3[1].4木材干燥工艺(2).ppt

3.4木材干燥工艺,干燥前准备工作干燥室壳体及设备的检查锯材的堆积干燥基准干燥基准的分类干燥基准的制定室干过程的检测与干燥质量检测干燥缺陷,干燥室壳体及大门的检查全砖砌体干燥室、全金属壳体干燥室通风机系统的检查供热系统的检查加热器和蒸汽管路：是否漏气、开关和调整是否灵活调湿系统的检查喷蒸管和进排气道：是否漏气及正常喷射、开关和调整是否灵活回水系统的检查疏水器、维修阀门、旁通阀控制系统的检查检测系统的检查干湿球温度计、平衡含水率传感器、木材含水率传感器、控制柜上的显示仪表、电流表、电压表和电度表,一、干燥室壳体及设备的检查,单元小材堆和轨车材堆,二、锯材的堆积,适用各种周期式强制循环干燥室,1.堆积方法：1）板材与板材之间靠紧，不流空隙的密集排列：,适用各种周期式强制循环干燥室,2）板材与板材之间留有空隙：,适用自然循环或弱强制循环干燥室,3）在材堆中央部分留有较大空隙：,隔条（dryingfinger）,隔条的作用：使相邻两层锯材均匀隔开1）在材堆高度方向上形成水平气流循环通道；2）使材堆在宽度方向上稳定；3）使材堆的各层木料相互挟持，防止和减轻木材的翘曲。隔条的尺寸：长度：与材堆的宽度一致。宽度：3545mm,对隔条的要求（经久耐用，厚度偏差为12mm等）,隔条在高度方向上要垂直，并且应落在材堆底部的支撑横梁上，以免板材因受到隔条的压力引起弯曲。,隔条的根数与支撑横梁的根数不同时，就必须采用棚架隔条的方法，使隔条由横梁上逐层依次地向正确位置移动，如图中“跑条错半”，上下层隔条不允许位移过多，上层隔条必须压在下层隔条一半的位置上，防止全压在下层板而引起板材的弯曲，这样材堆的压力就可以通过隔条由支撑梁承担。,隔条应伸出材堆侧面20-30mm，以增加材堆的稳定性，减少材堆两边板材变形，且有利于码垛，但隔条不能伸出材堆太长，以防止材堆不能进出干燥室。,3.材堆堆积的注意事项及尺寸,材堆的外型尺寸可参考如下经验数据：材堆外型：与门框之间的间隙为75100mm；与顶板或室顶的间隙为200mm；与侧墙之间的距离为400600mm、500800mm（侧风型）；材堆底部与轨面的距离为300mm。,三、干燥基准,干燥基准：在干燥过程中根据干燥时间和木材的状态（含水率、应力）的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表。,（1）含水率干燥基准在整个干燥过程中按含水率阶段的幅度划分成几个阶段，每一阶段确定出相应的介质温、湿度。双段或三段干燥基准在整个干燥过程中根据含水率划分成二段或三段，并确定相应的介质温、湿度；波动干燥基准含水率基准各阶段介质温度作“升温降温恒温”反复波动变化；半波动干燥基准在干燥前段（M25）逐渐升高，而在后段作波动变化。,分类：,表双段干燥基准选择表,（2）时间干燥基准把整个干燥过程所需要的时间分成若干段，每一时间段对应一种介质温、湿度。参考附录10.1。,（3）连续升温干燥基准在锯材的干燥过程中，通过匀速升高介质的温度，使木材温度和介质温度之间的温差为常数，从而使干燥速度基本为常数。,（4）干燥梯度基准干燥梯度：指木材平均含水率与介质平衡含水率之比。,干燥基准的选用及编制,制定干燥基准的几种方法：比较法、分析研究法、图表法、百度试验法。,1）比较法：选用性质与该树种接近的已有干燥基准的树种的干燥基准作为参考基准，并进行适当的修改，将修改后的基准作为试验基准(初步干燥基准)。如果在小型试验设备中进行，干燥基准可以从硬开始，如果在大型设备中开始，干燥基准应从软开始。试验过程中应经常检测木材的含水率变化和应力变化，并记录干燥缺陷发生的时间和程度。,2）分析研究法：如果被干树种没有现成的干燥基准可以参考，干燥基准的制定先从研究木材的干燥特性和构造特征开始，然后用分析和试验相结合的方法在实验室进行干燥工艺试验。木材的干燥特性一般包括：木材的基本密度、弦径向干缩系数和比率、干燥速度；与干燥有关的构造特征有：木射线的粗细和数量、细胞壁的壁厚和其上纹孔的数量和性质、内含物分布和数量等。,图干燥基准推荐图,3）图表法：可以通过图表直接查到干燥基准。这种方法是根据木材的含水率规定干燥介质的平衡含水率和干燥梯度。,依据木材的初含水率，根据图确定介质的平衡含水率。当锯材的含水率在纤维饱和点以上时，介质的平衡含水率取定值，一般在14%18%的范围内。木材的含水率在纤维饱和点以下时，介质的平衡含水率状态随木材含水率的变化而变化，但它们的比例关系表征干燥基准软硬程度的干燥梯度基本保持不变，此值由树种和干燥速度要求确定（P162），同时可得介质的平衡含水率值，结合推荐的干燥温度由下图确定干燥基准。,4）百度试验法是寺尺真教授（1965）根据37种树种的木材干燥特性，采用欧美干燥基准系列研究出来的。特点：将标准尺寸的试件（200*100*20mm3）放在100的干燥箱中进行干燥，并根据试材的初期开裂（端裂和表面开裂）、内部开裂与塌陷（截面变形）三项干燥缺陷的程度（等级）来确定被试树种木材的干燥基准的初期温度、终了温度和干湿球温度差（相对湿度）。注：用标准试件确定出的是厚度为25mm厚板材的干燥基准。,百度试验法是寺尺真教授（1965）根据37种树种的木材干燥特性，采用欧美干燥基准系列研究出来的。特点：将标准尺寸的试件（200*100*20mm3）放在100的干燥箱中进行干燥，并根据试材的初期开裂（端裂和表面开裂）、内部开裂与塌陷（截面变形）三项干燥缺陷的程度（等级）来确定被试树种木材的干燥基准的初期温度、终了温度和干湿球温度差（相对湿度）。注：用标准试件确定出的是厚度为25mm厚板材的干燥基准。,试验方法：从试材中选择标准的弦切板，锯取如右图规格刨光标准试件最少8块。同时在紧靠试件两端截取两片顺纹厚度为1012mm的初含水率试片，用烘干法测定试件的初含水率。标准试件测得初重后，横立于100恒温干燥箱内烘干。每隔1h称试件的重量变化，计算其干燥速度。并在开始的13h内，注意观察试件端头和表面开裂的情况，当开裂达到最大程度时，取出试件，测量开裂的程度，对照以下规定和下页表确定初期开裂的等级。长细表裂、端表裂：长度50mm，宽度2mm；短细表裂、端表裂：长度50mm，宽度2mm；宽表裂、宽端表裂：长度2mm。,随着干燥过程的进行，木材表面的裂纹会变小，直至绝干（约需3080h）。绝干后，取出试件，并从中间锯断，测量试件中间的变形和内裂程度，截面变形程度按下图所示方法测量，并对照上表确定变形和开裂的等级。,根据初期开裂、截面变形和内裂的等级查下表，可得主要干燥条件即初期温度、前期干湿球温度差和后期最高干燥温度的推荐值，从而得出初步的干燥基准。,图截面变形示意图,1.木材干燥特性等级表,2.干燥特性等级与干燥条件对应表,3.木材对应干燥条件表,4.木材的干燥基准,（2）干燥基准的软硬度硬基准：当木材的树种、规格和干燥性能相同时，干湿球温度差大和气流循环速度快的干燥基准，反之为软基准。,四、木材室干过程的检测与干燥质量检测1.检验板和试验板用于干燥过程检测的锯材样板称检验板，用于干燥质量检测的锯材样板称试验板。2.木材室干过程检测（1）含水率检验板的要求与设置（2）检验板初含水率的检测与计算（3）干燥过程中含水率检验板的检测,（1）含水率检验板的锯制、要求与设置含水率检验板主要用于干燥过程中木材含水率变化的监测，为干燥工艺的执行和调整提供依据。a.检验板的锯制：b.含水率检验板的要求：用于室干过程检测的含水率检验板长度为1.01.2m，厚度与被干锯材相同，宽度约等于被干锯材的平均宽度，制取时在距锯材端部不小于0.3m处选取。检验板不应有树皮、腐朽、大的节子、裂纹、髓心及应力木等缺陷。,1,510-15mm应力试验片2,410-12mm初含水率试验片3,61.0-1.2m检验板,（2）检验板初含水率的检测与计算检验板初含水率的测定既是为干燥基准的开始执行提供依据，同时也是为后续过程检测奠定基础。其检测与计算方法如下：,采用烘干法，取两试验片含水率的平均值作为检验板的初含水率M初。,（3）干燥过程中含水率检验板的检测检验板定时测量法：计算含水率检验板的绝干重W干：检验板截取后用防水涂料涂刷两端，并称重后按设定位置放在材堆中，按下式计算检验板的绝干重：W干=（100W初）/(100+M初)计算阶段含水率：Mt=(Wt-W干)/W干,连续电测法连续电测法所用的仪表包括室内型电阻式含水率测湿仪和室内型介电式含水率测湿仪两种。每间干燥室一般配备一套木材含水率检测装置，每套装置可设48个检测点。多数采用4个检测点，对于100m3以上的大型干燥室，建议不少于6个。检验板所设位置要尽可能考虑具有代表性，兼顾材堆的长、宽、高各个方位。,3.干燥质量检测根据国家标准，锯材的干燥质量指标包括：平均终含水率Mz干燥均匀度即材堆内不同部位木材含水率允许偏差锯材厚度上含水率偏差Mh残余应力指标Y可见干燥缺陷（弯曲、干裂、皱缩、变色等）,图试验板在材堆中的位置（P137）(a)5块试验板(b)9块试验板,厚度上含水率偏差M（分层含水率的测定）：测定试材在不同厚度上的含水率，通常将试验片等厚分成3层或5层，用烘干法测定每一层的含水率，从而求试材厚度上的含水率偏差。厚度上含水率偏差M按下式计算：M=M2-(M1+M3)/2,M=M3-(M1+M5)/2,应力的检测：应力检验板应放在干燥室内干燥最强烈的部位。检验应力时，取出应力检验板，先锯去端头（一般1020cm），然后锯取应力试验片。锯材厚度S50mm时按图(a)锯制；厚度S50mm时按图(b)锯制。,图应力试验片锯解方法B板材宽度S板材厚度,应力的大小用应力指标Y表示，Y=(S-S1)/2L100（）注：尺寸均精确至0.1mm。若Y2，说明干燥应力很小，可忽略不计；若Y5，说明干燥应力较大，应进行调湿处理。,应力切片的制作（1）划线（2）切片后（3）变形挠度测量统一规定切片的厚度为7mm,弹性应力指标残余应力指标：应力试片切取后，室温下置于通风处气干24h以上，或在70100的恒温箱内烘干23h，使其含水率分布均衡，然后再按上述方法测其应力指数。,五、木材干燥缺陷木材干燥时，经常发生的干燥缺陷有：表裂、内裂、端裂、弯曲、皱缩、炭化、表面严重变色和干燥不均匀等。表裂：多发生在木材干燥的初期，在弦切板上沿木射线方向发生的纵向裂纹。原因：主要是由于介质温度太高、湿度低等原因造成。措施：及时调整干燥基准，降低干球温度，提高湿度，必要时可做表面喷蒸处理。,图木材表裂,内裂：又称蜂窝裂，一般发生在干燥后期。原因：由于木材表面硬化严重。较厚的木材，特别是密度较大的硬阔叶树材，木射线较粗，内含物较多的锯材易发生内裂。措施：在干燥过程中多进行中期调湿处理，降低后期温度，或干燥前将木材进行改性处理。,图木材内裂,端裂：指干燥时木材端面沿径向发生的裂纹。原因：由于木材端部水分蒸发速度是木材横纹方向水分蒸发速度的3040倍，因此木材端部水分先蒸发并干缩，厚度较大的锯材，尤其是木射线粗的硬阔叶材或髓心板，在干燥应力、干缩应力和生长应力的联合作用下发生端裂。措施：最外端的一根隔条的外侧面一定要和木材的端面在一个平面，以减少木材端部水分蒸发面积。对于贵重用材，在木材的端部涂刷耐高温的粘性防水涂料，如高温沥青和石蜡等。,图木材端裂,弯曲：包括横弯(瓦弯)、侧弯（边弯）、顺弯（纵弯）和扭曲等。横弯是指沿锯材横向弯曲，侧弯、顺弯和扭曲是沿着木材的纹理方向发生弯曲.原因：由于板材纵向纹理不直，或在干燥过程中局部受压而引起的。措施：采取合理堆积材堆或在干燥开始对木材进行高温高湿处理，或在材堆顶部压重物，来减少弯曲。,图锯材的弯曲变形（1）横弯（2）侧弯（3）顺弯（4）扭曲,皱缩：又称溃陷(collapse)，是木材干燥时由于水分移动太快所产生的毛细管张力和干燥应力使细胞溃陷而引起的不正常不规则的收缩。原因：在干燥初期由于干燥温度高，自由水移动速度快而产生的，在含水率很高时就有可能产生，且随着含水率的下降而加剧。表现：宏观表现是板材表面呈不规则的局部向内凹陷并使横断面呈不规则图形。微观表现通常是呈多边形或圆形的细胞向内溃陷，细胞变得扁平而窄小，皱缩严重时细胞壁上还会出现细微裂纹。,图木材皱缩的类型,危害：皱缩不仅使木材的收缩率增大，损失增加510%，皱缩时还经常伴随内裂和表面开裂，开裂使木材强度降低甚至报废。措施：预处理法：预冻处理可以在细胞腔内产生气泡，使纹孔膜破裂，使细胞的气密性下降；汽蒸处理也可以破坏细胞的气密性；用有机液体代替木材中的水分等。调控干燥工艺条件法：降低水分移动的速度，同时降低毛细管张力，也可以减少皱缩。压缩处理法：可以使木材细胞发生变形，破坏细胞的气密性；在受拉状态下干燥木材时，也可以减少毛细管张力。参考：木材皱缩（王