木材干燥学：第3章　木材干燥设备

1、第三章木材干燥窑主要设备,本章重点： 1、散热器分类、各种类型散热器的优缺点及配备安装。 2、调湿设备种类。 3、相似风机，相似风机性能参数之间的关系。 4、疏水器的作用及工作原理,一、干燥窑壳体 1基础 南北方基础深度不同，北方地区应当低于冻结线10cm，一般取1.6m2m(从地面算起)，南方地区取11.2m。 2地面 地面必须结实，防止陷落。 轨道小车装料的干燥窑内应设排水沟，坡度0.30.5%，最大不超过1%，以便排水。 叉车装料的干燥窑地面向外侧设0.15%的坡度，或向内侧，冷凝水汇入一明沟，集中排出窑外,第一节干燥窑壳体与大门,3墙壁 采用双层墙夹保温层结构。 北方：外层墙1.5砖厚

2、，内层1砖厚 南方：外层1砖厚，内层0.5砖厚。 保温材料采用膨胀珍珠岩，厚度60mm100mm 4天棚 一般为三层结构，下层为120mm现浇钢筯混凝土，中层为120mm厚膨胀珍珠岩，坡度0.5%，最薄外80mm厚。顶层为40mm厚细石钢筯混凝土防水层，加3%的防水剂,二、干燥窑大门,密封、保温性对干燥窑来说是最基本和最重要的要求，而干燥窑大门是干燥窑密封、保温最薄弱的部分，对干燥窑大门的要求是：气密性好，热传率小，经久耐用，开启方便，安全可靠。 窑门几乎都用铝合金做成，即用特制的铝合金型材作成框架，用铝合金板作内面板，瓦楞板作外面板，用超细玻璃棉或离心玻璃棉作保温材料（也可用聚氨酯泡沫塑料）

3、。保温层厚度不应小于100mm，内面板的并缝用硅橡胶涂封，门扇的四周应嵌密封圈，常用氯丁橡胶特制的“”形空心垫圈,1铰链门 2折叠门 3吊拉门 4吊挂门 5升降门,1铰链门 适用于门洞宽度不超过4m的单体窑，因铰链门的门扇受力矩的作用容易变形，门扇的宽度一般不超过2m，4m宽的门洞采用对开双扇门。铰链门用螺旋紧门器，可确保门的气密性能。 2折叠门 适用于门洞宽度较宽的单体窑，且干燥温度不高，对气密性要求不高的干燥窑。 3吊拉门 适用于门洞宽度较宽的单体窑，且干燥温度不高，对气密性要求不高的干燥窑,4吊挂门 适用于多座联体窑，门扇借倾斜挂叉压在门框上，门扇受力均匀，不会变形。 门扇靠重力压紧门框

4、，气密效果较好，门扇由一个可在轨道上横向移动的专用提门器，操纵机构有手压叉动型，手摇机械传动型，手操液压传动型和葫芦吊车型等多种类型。 吊挂门是现代窑应用最多的一种窑门形式 5升降门 升降门适用于门洞较大的单体窑。用带自锁的机械传动将大型窑门吊起来或放下，当窑门放下时，门扇靠自重沿导轨槽自动压紧门框，确保窑门的密闭性,铰链双开门,铰链单扇门,折叠门,吊挂门,吊挂门,升降门,第二节木材干燥窑主要设备,木材干燥窑的主要设备有： 供热与调湿设备 气流循环设备 检测与控制设备 木材运载与装卸设备,一、供热和调湿设备,1、供热设备 2、调湿设备 3、疏水器 4、蒸汽管路 5、锅炉 （自学部分,1、供热设

5、备,按载热体的种类，木材干燥窑的供热设备分为蒸汽散热器（载热体为蒸汽），热水和高温水散热器（载热体为热水）和火力散热器（载热体为炉气）。热水散热器与蒸汽散热器结构类似，不同之处是热水散热器的衬管直径较蒸汽散热器的衬管直径大，以减小热水的阻力。 散热器应满足下列要求： （1）应能均匀地输出足够的热量，以保证窑内温度合乎干燥基准的要求。 （2）应能灵活可靠地调节被传递的热量。 （3）在热、湿干燥介质的作用下，应有足够的坚固性,蒸汽供热散热器有如下类型,肋形管散热器 平滑管散热器 片式散热器,螺旋绕片散热器,套（串）片式散热器,双金属轧片管式散热器,1）肋形管散热器,木材干燥中使用的肋形管散热器，大

6、多数为铸铁的圆翼管（圆形肋片,如图所示）和方翼管（方形肋片）两种。 铸铁肋形管散热器的优点是： 坚固，耐腐蚀，散热面积大，与平滑管相比，当管径和长度相等时，散热面积比平滑管大67倍，总散热量约大3倍。 铸铁肋形管散热器的缺点是： 由于铸铁肋形管散热器的质量大，耗用金属多，另外受管长限制需分段连接，法兰多，安装和维修不便，故在现代木材干燥设备中很少使用,圆翼管的结构及冷凝水管的连结图 1肋片的脊，2肋片，3连接冷凝水管的法兰,2）平滑管散热器,平滑管散热器构造简单，接合可靠，制造与检修方便，承受压力的能力较大；传热系数较大，不易积灰，其规格参数见表82、表83,由于平滑管散热器的散热面积小，且易

7、生锈，使用寿命不长，因此，这种散热器在干燥生产实践中已较少使用，仅见于生产规模较小、自建的木材干燥窑中,3）片式散热器,螺旋绕片散热器 套（串）片式散热器 双金属轧片管式散热器,螺旋绕片散热器,螺旋绕片散热器由12排螺旋翅片管组装而成，如图825。按使用的金属材料可分为： 钢管绕钢翅片然后镀锌的SRZ型； 钢管绕铝翅片的SRL型； 钢管绕镶铝翅片的SXL型 铜管绕铜翅片然后镀锡的S型、B型、U型 螺旋绕片散热器的传热系数及对气流的阻力，不仅与散热器的型号有关，而且与流过散热器表面的干燥介质的质量流速（介质的密度与流速的乘积）有关。在一定范围内，质量流速越大，则传热系数以及对气流的阻力也越大。螺

8、旋绕片散热器的散热面积的大小依型号和规格而异同，见表84,螺旋绕片散热器优点： 散热面积大，结构紧凑，质量轻，安装方便。 螺旋绕片散热器缺点： 对气流的阻力大，翅片间容易被灰尘堵塞，钢质翅片很容易腐蚀，铜质翅片耐腐蚀性和传热性能好，但材料紧缺、造价高，铝质翅片较耐腐蚀且经济,套（串）片式散热器,这种散热器由直径2030mm的平行排列的钢管束紧密套上许多薄钢片或薄铝片，然后组装而成（如图826）。薄钢片的厚度一般为0.751mm，片距为5mm左右。钢管束两端各与一集管箱（连箱）相通，一端进蒸汽，另一端排水。 我国也有工厂生产单根的套（串）片式散热器。由用户根据需要自己组装。这种散热管有单联箱和双

9、联箱两类（如图827）。南京散热器厂生产的这种散热器的规格及技术数据见表85和表86。 优缺点同螺旋绕片散热器,双金属轧片管式散热器,如图828所示，双金属轧片管是将铝管紧套在基管上然后经粗轧精轧等多道工序轧成翅片。 优点：两层管壁之间结合牢固，传热性能好，防腐蚀性能好，强度高，散热面积大，安装方便。 缺点：对气流阻力大，翅片间隙易积灰尘，降低传热效应,4）散热器散热面积的计算,式中：F散热器的散热面积，m2 Q散热器应放出的热量，KJ/h t蒸散热器管道内蒸汽的平均温度 t空气干燥介质的平均温度 C后备系数，取1.11.3 K散热器的传热系数，W/(m2k,5）散热器的配备与安装,散热器的面

10、积配备，因被干木材的树种，厚度及选用加热器的类型而异。 绕片式：每立方米木材需要26m2散热面积。 串片式：每立方米木材需要48m2散热面积。 铸铁散热器：每立方米木材需要710m2散热面积。 高温干燥时，散热器的面积要增加一倍,散热器安装时应注意如下,为便于调节窑内温度，散热器应分组安装。管组长度一般不超过6m。 如为轨道小车装窑，从大门端进汽较好，以减小窑长度方向的温差。 散热管在加热和冷却时，长度应能自由伸缩，肋形管不能和墙上的挂钩固定死，只要托住即可。 平滑管连接时，在窑内尽量少用法兰，多用焊接法，以免漏气。 蒸汽管过墙的孔眼必须在砌墙时预留安装孔，安装后用膨胀珍珠岩粉拌水泥堵孔。 安

11、装时要考虑检修方便，将铸铁管预埋在墙壁中，两端用法兰与蒸气管连接，以便检测,2、调湿设备,喷蒸管 雾化水装置 常压水蒸气发生装置 进、排气装置,1）喷蒸管,喷蒸管是向干燥窑内喷射蒸汽以提高窑内介质相对湿度的设备。喷蒸管是两端封闭（从中间进汽）或一端封闭（从另一端进汽）的钢管，管上钻有直径23mm的小孔，孔间距为200300mm，喷蒸管直径为4050mm，安装喷蒸管时要注意不要把蒸汽直接喷到木材上，以免木材产生污斑或开裂。 由于直接向窑内喷射蒸汽会引起窑内介质温度较大幅度的波动，在短时间内不但不能增加相对湿度，反而会使相对湿度有所减小,2）雾化水装置,由一杨程大于30m的扬程式泵、管道和雾化喷头

12、等组成。杨程泵的流量和雾化喷头的数量视干燥窑的容量而定，雾化水装置如图所示。 向窑内喷雾化水可增加介质的相对湿度，但会引起干燥介质温度较大幅度的下降，因为欲使1kg100的热水变为100的水蒸汽，约需要2300KJ热能。另外，雾化喷头需要经常清洗，以免堵塞,3）常压水蒸气发生装置,由置于干燥窑气道内的水槽 （一般由不锈钢制作）、平滑不锈钢管散热器和管阀等组成。 当需要增加窑内的介质相对湿度时，打开阀门，向不锈钢散热器内通蒸汽（或热油或其他热媒），然后加热水槽中的水使之成为常压饱和水蒸气。从而达到增加窑内相对湿度的目的。此方法增湿较为方便，但有增湿滞后及设备投资大的缺点,由于直接向窑内喷射蒸汽会

13、引起窑内介质温度较大幅度的升高，在短时间内不但不能增加相对湿度，反而会使相对湿度有所减小。因此，近年来，现代木材干燥技术多采用向窑内喷射雾化水的方法或通过加热器加热水而使之成为常压饱和水蒸汽的方法来提高窑内介质的相对湿度。 为了既可灵活增湿，又不致投资增加许多，可将高温蒸汽直接通入水槽中，消除过热后成为常压蒸汽再用以增湿,4）进、排气装置,在木材干燥过程中，进气道用于从干燥窑外导入新鲜空气，而排气道用于排出窑内的湿空气。干燥窑进、排气道的大小、数量及位置是影响木材干燥介质参数的重要因素，直接影响到干燥窑的技术性能。通常进、排气道成对地布置在风机的前后方。根据干燥窑的结构，可以设在窑顶，也可设在

14、窑壁上。 进排气装置如图所示。由于从木材中释放出来的酸性物质腐蚀性较强，所以，进排气窗一般应用铝板制作。进、排气窗需设置可调节的阀门，通过调节阀门控制排气量，使窑内干燥介质的温、湿度稳定,通常情况下，进、排气道直径和面积应与按需要排除的水分计算得到的排风量相当。排气道必须在风机的风压所在范围内，以利于在风机驱动下，将湿空气排出，同样，进气道应设在风机能抽取到新鲜空气的地方，使干燥窑外的新鲜空气得以借风机之力进入干燥窑内。使用可逆风机，当风机转向时，进气道变为排气道，排气道变为进气道。 此外，进、排气道窑外部分应能够有效地防雨和防风。以防止雨水进入干燥窑内,3、疏水器,疏水器又叫疏水阀，其作用是

15、排水阻汽，即排出散热器及蒸汽管道中的冷凝水，同时阻止蒸汽的漏失，从而提高加热设备的传热效率，节省蒸汽消耗。 疏水器的种类很多，有热动力式疏水器、静水力式疏水器、自由浮球式疏水器等。木材干燥中常用的是热动力式疏水器、静水力式疏水器,这是一种体积小排水量大的自动排水阀门。常用的有S19H16C型，适用于蒸汽压力不大于1570Kpa，温度不大于200的蒸汽管路及蒸汽设备上。安装位置一般在窑外,疏水器的选用主要根据疏水器的进出口压力差PP1P2，及最大排水量而定。进口压力P1采用比蒸汽压力小1/101/20表压力的数值。出口压力P2采用如下数值： 若从疏水器流出的凝结水直接排入大气，则P20 如排水到

16、回水系统，则P2（0.20.5）表压力 疏水器的最大排水量选用：因蒸汽设备开始使用时，管道中积存有大量的凝结水和冷空气，需要在较短时间内排出，因此，按凝结水常量的23倍选用,疏水器的安装：疏水器应安装在室外低于凝结水管的地方，地点要宽敞，以便维修。疏水器进出口的位置，要水平不可倾斜，以免影响疏水器的阻气排水动作。 为了使疏水器检修期间不停止散热器的工作，必须在疏水器的管路上装设旁通道（如图838），且装在疏水器的同一平面内。 开始通汽时，管道中积存的大量凝结水也通过旁通管排除，以免疏水器堵塞。 定期检查疏水器的严密性，定期清洗滤网和壳体内的污物，冬季要做好防冻工作,例已知干燥窑加热器的平均耗气

17、量为240Kg/h，蒸汽压力为3.2105Pa，凝结水排入大气，试选疏水器型号。 解 进口压力：P10.953.2105=300 Kpa， 凝结水排入大气：P20 压差：PP1P23000300 KPa，疏水器最大排水量：2402.5=600KG/h， 按图832选用公称直径Dg32的S19H16型热动力式疏水器,4、蒸汽管路,常规木材干燥窑使用的蒸汽压力为0.30.5MPa，过热蒸汽窑为0.50.7MPa。若蒸汽锅炉压力过高时，需要在蒸汽主管上装减压阀，减压阀前后要装压力表，蒸汽主管上还应装蒸汽流量计，以便核算蒸汽消耗量。 每座干燥窑或相邻两座窑应设一个分汽缸，以便给各组散热器及喷蒸管均匀配

18、汽。分汽缸下面应装有疏水器，以排除排主管中的凝结水。 管道沿蒸汽及冷凝水流动方向上需要带0.2%0.3%的坡度，以便冷凝水的排除。散热器应从蒸汽主管的上边连接，不应从下边连接，否则蒸汽主管内的冷凝水会流入散热器中,二、气流循环设备,1通风机的主要性能参数 2轴流通风机类型 3通风机的传动和安装,扇形平板叶片的轴流风机,平板型扭曲叶片轴流通风机T30型,对称型扭曲叶片轴流风机,1、通风机的主要性能参数,流量Q 风压H 主轴转数n 轴功率N 效率,相似风机： 把尺寸大小不同，但几何构造相似的一系列通风机可归纳为一类，叫做相似风机。 相似风机的风量Q，风压H，转速n，轴功率N和效率之间的关系，如表8

19、11所示,例某型号的轴流风机，叶轮直径D1800mm，转速n1=600r/min，流量Q1=8000m3/h，风压H1120Pa，轴功率N11KW，若将叶轮直径放大到D21600mm，转速减小至n2=300r/min，问流量、风压及轴功率有何变化,该例说明，若相似风机的叶轮直径增加到原来的2倍，同时把主轴转数减小到原来的一半，则风量可以增大到4倍，风压不变，功率消耗也增大4倍,同理，若相似风机的直径不变，要将风量增大到4倍，只改变主轴转数，侧主轴转数要加大到原来的4倍，但轴功率将增加至原的444=64倍。由此可见，当干燥窑内的气流阻力不大时，利用大风机叶轮直径且降低转数的方法以（即大风机小转速

20、），来提高风量，从而提高气流穿过材堆的速度是经济有效的,2、轴流通风机分类,轴流通风机是以回转面成斜角的叶片转动所产生的压力使气体流动，气体流动的方向和旋转轴平行。轴流风机风量较大，风压较低，一般直接安装在干燥窑内促成气流强制循环。 轴流通风机有可逆的和不可逆的，可逆的轴流通风机叶片横向断面的形状是对称的，或者叶片断面形状不对称但相邻叶片在安装时倒转180度。可逆风机在正转和反转时，产生相同的风量和风压。不可逆风机叶片横断面是不对称的，它的效率比可逆的通风机高,我国木材干燥窑生产上使用的轴流通风机有三种： 对称型扭曲叶片轴流通风机 平板型扭曲叶片轴流通风机 扇形平板叶片轴流通风机,1）对称型扭

21、曲叶片轴流风机,这类通风机叶片横断面的形状是对称的，为可逆风机，在现代木材干燥窑中已普遍使用，约占70%以上，机号有N0.8，N0.9，N0.10，叶片数为6片或8片，材料为铝质，叶片角度可调节，图843为该为风机的外形。 这类风机的特点是质量轻、风量大、功率消耗低、安装方便，但价格较，表812为该类型风机的性能参数表,2)平板型扭曲叶片轴流通风机T30型,T30型风机直径2501000mm，依叶轮直径的大小分为N0.2.5，N0.3，N0.3.5，N0.4，N0.5，N0.6，N0.7，N0.8，N0.9，N0.10共10种机号，干燥窑中使用的为N0.5N0.10，叶片安装角度为10、15、

22、20、25、30、35等6种，叶片数为38片。 这类通风机特点：结构简单，噪音较小。 这类通风机在我国已有定型产品，可根据该类风机性能规范表选用,3)扇形平板叶片的轴流风机,这类通风机多为使用工厂自行制造，叶轮直径为10001680mm，常用的为12叶片直径为1680mm及1400mm的大通风机。叶片安装角35,叶轮转数较低。 这类通风机的特点：结构简单，制作方便，可以逆转。这类通风机宜采用大直径，低转数，叶轮转数最好不超过550r/min，否则风机效率会降低,3、通风机的传动,通风机产生的风量Q和风压H取决于通风机的类型结构和叶轮的圆周速度，叶轮的圆周速度又取决于其直径和转数。通风机每秒钟的风量QS用下式计算： 式中：FC通风机出口的横截面积，m2 VC通风机出口的气流速度，m/s,通风机所需的理论功率Nn，按下式计算： 式中上： Q通风机每小时的流量，m3/h H通风机的全风压，Pa 通风机的效率,驱动通风机所需要的电动机的功率N用下式计算,式中：c传动功率。 通风机叶轮直接安装在电动机上时，c1 通风机用连轴器与电动机连接，c0.95 通风机用三角胶带传动时，c0.90 通风机用平皮带传动时，c0.85