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木材除湿干燥基本常识

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干燥应力和变形:

  干燥初期,首先蒸发表层水分,含水率很快下降到纤维饱和点以下,随着吸着水的的减少而缩小体积,表层纤维倾向收缩,但受到未收缩的内层纤维的限制而产生伸张应力,内层纤维受到压缩应力。随着水分的继续蒸发,表层含水率继续降低收缩率增加,干燥应力加大。由于木材含水率不均而引起的应力叫含水率应力。由于木材的塑性变形引起的内应力称残余应力。
  在干燥过程中木材表层和内部各层的应力的发生、发展和变化的一般规律是:干燥初期,木材表层处于伸张应力状态,随着干燥的进行,表层伸张应力值逐渐增加,直到最大值后才逐渐减少至零,应力转向,由伸张应力转变为压缩应力,直到最大值后趋向减小或残余少量应力。中心层的应力变化与表层正相反,干燥初期呈现为压缩应力,干燥后期由压缩应力转变为伸张应力。中心层的应力发展、变化规律同表层,但最大值的时间迟后于表层,内部其他各层的变化一般介于这两者之间。干燥应力的最大值和到达最大值的时间与干燥工艺条件密切相关。木材表层伸张应力的最大值随着温度的升高而降低,在干球温度一定时,随着干湿球温度差的增大表层伸张应力的最大值将提前。木材干燥后引起的残余应力也是影响木材尺寸稳定性的一个因素。因此,在干燥过程中,要严格按干燥工艺操作,减小和消除残余应力。

木材干燥过程中的热湿传导:

  木材干燥时,把木材堆成材堆,借助一种既能将热量传给木材又能吸取木材中蒸发的水分的媒介物质,称为干燥介质。
  干燥开始前,首先要预热,预热木材的介质是饱和湿空气或接近饱和的湿空气,空气中的水蒸气将有一部分穿过界面层到达湿木材的表面,并在表面上凝结成水,此时水蒸气所含的汽化潜热变为显热,传给木材表面,并由表面传入内部,木材温度逐渐升高,当木材表面温度等于介质温度时,木材表面的水蒸气分压力等于循环蒸汽流的分压力,互相传递的水蒸气数量处于平横状态,同时,由于木材内部的温度低于表面温度,干燥介质中的热将通过表面向内部传递。
  预热过后,开始干燥时,木材蒸发面的自由水和部分吸着水在水蒸气分压差的作用下脱离木材进入干燥介质中然后被排出窑外。木材表层大毛细管的自由水首先蒸发,然后蒸发微毛细管中的吸着水,由于表面水分的蒸发,是蒸发面的含水率降低,在木材的表层和内部各层之间出现内高外低的含水率梯度和内低外高的温度梯度,在这两种梯度的作用下,使内部各层中的水分向表面移动,直到干燥完毕,木材内外层含水率才接近一致。
  含水率梯度是水分移动的动力,水分移动方向是从高含水率向低含水率方向移动。干燥时,木材表层水分首先蒸发,使表层含水率低于内层,形成内高外低的含水率梯度,在含水率梯度的作用下,内层水分向表层移动,含水率梯度越大,移动速度就越快。这种有含水率梯度而引起的水分移动的难易与木材的构造特征和物理学性能有关,密度小的比密度大的容易,边材比心材容易;顺纹比横纹容易;径向比弦向容易;所以在红木类木材干燥中,由于木材密度较大,干燥中,含水率梯度较小,所以干燥就比较困难。
  温度梯度是水分移动的另一种驱动力。木材内部水分向表面移动的同时,表面的水分以水蒸气的形式向空中蒸发。蒸发的能力随干燥介质的温度\湿度\循环速度的不同而不同。木材水分的蒸发速度随介质温度的增加而增加。但介质的温度不是越高越好,介质温度的高低取决于木材的干燥特性。在干燥前,先用高温高湿对木材进行预热处理,提高木材的内部温度后在进行干燥,使温度梯度和含水率梯度相一致来提高干燥速度。
  干燥过程中材堆间的介质以一定的流速循环对流,将介质的热量传给木材,从而加快木材中水分子的运动,促使木材中水分的排除,气流循环的快慢直接影响木材水分蒸发的快慢,但是气流速度过快消耗太多,木材和干燥介质不能很好的进行热湿交换,不能提高干燥速度。一般的选择气流速度为1-3/秒。红木干燥中气流速度一般在1-15/秒。

 木材的干缩和湿胀:

  木材失去水分是体积变小称为干缩。反之吸取水分称为湿胀,木材正常的干缩和湿胀量的大小与木材构造、木材的密度、纹理方向和细胞壁的厚度及干燥条件有关。

  

 

 

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