苗平[1]2000年在《马尾松木材高温干燥的水分迁移和热量传递》文中提出木材干燥过程从本质上讲是一个能量传递和质量传递的过程,尤其是在干燥过程中的水分状态的变化,直接反映了干燥速度的快慢和木材内部应力的发展规律。但是至今还没有一种成熟的理论对其进行定量的描述。特别是我国在建立高温干燥过程中的热质迁移的模型方面,几乎还无人涉及。本文依据针叶树材在高温干燥过程中水分移动的特点,建立了马尾松木材在高温干燥过程中水分迁移和热量传递的数学模型,在水分迁移的数学模型中,分成纤维饱和点(F.S.P.)以上自由水的液体渗透和水蒸气的气体渗透及F.S.P.以下结合水的扩散和水蒸气的扩散两部分。并对其进行高温干燥试验验证,结果表明模型基本上反映了高温干燥过程中水分迁移和热量传递的规律。本文还研究了马尾松木材的渗透性认为:马尾松木材的气体径、弦向渗透性和和液体径、弦向渗透性都是随着木材的含水率的减少而增大。气体渗透性比液体渗透性高。径向渗透性都远远大于弦向渗透性。马尾松木材的渗透性都是从心材向边材逐渐增大。并对马尾松木材高温干燥过程中的水分非稳态扩散进行了试验和研究认为:当含水率高于F.S.P.时,水分扩散系数随含水率的下降而增加;当含水率低于F.S.P.时,水分扩散系数随着含水率的下降而减少。径向水分扩散系数大于弦向水分扩散系数。随着介质温度的升高,湿度的降低,横向水分扩散系数增大。
何正斌[2]2014年在《木材超声波—真空协同干燥热质传递规律研究》文中研究表明木材超声波干燥是一种创新的干燥方法,本研究将超声波技术引入到木材真空干燥过程,并就超声波-真空协同干燥条件下的边界层特性、超声波发热机理、协同干燥特性及协同干燥过程中热质传递规律进行了较系统的研究,丰富了木材干燥基础理论,为木材干燥技术的创新和发展开辟了一条新的道路。论文主要成果与创新点如下：(1)在温度为30-90℃,绝对压强为0.02-0.1MPa条件下,对木材平衡含水率和表面热质传递规律进行研究。结果表明,木材平衡含水率随温度的升高而减小,随绝对压强的增加而增加；液体表面对流传质系数随温度的升高而减小,随绝对压强的减小而升高；液体表面对流换热系数随绝对压强的减小而减小,随温度的升高而升高；基于试验数据,建立了真空干燥过程中的木材平衡含水率模型及液体表面对流传热传质系数模型。(2)在温度为35℃和50℃,绝对压强为0.03MPa、0.06MPa和0.1MPa,超声波功率为60W和100W,超声波频率为20kHz和28kHz条件下对木材干燥过程中的边界层特性进行研究。结果表明,超声波协同处理试件的边界层底层温度和木材外层温度均高于对照组,其差值可分别达10.7℃和5.6℃,且超声波功率和频率对边界层温度影响显著；相比对照组,超声波协同处理可提高木材表面水分蒸发能力,最大可提高110.1%；建立了超声波-真空协同干燥过程中边界层厚度及木材表面水分蒸发模型。(3)在温度为20℃、40℃和60℃,绝对压强为0.03MPa、0.06MPa和0.1MPa,超声波功率为60W和100W,超声波频率为20kHz、28kHz和40kHz的条件下对超声波-真空处理过程中,木材内部发热机理进行研究。结果表明,对照组的温度均小于或等于环境温度,而超声波处理材的温度均高于环境温度,最高温度可达85℃,且木材温度与超声波功率和频率正相关,与环境压强负相关。(4)基于超声波-真空处理过程中,木材内部温度场和超声波传播规律,得到了协同作用下,超声波衰减系数模型、超声波声强衰减模型、超声波发热模型和木材内部温度升高模型。结果表明,超声波衰减系数与超声波功率、频率正相关,与环境压强负相关,且该模型得到的理论值与实测值吻合良好。(5)在不同温度、绝对压力、超声波功率和频率条件下,分别采用超声波-真空干燥,超声波预处理-真空干燥及超声波、真空预处理-真空干燥三种联合方式对木材进行干燥处理。结果表明,与对照组相比,超声波-真空干燥使得木材水分扩散系数提高23.25-40.9%；超声波预处理-真空干燥使得干燥时间缩短29.7-48.1%,超声波、真空预处理-真空干燥使得干燥时间缩短8-11%。三种协同方式均能加快木材真空干燥速率,缩短干燥时间,提高水分扩散系数。(6)在温度为60℃,绝对压强为0.02MPa,超声波功率为100W,频率为20kHz的条件下对木材进行超声波-真空协同干燥,并基于菲克扩散定律、热质传递规律及数学分析方法得到了协同干燥过程中,木材内部不同位置的水分分布和热量分布规律模型、木材含水率变化值与水分扩散系数和时间的关系模型。结果表明,水分扩散系数随含水率的增加呈指数形式增长,且模型得到的理论值与实际值相吻合,可用于模拟协同干燥过程中木材内部温度和水分的变化情况。
李延军[3]2005年在《杉木木束干燥特性的研究》文中指出木束的干燥是积成材人造板及其它以木束为原料的各种产品生产中的一个重要环节,它关系到生产的效益、能耗和产品质量。在目前我国木材供需矛盾日益突出的今天,研究速生材新产品原料木束的干燥特性,对提高木束干燥效益,降低成本具有重要意义。 本文较系统全面地研究了杉木木束在高温干燥过程中的干燥特性,分析了各因素对干燥效益和能耗的影响,尤其是研究了木束内部水分迁移和热量传导过程的规律,建立并求解了传热传质的数学模型,为确定木束干燥生产的工艺参数及控制方案提供了理论依据。本研究主要成果与创新点如下: 1、研制了适于杉木小径材的梳解设备与梳解工艺,使杉木小径材梳解后可获得特定规格尺寸且尺寸分布具有规律性的单根状木束条,能满足人造板生产工艺要求,是速生小径材高效加工利用的新工艺、新技术。 2、首次通过大量的试验和理论分析,较系统深入地研究了杉木木束高温干燥的基本特性。研究表明:①在木束的高温干燥中,升温阶段占据的干燥时间较长。木束的干燥宜采用高温快速干燥。②在短木束试件高温干燥时,其内部的水分的移动是在纵向和圆周方向同时进行的,并且移动的速度大致相当;而细长木束试件水分移动主要是以圆周方向为主的,随着试件的长度增加,圆周方向的水分移动对干燥速度的贡献率将逐渐占主导地位。③木束初含水率越高,则平均干燥速率越大。 3、首次通过试验测定了封闭杉木木材试件在短期温度梯度作用下,木材内部温度场和含水率场的分布,含水率梯度与温度梯度比值(dM/dT)的大小及其影响因素。研究表明:木材即使在短期温度梯度的作用下也会出现热扩散效应,在木材内部形成与温度梯度相反的含水率梯度场,dM/dT的比值在0.9%/℃以下;随着木材温度和初含水率的增加,木材中的dM/dT越大,热扩散效应越明显;随着作用时间的延长,木材中的dM/dT增加。其中温度和含水率是影响热扩散效应的最主要因素。 4、分析了高温干燥条件下木束内部自由水和吸着水的驱动力及其移动特性。研究表明:①高温干燥中自由水的移动为毛细管压力下液体的团块迁移和在压力梯度下的水蒸汽迁移,建立了高温干燥过程中自由水迁移量计算方程。②高温干燥中吸着水的扩散移动为浓度梯度引起吸着水的扩散和在水蒸汽压力梯度下的水蒸汽扩散迁移,
李贤军[4]2005年在《木材微波—真空干燥特性的研究》文中研究指明微波真空干燥作为一种快速高效的新型干燥技术,已经逐步在食品加工等行业得到了较为广泛的应用,然而它在木材干燥行业中的工业化应用几乎是空白,也未见文献对木材的微波真空干燥规律和干燥机理进行系统的报道。本文以马尾松试材为研究对象,系统地研究了木材的微波真空干燥特性,总结出了木材微波真空干燥的一般性规律,阐述了木材内部的热、质迁移机理,建立了相应的数学模型,为木材微波真空干燥的应用提供了科学依据和理论基础。本研究的主要成果和创新点有: 1.首次理论求解了微波在木材中的渗透深度。 2.首次系统研究并总结了马尾松木材的微波真空干燥规律。研究表明:①随着微波辐射功率密度、木材初含水率和干燥室真空度的增加,木材的平均干燥速率增加;②木材的尺寸(厚度和长度)对木材的平均干燥速率没有明显的规律性影响;③木材的纹理方向对水分的迁移速率有一定的影响,其大小关系为:未封闭试件>纵向>径向>弦向。④方差分析显示只有微波辐射功率密度和木材初含水率对平均干燥速率的影响显著,而其它因素对平均干燥速率的影响还达不到显著性水平;⑤木材的整个微波真空干燥过程可以分为三个阶段:快速升温加速干燥段,恒温恒速干燥段和后期升温减速干燥段。⑥在微波真空干燥过程中,每千瓦的微波能可以排除0.7～1.2千克的水分,且随着初含水率和真空度的增加,微波能的利用效率显著增加;⑦木材微波真空干燥具有很高的干燥速率。工艺试验证明木材的微波真空干燥速率比真空浮压干燥速率大5倍以上。 3.首次通过试验和理论分析,研究了微波作用对木材内水分迁移性能的影响。研究表明:微波处理能有效地破坏木材的纹孔膜结构,提高木材的渗透系数,可以加快以渗透方式作为水分迁移机理的干燥方法的干燥速率;但对马尾松木材扩散系数的提高程度不超过3%,对常规蒸汽干燥中木材的后续干燥过程不会有明显的促进作用。 4.首次通过试验测定了在较短时间作用下,木材内热扩散效应对水分迁移的影响。研究表明:在较短时间温度梯度的作用下,木材内的水分会由木材热端向冷端迁移,含水率梯度与温度梯度的比值(dM/dT)在0.9%/℃以下;在微波真空干燥过程中,就整个板材而言,热扩散效应对木材中水分迁移的影响不大,但在局部的有限范围内,它对自动平衡木材内含水率具有显著的作用。 5.首次系统阐述微波真空干燥过程中木材内的热迁移特性和水分迁移机理,并建立了相应的数学模型。研究表明:①在一定的辐射功率和厚度范围内,木材内的温度和含水率分布都比较均匀,特别是在干燥后期,木材内部的含水率分布更加均匀;木材内的温度分布一般不呈整体性,而具有局部性。②当木材含水率在FSP上时,木材中的自由水和水蒸汽在压力梯度的作用下以渗透流的形式在木材内部迁移,迁移的强
杨燕[5]2016年在《真空热处理过程中西南桦木材传热传质模型构建及颜色控制研究》文中提出真空高温热处理过程中木材颜色会发生一定的变化,从浅色逐步变为浅褐色、深褐色甚至黑色,这一处理手段为美化木材表面颜色提出了一种新的思路。然而,如何控制真空高温热处理材颜色变化是国内外学者所面临的一大难题。因此,系统研究真空高温热处理过程中木材的传热传质行为,揭示木材化学成分和颜色变化规律,进而实现对木材颜色的控制,为优化真空高温热处理工艺和提升木材品质提供科学指导,具有重要的理论价值和现实意义。本文以云南省常见商品材西南桦(Betula alnoides)木材为研究对象,构建了真空热处理过程中西南桦木材传热传质数学模型;在不同的热处理温度(160~200℃)、不同的热处理时间(0~4h)、绝对压力为0.02MPa的工艺条件下,获取了真空热处理过程中西南桦木材综纤维素含量差(△HOLO)、纤维素含量差(△CELL)、半纤维素含量差(△HE MI)和木质素含量差(△LIG)等与热处理温度(t)和时间(τ)的二元回归方程;将传热传质数学模型和化学成分变化二元回归方程联合,实现了对热处理木材化学成分变化的控制;获取了真空热处理过程中西南桦木材明度差(△L*)、总体色差(△E*)以及色饱和度差(△C*)等与t和τ的二元回归方程;将传热传质数学模型和颜色变化二元回归方程联合,实现了对热处理木材颜色变化的控制;在此基础上,进一步分析了木材颜色变化与各化学成分变化的关系,并采用紫外光谱(UV)、红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等先进仪器揭示了真空高温热处理条件下木材颜色变化机理。本文的主要结论如下:(1)构建了真空高温热处理过程中西南桦木材传热传质数学模型,比较了数学模型值和试验值计算的木材温度和含水率,模型值和试验值之间的决定系数(R2)在0.98以上,且回归关系均为极显著。该数学模型没有考虑自由水的迁移,仅适用于初始含水率在纤维饱和点(F.S.P)以下的木材。(2)系统分析了热处理温度、初始含水率、厚度、辐射换热系数(hR)、换质系数(hm)等对真空高温热处理过程中西南桦木材传热传质数学模型的影响规律。热处理温度越高,木材升温速度则越快,含水率降得则越快。初始含水率对含水分材的温度影响较小,但绝干材的温度上升较含水分材温度的上升要明显快得多,初始含水率越高,含水率降得则越慢。木材厚度越薄,木材升温速度则越快,含水率降得则越快。hR和hm对木材温度的上升影响均不明显,但对含水率的降低均有较大的影响,hR和hm越大,木材含水率降得越快。(3)随着处理温度升高和处理时间延长,西南桦木材的综纤维素、纤维素、半纤维素、冷水和热水抽提物含量则降低,而木质素和苯~醇抽提物含量则增加。建立的△HOL O、△CELL、△HEMI和△LIG与t和τ的二元回归方程的R2均高于0.86,且回归关系均为极显著。(4)通过联合求解传热传质数学模型和化学成分变化回归方程,获得了木材化学成分变化控制模型,并将模型与试验值的吻合效果进行了对比,木材△HOLO、△CELL、△HEMI和△LIG与试验值的吻合效果均较好,模型值和试验值之间的R2在0.97以上,其中,△HOLO和△LIG的回归关系均为极显著,△CELL和△HEMI的回归关系均为显著。(5)随着处理温度升高和处理时间延长,西南桦木材的明度(L*)则降低,红绿轴色品指数(a*)变化规律不明显,红绿轴色品指数(b*)先降低而后增加,△L*减小,△E*增加,△C*呈现出增大趋势,色相差(△H*)和光泽度(Ag*)变化规律不明显。建立的西南桦热处理材L*、△L*、△E*、△C*分别关于t和τ的二元回归方程的R2均高于0.78,且回归关系均为极显著。(6)通过联合求解传热传质数学模型和颜色变化回归方程,获得了木材颜色变化控制模型,并将模型与试验值的吻合效果进行了对比,木材△L*、△E*和△C*与试验值的吻合效果均较好,模型值和试验值之间的R2在0.93以上,且回归关系均为极显著。(7)建立了木材颜色变化指标和化学成分变化指标的回归方程,试验得到的西南桦热处理材△L*、△E*、△C*与△HOLO、△CELL、△HEMI和△LIG的回归方程的R2均在0.88以上,且回归关系均为极显著。(8)抽提物的显色反应、UV、FTIR、XPS分析均表明在热处理过程中半纤维素含量的降低以及木质素相对含量的增加,半纤维素含量的降低说明有一些诸如糠醛、甲基糠醛的芳香结构的有颜色物质的形成,从而使得木材颜色的加深。
刘志军[6]2006年在《木材微波干燥特性的研究》文中研究说明微波干燥作为一种快速高效的新型干燥技术,在其它领域已经得到了广泛的应用,但由于对木材微波干燥机理和干燥工艺研究的不够深入,使得微波干燥技术没能在木材干燥行业得到很好的应用。本文以马尾松为研究对象,较系统的研究了影响微波能利用率和木材干燥速率的一般特性,总结了微波干燥过程中木材温度和内部蒸汽压力的变化规律,从理论上分析了微波干燥过程中木材内部热量和水分迁移机理,建立了热质迁移模型并对模型进行了试验验证,目的是为微波干燥的应用提供科学依据和理论支持。本研究的主要成果和创新点如下:1.首次比较了连续输入微波能与不同方式间歇输入微波能时木材干燥速率和微波能利用率。间歇输入微波能,木材内含水率随干燥时间呈梯状变化,间歇时间越长梯状变化越明显。当微波辐射时,木材内含水率明显下降,当停止微波辐射时,木材内的含水率缓慢下降。微波能连续辐射时的平均干燥速率高于间歇辐射时的平均干燥速率高。无论何种微波能辐射方式,纤维饱和点以上的平均干燥速率和降水率都大于纤维饱和点以下的平均干燥速率。不同的间歇微波辐射方式,对降水率影响程度不同。采用适当间歇方法输入微波能干燥木材时,可以有效的提高微波能的利用效率。2.首次研究了微波间歇干燥过程中木材内温度和蒸汽压力的变化特性。周期性辐射微波能,木材内的温度也呈周期性变化。周期性辐射微波能时,温度的变化也大致分为快速升温段,“恒温”段和后期升温段三个阶段,但他是以波动形式出现的。在微波辐射能量相同的情况下,间歇辐射微波能,比连续辐射微波能木材的温度低,适当的间歇辐射微波能可以有效的避免干燥后期木材的炭化。周期性辐射微波能,木材内的压力也呈周期性变化。间歇辐射与连续辐射微波能相比,木材内的蒸汽压力是以一种波动形式表现出来的。间歇辐射微波能可以降低木材内的最大蒸汽压力,有助于防止木材内裂。木材在微波加热过程中,木材温度达到80℃之前,压力值比较小,压力上升比较缓慢,木材温度升到80℃之后,内部蒸汽压力迅速上升。当温度升高到恒温段时,压力也很快达到最大值。3.首次通过测量木材内蒸汽压力场分析木材微波干燥特性和水分迁移机理。微波干燥与常规干燥不论是从传热还是传质方面来说,都是两种完全不同的干燥方法。在微波干燥过程中,蒸汽压差是水分移动的主要驱动力,木材中的水分是在总压力梯度
鲍咏泽[7]2017年在《柳杉锯材过热蒸汽干燥及传热传质模型构建》文中认为论文以柳杉为试验材料,研究了常压过热蒸汽干燥对柳杉锯材的干燥质量、微观结构以及物理力学性能的影响;分析了干燥过程中边界层的特点,以及过热蒸汽干燥过程中传热传质规律,构建了一维传热传质模型,为过热蒸汽干燥柳杉锯材提供理论依据,对促进人工林木材高效高附加值利用具有重要意义。在本试验条件下,得出的主要结论如下:(1)干燥质量和微观构造方面。过热蒸汽干燥柳杉锯材达到锯材干燥质量国家标准二级质量要求,合格率为89%。过热蒸汽干燥后柳杉径切面的纹孔膜破坏程度大于常规干燥和气干材,提高了木材的渗透性,干燥速率较常规干燥速率提高84%。(2)物理力学性能方面。过热蒸汽干燥能够显著降低木材的平衡含水率和吸湿湿胀率。在20℃/65%RH和40℃/90%RH两种条件下,阻湿率从常规干燥材的15.49%和11.33%分别增加至过热蒸汽干燥材24.38%和22.19%;抗胀率从常规干燥材6.22%和7.13%分别增加至过热蒸汽干燥材17.68%和22.44%,说明过热蒸汽干燥可以降低木材的吸湿性,提高尺寸稳定性。过热蒸汽干燥材的抗弯弹性模量略大于常规干燥材和气干材;而抗弯强度略小于常规干燥材和气干材,但干燥方法对柳杉锯材的力学性质影响不显著。(3)机理分析。在木材动态黏弹性方面,过热蒸汽干燥材、常规干燥材和气干材的贮存模量都随温度的升高而降低,但减小程度随干燥材刚度的降低和含水率的增加而增大;三种干燥材都出现两个力学松弛过程,但力学松弛损耗峰的温度随含水率的增加而降低。在结晶度和晶区尺寸方面,过热蒸汽干燥材的结晶度和晶区尺寸大于常规干燥材和气干材。(4)干燥介质的马赫数小于0.3,可视其在材堆内通气道的流动为流体密度不变的定常流动,流动状态为湍流,形成湍流边界层,边界层的厚度随着干燥介质的温度和离材堆入口处的距离增加而增厚。(5)采用傅里叶导热定律与菲克第二扩散定律分别描述了木材过热蒸汽干燥过程中的传热与传质过程,构建干燥模型并给出定解条件。利用有限差分法将偏微分方程转变为差分方程并进行数值求解,并对数学模型进行了验证,含水率模型的偏差范围为1%~9%,温度模型的偏差范围为1%~8%。
熊幸阳[8]2018年在《樟木过热蒸汽干燥数值模拟及工艺优化研究》文中指出樟木作为南方特有的经济树种,广布我国长江以南各地,木材纹理细密、美观、材色悦目、有樟脑香气、不生虫、不发霉等优点使得其木料用途很广,是供制作高档衣柜、箱子等家具的最佳材料,有着重要的经济价值,但干燥过程易出现干燥缺陷,限制其使用范围。本研究基于对樟木导热系数和汽蒸处理的数值模拟研究,比较分析过热蒸汽干燥温度对樟木传热传质的影响;同时通过采用持续升温和梯度升温的过热蒸汽干燥方法,研究110℃～140℃的过热蒸汽对樟木干燥质量、内部升温、颜色、力学强度、吸湿性和化学性质等影响规律,获得了樟木经过优化的高效、节能干燥工艺。研究结果表明:1)纵向和横向的导热系数模型很好地揭示木材含水率、密度和温度对传热性能的影响规律,随含水率的增加木材横向与纵向导热系数增大,其中纵向导热系数的增幅较大;同时,木材横向与纵向导热系数与木材的密度和温度成正相关,纵向导热系数与密度呈线性增加,温度对木材纵横导热系数的影响没有含水率及密度影响显著。2)通过对樟木过热蒸汽干燥的汽蒸处理工艺进行数值模拟,发现数值模拟仿真程序可以较为准确反映汽蒸过程中传热过程,获得了干燥介质温度、锯材尺寸及初含水率对传热及能耗的影响,其中锯材厚度对汽蒸处理传热速度影响最大,含水率次之,温度影响最小,锯材初含水率对热效率影响存在拐点,当干燥介质温度越高、锯材尺寸越小时,其热效率越高。3)选出了樟木过热蒸汽干燥优化工艺为100℃～120℃的梯度升温,通过结合温度对锯材传热传质的影响,整个干燥过程可以划分为保湿预热、恒速干燥和减速干燥3个阶段;当温度超过130℃时,干燥速率提升不明显,采用110℃～120℃的温度进行干燥,可以减少能耗;在梯度升温和持续升温两种升温方式的过热蒸汽干燥中,选用升温速率30℃/h、110℃～120℃的梯度升温进行干燥得到的干燥质量较好。4)对不同温度过热蒸汽处理樟木后的物化性能表征研究,结果表明用110℃、120℃得到的力学、吸湿性能好,化学性质稳定。过热蒸汽在110℃～140℃的范围内,随着温度的升高,明度呈先上升后降低的趋势,而樟木的干燥材基本保持原色;抗弯强度在120℃时取得最大值94.2MPa,高出对照材23.9%,抗弯弹性模量整体提高;同时,温度对樟木的吸湿性影响非常显著,干燥温度越高,木材的解吸能力越强,吸湿强度越弱,有效地提高了木材在使用时的尺寸稳定性;傅立叶变换红外光谱结果表明,过热蒸汽使得木材中的羟基和木质素中多聚糖数量显著减少,纤维素和半纤维素有部分降解,且随着干燥温度的提高,木材内羟基和羰基吸收强度的降低程度愈明显;结晶度大小随着温度的升高增大,增加幅度为2.56%～13.07%,而温度对樟木纤维素结晶区宽度的影响不明显。
孙照斌[9]2005年在《龙竹竹材的热压干燥及传热传质特性》文中提出本文主要对龙竹竹材的热压干燥工艺和传热传质特性进行了研究和分析。 参照木材干燥特性和流体渗透特性相关理论和研究方法,首次对龙竹竹材的干燥特性和流体渗透特性进行了测试和分析,结果表明:预处理方式、竹材构造对干燥特性有显著影响,竹材径向干缩率大于弦向和纵向,径向干缩率和弦向干缩率差异较大,但不会发生开裂现象。竹材纵向流体渗透性大于弦向和径向;预处理可提高竹材流体渗透性;随竹材试件含水率降低,竹材流体渗透性增加。 首次应用热压干燥方法对龙竹竹材进行了干燥处理,结果表明,水煮预处理可加快干燥速度,提高干燥效率;热压干燥温度对干燥工艺和干燥质量影响显著。采用综合评分法,得到竹材较佳的热压干燥工艺条件是:60℃水煮1h,150℃热压干燥,压力取0.2MPa,呼吸间隔取5min。 竹材热压干燥过程中水分移动,主要是温度梯度和含水率梯度作用下的水分移动。干燥温度越高,干燥各阶段水分扩散系数越大;随含水率逐渐降低,水分扩散系数呈先增大后逐步降低趋势。 首次建立了竹材在热压干燥过程中热量传导和水分迁移的数值化直观数学模型。试验验证表明,该传热传质模型基本能反映竹材在热压干燥过程中的传热传质规律。 热压干燥竹材较气干竹材的尺寸稳定性增大,密度分布趋于均匀,力学性能提高,胶合性能亦有所提高。
孙丙虎[10]2012年在《不同干燥方法的木材水分迁移与横向弛豫特性研究》文中提出本文选取榆木(Elm)锯材作为研究对象,采用大气干燥、常规与高温干燥和微波干燥四种干燥方法,对试材进行干燥试验,包括将初含水率范围在50%左右的试材分别干燥到含水率范围在40%、30%、20%和10%左右的四个阶段。并通过核磁共振技术,研究不同干燥方法下,木材水分迁移与横向弛豫特性,建立含水率与横向弛豫时间(T2)和峰总积分面积(S)之间的关系。主要结论如下：(1)4种干燥方法对木材干燥均匀性影响为：初含水率为50%左右的素材,其中心处的最终含水率试片略高于两侧,左右两侧趋于一致,整个试材处于均匀状态；大气、常规与高温干燥,各过程的最终含水率试片表现为中心处高于两侧,左右两侧趋于一致的规律；微波干燥各过程的最终含水率试片表现为两侧低于中心处或一侧高于中心处。(2)4种干燥方法的木材干燥速度和干燥曲线为：常规、高温和微波干燥,木材总平均干燥速度随着干燥温度(微波功率)的升高而增大,各干燥温度(功率)下,各阶段的干燥速度基本呈现先增大后减小的趋势。常规与高温干燥曲线分为预热、加速和减速干燥三个过程,微波干燥分为预热、等速干燥和减速干燥三个阶段。(3)不同干燥方法的木材内部温度场分布为：常规与高温干燥,木材内部温度变化分为升温段和恒温段两个阶段,进入恒温段各层不存在明显的温度差：微波干燥木材内部温度大体分为三个阶段即：升温段,包括缓慢升温和快速升温两个过程,恒温段和后期升温段,干燥进入恒温段,木材内部各层温度分布比较均匀。(4)4种干燥方法对木材分层含水率的影响为：木材在边部和中心处的分层含水率分布规律相同。大气与常规干燥,含水率在FSP以上时,各层间的含水率梯度增大,含水率在FSP以下时,木材主要在含水率梯度作用下进行水分迁移与蒸发,各层间含水率梯度减小。高温干燥在高能量作用下自由水整体迅速排出,各层间的含水率梯度达到最小值,之后由于干燥时间短,使得各层间的含水率偏差随着干燥含水率的减小而增大。含水率梯度是大气、常规与高温干燥水分移动的主要驱动力。微波干燥含水率在FSP以上时,木材的各层含水率偏差和梯度都在减小,低功率下可呈现内高外低的含水率分布规律,随着功率的增加,内高外低的含水率分布规律不明显。含水率在FSP以下,各层含水率被均匀化,未明显出现内高外低的含水率分布,水蒸气压力是微波干燥水分移动的主要驱动力。(5)4种干燥方法对木材的横向弛豫特性的影响不仅与试件的含水率有关,还与试件所处的位置有关。素材的边部具有2种状态的水分,中心处具有3种状态,中心处的两种状态的自由水T2值芯层都大于其它层,且各层试件自由水状态2的T2值大于边部。沿厚度方向边部的表层自由水T2值大于其它层,中心处芯层的T2值大于边部,而表层和次表层的值都小于边部。(6)木材中自由水和吸着水两种状态的水分的T2值均在自由水存在的含水率为40%或30%附近时增大,之后随着自由水的耗尽,吸着水的迁移与蒸发,T2值随着含水率的降低而减小。含水率在FSP以上的木材中各种状态水分的横向弛豫特性与干燥特点,试件的含水率和试件的位置有关,试件吸着水的横向弛豫时间变化出现在干燥过程的各阶段,较自由水的移动有规律。(7)通过含水率与T：和S建立的线性关系,可分别计算FSP以下及不同含水率范围试件的初含水率,核磁共振技术可作为一种新的测定木材含水率的方法。
参考文献：
[1]. 马尾松木材高温干燥的水分迁移和热量传递[D]. 苗平. 南京林业大学. 2000
[2]. 木材超声波—真空协同干燥热质传递规律研究[D]. 何正斌. 北京林业大学. 2014
[3]. 杉木木束干燥特性的研究[D]. 李延军. 北京林业大学. 2005
[4]. 木材微波—真空干燥特性的研究[D]. 李贤军. 北京林业大学. 2005
[5]. 真空热处理过程中西南桦木材传热传质模型构建及颜色控制研究[D]. 杨燕. 中国林业科学研究院. 2016
[6]. 木材微波干燥特性的研究[D]. 刘志军. 北京林业大学. 2006
[7]. 柳杉锯材过热蒸汽干燥及传热传质模型构建[D]. 鲍咏泽. 中国林业科学研究院. 2017
[8]. 樟木过热蒸汽干燥数值模拟及工艺优化研究[D]. 熊幸阳. 中南林业科技大学. 2018
[9]. 龙竹竹材的热压干燥及传热传质特性[D]. 孙照斌. 南京林业大学. 2005
[10]. 不同干燥方法的木材水分迁移与横向弛豫特性研究[D]. 孙丙虎. 内蒙古农业大学. 2012
标签：轻工业手工业论文; 林业论文; 过热蒸汽论文; 热量传递论文; 木材含水率论文; 西南桦论文; 微波辐射论文; 马尾松论文; 微波加热论文; 真空环境论文; 真空干燥机论文;