木材干燥方法
日期:[2016-11-26 14:56:30]   共阅[900]次

      木材中含有一定数量的水分。木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命,必须采取适当的措 施使木材中的水分(含水率)降低到一定的程度。要降低木材的含水率,须提高木材的温度,使木材中的水分蒸发和向外移动,在一定流动速度的空气中  ,使水分迅速地离开木材,达到干燥的目的。为了保证被干燥木材的质量,还必须控制干燥介质(如目前通常采用的湿空气)的湿度,以获得快速高质量 地干燥木材的效果,这个过程叫做木材干燥。由于上述方法是利用对流传热方式,从木材的外部干燥的方法,所以,又称为对流干燥。概括地说木材干燥 就是水分以蒸发或汽化的方式由木材中排出的过程。
木材干燥方法分为天然干燥和人工干燥两大类。
天然干燥
      天然干燥又称自然干燥或大气干燥,简称气干,是最古老而又简单的干燥方法。气干是将木材堆放在空旷的场地或棚舍内,通过自然通风(普通气干) 或强制通风(强制气干),木材吸收大气中的热量,蒸发木材中的水分,达到干燥的目的,气干的主要优点是投资少、成本低、简单、方便。缺点是占用 场地大、终含水率偏高、干燥时间长。目前已很少有单纯的气干,一般将它作为预干,或与其他干燥方法联合。
常用人工干燥方法
     目前常用的人工干燥方法有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、微波与高频干燥以及烟气干燥等。所有的人工干燥方法中,常 规干燥由于具有历史悠久、技术成熟、保障干燥质量、易实现大型工业化干燥等优点。在国内外的木材干燥工业中均占主要地位,在我国占80%以上。除 湿干燥由于能回收干燥排气的余热,是一项节能干燥技术,在加拿大、日本、意大利及英国、美国、法国等国的木材干燥设备中已占有相对大的比例,日 本2000年的统计约占26%,在我国约占1/10。其他干燥方法如真空、微波与高频、太阳能干燥等所占的比例都很小。
常规与高温干燥
      常规干燥是指以常压湿空气作为干燥介质,以蒸汽、热水、炉气或热油作热媒,间接加热空气,空气以对流方式加热木材,干燥介质温度在100以下的 干燥方法。常规干燥中又以蒸汽为热媒的干燥室居多数,一般简称蒸汽干燥。以炉气为能量的常规干燥,在我国南方非采暖地区的中小型木材厂中占有相 当的比例,由于能处理厂内的木废料,又能降低干燥成本,故受到一些干燥量不太大的工厂的欢迎。土法建造的简易干燥室,在我国及一些不发达国家中 ,环境要求不高的地区仍较盛行。热水为热源的常规干燥,由于热水锅炉的价格比蒸汽锅炉低很多,故在一些不需要高温干燥,且干燥量不大的工厂有上 升的趋势。热油为热源的常规干燥,目前在国内外的应用都占少数。
      我国的常规干燥设备中国产设备占80%左右,其中炉气干燥几乎全部为国产设备。国内具有一定规模的常规干燥设备生产厂家有20多家,在设备的设计 水平、技术性能上已接近国外产品,某些方面还具有自己的特色,符合国情需要,国内干燥设备的质量完全能满足木材干燥生产的要求。且由于国内外产 品差价大,因此国内生产厂家和企业在选择干燥设备时,应立足于国内,首选国内产品。
      我国在常规干燥设备的设计方面与国际水平相当。木材干燥工艺研究方面比国外更全面,可以认为某些方面处于先进水平。我国生产的常规干燥设备 与国外先进的干燥设备相比,主要的差距在于一下几点。①检测与控制系统的精度差,可靠性差。主要是平衡含水率(或相对湿度)与木材含水率的测试 误差较大。②蒸汽阀、疏水器等零配件质量差,合格率低,使蒸汽泄漏严重,能耗大。③干燥室热力计算粗放,通常按经验配换热面积。④不少干燥室密 封性和保温性能差,散热损失大。
      高温干燥与常规干燥的区别是高温干燥介质温度在100℃以上,一般在120~140℃。其干燥介质可以是湿空气,也可能是过热蒸汽。高温干燥的优点是 干燥速度快、尺寸稳定性好、周期短,但高温干燥易产生干燥缺陷,材色变深、表面硬化、不易加工。高温干燥一般用于干燥针叶树材,目前在新西兰、 加拿大、澳大利亚、美国、日本等国较盛行,如用于干燥辐射松、柳、杉等建筑用材。西欧国家如德国、意大利则习惯用较低的干燥温度(一般≤80℃) 干燥硬阔叶树材,干燥质量好。
除湿与太阳能干燥
      除湿干燥和常规干燥一样,也是以常压湿空气作干燥介质,空气对流加热木材。但常规干燥是以进、排气的方式降低干燥室的空气湿度,导致换气热损 失大。除湿干燥时湿空气在除湿机与干燥室间进行闭式循环,它依靠空调制冷和供热的原理,使空气冷凝脱水后被加热为热空气,再送回干燥室继续干燥 木材。湿空气脱湿时放出的热量依靠制冷工质回收,又用于加热脱湿后的空气,与常规干燥相比,其节能率在40%以上。
      除湿干燥虽然具有节能、干燥质量好、不污染环境等优点,但除湿干燥通常温度低、干燥周期长,依靠电加热,电耗高,因而影响了它的推广应用。 在日本、加拿大等国,一般用除湿干燥作为预干。
      太阳能干燥是利用太阳辐射的热能加热空气,利用热空气在集热器与材堆间循环来干燥木材。太阳能虽然是清洁的廉价能源,但它是受气候影响大的 间歇能源,干燥周期长,单位材积的投资较大,故太阳能的推广受限。为缩短干燥周期,太阳能干燥通常与其他能源如蒸汽、炉气及热泵等联合使用。
真空干燥
     真空干燥是木材在低于大气压的条件下实施干燥,其干燥介质可以是湿空气或过热蒸汽,但多数是过热蒸汽。真空干燥时,木材内外的水蒸气压差增大 ,加快了木材内水分迁移速度,故其干燥速度明显高于常规干燥,通常比常规干燥快3~7倍。同时由于真空状态下水的沸点低它可在不高的干燥温度(如 70℃左右)下达到较高的干燥速率,干燥周期短、干燥质量好,特别适用于干燥厚的硬阔叶树材。
     近十几年的真空过热蒸汽干燥在丹麦、德国、法国、加拿大、日本等国已有工业应用,效果良好。但真空干燥系统复杂、投资大、电耗高,同时真空干 燥容量一般比较小,否则难于维持真空度。目前我国真空干燥的应用还很少。
微波与高频干燥
      高频和微波干燥都是以湿木材作电介质,在交变电磁场的作用下使木材中的水分子高速频繁地转动,水分子之间发生摩擦而生热,使木材从内到外同时 加热干燥。这两种干燥方法的特点是干燥速度快,木材内温度场均匀,残余应力小,干燥质量较好。微波与高频干燥的区别是前者的频率低、波长较长, 对木材的穿透深度较深,适于干大断面的厚木材。微波干燥的频率比高频更高(又称超高频)但波长较短,其干燥频率比高频快,但木材的穿透深度不及 高频干燥。微波、高频干燥的优点是干燥速度很快,通常比常规干燥快几十倍甚至上百倍,其次是木材内温度均匀、干燥应力小、质量好。但这两种干燥 方法的缺点是投资大、电耗高,同时若功率选择不当,功率过大或干燥工艺控制不当,易产生内裂和炭化。
由于微波、高频干燥在解决大断面髓心方材的干燥时有突出的优点,而且微波与高频干燥设备已较完善,干燥工艺已逐渐成熟,它的工艺应用与真空干燥 比例差不多,而且通常是真空-微波、真空-高频联合干燥。

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