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木材干燥方法
發(fā)表時間:2017-7-25 13:00:48閱讀次數(shù):3019
木材干燥可分為天然干燥和人工干燥兩大類。
天然干燥
天然干燥又稱自然干燥或大氣干燥,簡稱氣干。它是最古老而又簡單的干燥方法。氣干是將木材堆放在空曠的場地或棚舍內(nèi),通過自然通風(普通氣干)或強制通風(強制氣干),木材吸收大氣中的熱量,蒸發(fā)木材中的水分,達到干燥的目的。氣干的主要優(yōu)點是簡單、方便、投資少、成本低。而主要缺點是占用場地大、終含水率偏高、干燥時間長。目前已很少有單純的氣干,一般將它作為預干,或與其他干燥方法聯(lián)合。
常用的人工干燥方法
目前常用的人工干燥方法有常規(guī)干燥、高溫干燥、除濕干燥、太陽能干燥、真空干燥、微波與高頻干燥以及煙氣干燥等。所有的人工干燥方法中,常規(guī)干燥由于具有歷史悠久、技術(shù)成熟、故障干燥質(zhì)量、易實現(xiàn)大型工業(yè)化干燥等優(yōu)點,在國內(nèi)外的木材干燥工業(yè)中均占主要地位,它在我國占80%以上。除濕干燥由于能回收干燥排氣的余熱,是一項節(jié)能干燥技術(shù)。它在加拿大、日本、意大利及英國、美國、法國等國的木材干燥設備中已占有相對大的比例,日本2000年的統(tǒng)計約占26%,在我國約占1/10。其他干燥方法如真空、微波與高頻、太陽能干燥等所占的比例都很小。
常規(guī)與高溫干燥
常規(guī)干燥是指以常壓濕空氣作干燥介質(zhì),以蒸汽、熱水、爐氣或熱油作熱媒,間接加熱空氣,空氣以對流方式加熱木材,干燥介質(zhì)溫度在100以下的干燥方法。常規(guī)干燥中又以蒸汽為熱媒的干燥室居多數(shù),一般簡稱蒸汽干燥。以爐氣為能量的常規(guī)干燥,在我國南方非采暖地區(qū)的中小型木材廠中占有相當?shù)谋壤捎谒芴幚韽S內(nèi)的木廢料,又能降低干燥成本,故受到一些干燥量不太大的工廠的歡迎。土法建造的簡易干燥室,在我國及一些不發(fā)達國家中,環(huán)境要求不高的地區(qū)仍較盛行。熱水為熱源的常規(guī)干燥,由于熱水鍋爐的價格比蒸汽鍋爐低很多,故在一些不需要高溫干燥,且干燥量不大的工廠有上升的趨勢。熱油為熱源的常規(guī)干燥,目前在國內(nèi)外的應用都占少數(shù)。
我國的常規(guī)干燥設備中國產(chǎn)設備占80%左右,其中爐氣干燥幾乎全部為國產(chǎn)設備。國內(nèi)具有一定規(guī)模的常規(guī)干燥設備生產(chǎn)廠家有20多家,在設備的設計水平、技術(shù)性能上已接近國外產(chǎn)品,某些方面還具有自己的特色,符合國情需要,國內(nèi)干燥設備的質(zhì)量完全能滿足木材干燥生產(chǎn)的要求。且由于國內(nèi)外產(chǎn)品差價大,因此國內(nèi)生產(chǎn)廠家和企業(yè)在選擇干燥設備時,應立足于國內(nèi),首選國內(nèi)產(chǎn)品。
我國在常規(guī)干燥設備的設計方面與國際水平相當。木材干燥工藝研究方面比國外更全面,可以認為某些方面處于先進水平。我國生產(chǎn)的常規(guī)干燥設備與國外先進的干燥設備相比,主要的差距在于一下幾點。①檢測與控制系統(tǒng)的精度差,可靠性差。主要是平衡含水率(或相對濕度)與木材含水率的測試誤差較大。②蒸汽閥、疏水器等零配件質(zhì)量差,合格率低,使蒸汽泄漏嚴重,能耗大。③干燥室熱力計算粗放,通常按經(jīng)驗配換熱面積。④不少干燥室密封性和保溫性能差,散熱損失大。
高溫干燥與常規(guī)干燥的區(qū)別是高溫干燥介質(zhì)溫度在100℃以上,一般在120~140℃。其干燥介質(zhì)可以是濕空氣,也可能是過熱蒸汽。高溫干燥的優(yōu)點是干燥速度快、尺寸穩(wěn)定性好、周期短,但高溫干燥易產(chǎn)生干燥缺陷,材色變深、表面硬化、不易加工。高溫干燥一般用于干燥針葉樹材,目前在新西蘭、加拿大、澳大利亞、美國、日本等國較盛行,如用于干燥輻射松、柳、杉等建筑用材。西歐國家如德國、意大利則習慣用較低的干燥溫度(一般≤80℃)干燥硬闊葉樹材,干燥質(zhì)量好。
除濕與太陽能干燥
除濕干燥和常規(guī)干燥一樣,也是以常壓濕空氣作干燥介質(zhì),空氣對流加熱木材。但常規(guī)干燥是以進、排氣的方式降低干燥室的空氣濕度,導致?lián)Q氣熱損失大。除濕干燥時濕空氣在除濕機與干燥室間進行閉式循環(huán),它依靠空調(diào)制冷和供熱的原理,使空氣冷凝脫水后被加熱為熱空氣,再送回干燥室繼續(xù)干燥木材。濕空氣脫濕時放出的熱量依靠制冷工質(zhì)回收,又用于加熱脫濕后的空氣,與常規(guī)干燥相比,其節(jié)能率在40%以上。
除濕干燥雖然具有節(jié)能、干燥質(zhì)量好、不污染環(huán)境等優(yōu)點,但除濕干燥通常溫度低、干燥周期長,依靠電加熱,電耗高,因而影響了它的推廣應用。在日本、加拿大等國,一般用除濕干燥作為預干。
太陽能干燥是利用太陽輻射的熱能加熱空氣,利用熱空氣在集熱器與材堆間循環(huán)來干燥木材。太陽能雖然是清潔的廉價能源,但它是受氣候影響大的間歇能源,干燥周期長,單位材積的投資較大,故太陽能的推廣受限。為縮短干燥周期,太陽能干燥通常與其他能源如蒸汽、爐氣及熱泵等聯(lián)合使用。
真空干燥
真空干燥是木材在低于大氣壓的條件下實施干燥,其干燥介質(zhì)可以是濕空氣或過熱蒸汽,但多數(shù)是過熱蒸汽。真空干燥時,木材內(nèi)外的水蒸氣壓差增大,加快了木材內(nèi)水分遷移速度,故其干燥速度明顯高于常規(guī)干燥,通常比常規(guī)干燥快3~7倍。同時由于真空狀態(tài)下水的沸點低它可在不高的干燥溫度(如70℃左右)下達到較高的干燥速率,干燥周期短、干燥質(zhì)量好,特別適用于干燥厚的硬闊葉樹材。
近十幾年的真空過熱蒸汽干燥在丹麥、德國、法國、加拿大、日本等國已有工業(yè)應用,效果良好。但真空干燥系統(tǒng)復雜、投資大、電耗高,同時真空干燥容量一般比較小,否則難于維持真空度。目前我國真空干燥的應用還很少。
微波與高頻干燥
高頻和微波干燥都是以濕木材作電介質(zhì),在交變電磁場的作用下使木材中的水分子高速頻繁地轉(zhuǎn)動,水分子之間發(fā)生摩擦而生熱,使木材從內(nèi)到外同時加熱干燥。這兩種干燥方法的特點是干燥速度快,木材內(nèi)溫度場均勻,殘余應力小,干燥質(zhì)量較好。微波與高頻干燥的區(qū)別是前者的頻率低、波長較長,對木材的穿透深度較深,適于干大斷面的厚木材。微波干燥的頻率比高頻更高(又稱超高頻)但波長較短,其干燥頻率比高頻快,但木材的穿透深度不及高頻干燥。
微波、高頻干燥的優(yōu)點是干燥速度很快,通常比常規(guī)干燥快幾十倍甚至上百倍,其次是木材內(nèi)溫度均勻、干燥應力小、質(zhì)量好。但這兩種干燥方法的缺點是投資大、電耗高,同時若功率選擇不當,功率過大或干燥工藝控制不當,易產(chǎn)生內(nèi)裂和炭化。
由于微波、高頻干燥在解決大斷面髓心方材的干燥時有突出的優(yōu)點,而且微波與高頻干燥設備已較完善,干燥工藝已逐漸成熟,它的工藝應用與真空干燥比例差不多,而且通常是真空-微波、真空-高頻聯(lián)合干燥。