冷却设备:浮压下马尾松的干燥特性及水分迁移机理初探

  • 2021-07-02 18:11:27
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2了促进内部水分的迁移速度。

木材是种由非均质管状细胞构成的毛细管多孔有限膨胀胶体。木材中的水分即包含在多种不同腔中的水称为自由水,而在细胞壁中的水称为吸着水。细胞腔平均直径仅24,而细胞壁的平均直径则小于5105.这些管状细胞纵横交错,部分水分通道还常被抽提物浸填体等堵塞,导致水分穿过毛细管的迁移阻力很大3这是木材干燥速度低的个重要原因。

木材干燥时首先蒸发大毛细管即细胞腔内的自由水分,当自由水蒸发完毕,而细胞壁内吸着水尚收稿日期20010七05;修订日期20010,8基金项目国家自然科学基金资助项目159876,5传热传质及节能干燥技术的研究。

真空度MPa 3实验结果与分析马尾松浮压干燥特性曲线分别绘于23点以上33点以下及4上。从这些中的曲线变化趋势可以看出同温度水平和同真空度下,木材含水率在3点以上的干燥速率明显于3点以下;同温率水平,随真空度的提,干燥速率加快。同真空度下,随温度提高千燥加快;随温度提,真空度对干燥速率的影响加大。例如80.C时真空度由0.05MPa到0.08MPa,曲线平缓,干燥速度增长很小。但1时,则曲线较陡,干燥速度随真空增长较快;8点以下,真空度和温度对干燥速率的影响更大;相同温度和真空度下,刨光面比光滑面的干燥速度快左右。据资料报道6台湾翟思涌先生用白木预刨光后,其干燥时间约缩短7,但其机理尚不清楚。笔者分析,试件锯切时些毛棘可能堵塞些毛细孔,刨光后可使这些毛细孔暴露,有利于水分输送到面蒸发;木材干燥速率有随含水率提而加快的趋势。当含水率大于60的干燥速度明显于含水率小于30的速度,温度越低,含水率的影响越明显。

处于饱和状态时,称为纤维饱和点,3,它与材种和温度有关。对多数木材,当空气温度20,相对湿度0时,3点的含水率大约在3,左右,随温度升,纤维饱点的含水率降低,60,时降至26.木材在,3点以下的干燥速度将明显降低,提干燥速度的难点也在于如何加快纤维饱和点以下吸着水的迁移速度。

木材浮压干燥技术是近十几年来发展起来的新型干燥技术,据有关资料报道14,其干燥速率比常规干燥快3,5倍,对于难干材可快510倍,而且能取得良好的干燥质量。本文探讨了浮压与常压干燥特性的差异,并对浮压下木材内吸着水的迁移机理作初步分析。

2实验简介实验装置1.将试材置于密闭的真空干燥箱内,先升温升压对木材预热,注入足够的能量。然后抽真空逐渐降低压力,按设定的温度水平和压力进入浮压干燥阶段。试件采用马尾松,试件尺寸为0,1004,爪爪,试件初含水率在9,145,终含水率在15.为了解真空度对干燥速率的影响,在每温度水平80.090.0100.0下,变换不同的真空度,真空度从0.080变化到常压,变化间隔为0.01每次实验放块试件,取者的平均干燥速率。干燥速率用平均每小时含水率下降百分率来作,木材含水率的变化用精密电子天秤测量,每隔1小时3点以上或2小时3点以下测量1次。由于纤维饱和点3对木材干燥过程有特殊的意义,故实验数据的整理分3点以上和以下个阶段。另外还将非刨光面与组刨光面试材作了干燥速率的对比,组对照实验的参数分别是l80C,0.08MPa真空度;1精密电子秤2真空泵3干燥箱4加热器5木材试件6真空干燥室4浮压下吸着水迁移机理初探长期以来,木材干燥界以费克人。,定律作为理论基础,认为木材中吸着水迁移的驱动力是含水率梯度,因而要提干燥速率就必须提高含水率梯度。但含水率梯度的增加又必然导致内部干燥应力的加大,导致变形开裂等干燥缺陷。正是这种理论的束缚,限制了干燥技术的发展。1976年加拿大的3博士首先提出了费克人。,10定律不适用于木材的观点,指出木材中吸着水扩散与蒸汽压力梯度的大小成正比,而与梯度的方向相反51.这理论虽然在国际上尚有争论,但它却奠定了浮压干燥的理论基础。浮压干燥的核心即是在限定含水率梯度的情况下,尽可能提高水蒸汽压力梯度,从而在保障干燥质量的前提下,加快干燥速度。水分在木材内蒸发沸腾和迁移,首先要求水分子吸收足够的活化能,以破坏氢键与其它分子的联系。木材在浮压下的干燥速率明显于常规干燥的原因,应该是由于在预热升温段,大量水分子获得了足够的能量,使其有可能从各局部的吸着点解脱出来。接着在抽真空的降压阶段,木材内的水分在不断,大的内外水蒸汽压差的驱动下,从个吸着点跃迁到另个含水率较低的吸着点,直至木材面,*终完成干燥过程。此外,浮压下木材内水分的迁移,除蒸汽压力梯度起主要作用外,干燥介质压力的波动也会引起吸着水在细胞壁吸着点结合能的波动,破坏原有的平衡,促进水分的解吸,并加快水分的跃迁。

观察马尾松试材在1的浮压干燥曲线,发现当真空度达,2厘,3后,随真空度加大,曲线变陡。究其原因,真空度0.02MPa时,其####压力对应的饱和温度为93.50,即此时的过热度为6.50;而当真空度为,81时,相应的过热度近400.

由此看出,当温度水平为1时,木材是处于以过热蒸汽为介质的状态中干燥,随真空度提高,过热度增大,相应的蒸汽压力梯度增加,从而使干燥速度加快。

由于木材干燥时先蒸发面的水分,所以当木材的含水率高时,蒸发的水分主要来自离面较近故干燥速度快。相反,含水率越低,水分输送的路径越长,干燥速度越慢。

5结论木材浮压干燥目前先用马尾松针叶材作了些基础实验,其结果显浮压干燥确能加快木材内水分的迁移速度,特别是在纤维饱和点以下,能明显加快细胞壁内吸着水的迁移速度,使干燥速率明显加快。

李大纲。马尾松木材干燥过程中水分的非稳定扩散。南京林业大学学报,1997,2779伊松林,张璧光。木材干燥过程中水分移动的机理。

96干燥学术研讨会论文集,北京,16.1972,0肖亦华。浮压干燥的原理与国内外实践热带作业。热带作5肖亦华。木材浮压干燥的研究。南京林业学院学报,1985,6翟思涌。木材窑干实务。木工家具杂志社,l7,5,T

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