执行0按时完成满分5分能够精诚合作，尽职尽责，顾全大局，按时完成任务5分工不够明确，没有按时完成工作1-4代表发言满分5分代表发言语言表达清晰，阐述简洁明了，有礼貌5语言较清晰，阐述较明了，仪态较自然3-4未作为代表发言0成果质量基准编制 满分10 分编制合理，符合规程，与技术标准无差异10与规程比较有2处或2处以内以内问题6-8与规程比较有两处以上问题2-4完全错误或未完成0信息处理满分5分快速定位信息位置，准确查找相关信息，分析归纳完整5在教师或组员提示下能找到相关信息。