木材高频与微波干燥的原理及特点

1、高频与微波干燥高频电磁波一般是指波长,为 7.5m1000m，频率介于 0.3MHz40MHz 间的电 磁波；而微波是指波长为 1mm1000mm，频率介于 3105MHz 的电磁波。在,我国，常用微波加热设备的频率为 915MHz 和 2450MHz。,20 世纪 60 年代初，美国、日本、加拿大、,0c59f8e 工业大型微波炉 ,德国等国学者开始研究利用微波（高频）干燥木 材。试验结果表明，木材微波（高频）干燥是一 种最有效的快速干燥方法。,我国从 1974 年开始进行了木材微波（高频） 干燥技术的研究和推广，并取得了一定的成绩。 研究表明：对于易干、中等及难干的常用树种和 不同规格的木

2、材，在满足质量要求的前提下，微,0c59f8e 工业大型微波炉 ,波干燥与常规蒸汽干燥相比，可以缩短干燥时间 几十倍。近年来，随着技术的进步，微波（高频） 干燥设备的性能也更趋完善，微波（高频）干燥 技术开始逐步工业化应用于木材干燥行业，尤其,是用微波对木质坚硬的珍贵木材进行干燥可以 获得良好的效果。,1 木材高频与微波干燥的原理及特点,0c59f8e 工业大型微波炉 ,1.1 高频与微波干燥的原理,木材微波（高频）干燥是把湿木料作为一种 电介质，置于微波（高频）交变电磁场中，在频,繁交变的电磁场作用下，木材中的极化水分子迅 速旋转，相互摩擦，产生热量，从而加热和干燥 木材。其具体的发热机理大

3、致有三种：1 木材内 的离子在微波（高频）电磁场的作用下迅速移动，,0c59f8e 工业大型微波炉 ,引起离子导电损耗热效应。2 木材物质非结晶区 域存在许多羟基等极性偶极子基团和吸着在亲 水性羟基上的吸着水分子，其在交变电磁场作用 下能够发生频繁取向运动而引起介质损耗热效,应。3 木材中的极化水分子随着交变电磁场方向 的变化而迅速旋转，相互摩擦，产生热量。由于 木材中水的相对介电常数和损耗系数最大，在微 波场作用下发热量最多，因此在干燥时，一般认,0c59f8e 工业大型微波炉 ,为是木材中的极化水分子发生频繁的取向运动 而产生热量，从而实现对木材的干燥。,1.2 高频与微波干燥的特点,在常

4、规干燥中，干燥介质主要通过对流或热 传导的形式将热量传到木材表面，木材表面再以 热传导的方式将热量传递到木材内部，使得木材 整体温度升高。这种加热方式的加热效率较低，,0c59f8e 工业大型微波炉 ,加热时间长。而用微波（高频）加热木材时，热 量不是从木材外部传入，而是通过交变电磁场与 木材中极性分子（主要为水分子）的相互作用而 直接在木材内部发生，其热量的产生具有即时性,和整体性。只要木料不是特别厚，木料沿整个厚 度方向能同时热透，热透时间与木料厚度基本无 关。与常规干燥相比，微波（高频）干燥具有一 系列优点：,0c59f8e 工业大型微波炉 ,干燥速率快，时间短用微波（高频）加热木 材时

5、，木材内部温度急剧升高，水分迅速蒸发， 水蒸气快速膨胀，使得木材半封闭细胞腔内的压 力急剧上升，在木材内外形成较高的压力差，该,压差迫使木材内部水份快速向外迁移，从而极大 地提高木材干燥速率。再者，微波（高频）作用 于木材，可以破坏木材细胞壁上的纹孔膜，甚至 薄壁细胞，使木材内部的通透性增加，从而在很,0c59f8e 工业大型微波炉 ,大程度提高了木材内的水分迁移性能。因此在微 波（高频）干燥过程中，木材的干燥速率要远高 于常规干燥，其比值一般在十几甚至几十以上。 如将木材含水率由 35%40%降至 20%，其总的烘,干时间约为 515 分钟，干燥速率是常规蒸汽干 燥的 2030 倍。,干燥质

6、量好，节约木材微波（高频）是一种,0c59f8e 工业大型微波炉 ,穿透力较强的电磁波，它能穿透木材一定的深 度，向被加热木材内部辐射微波电磁场，推动其 极化分子的剧烈运动而产生热量。如用频率为 915MHz和2450MHz的微波对具有很高含水率的木,材进行加热或干燥时，微波在木材中穿透深度分 别可达 16cm 和 6cm。而当木材含水率较低时，其 穿透深度可达二十几厘米，甚至更大，能满足厚 方材干燥的要求。因此，微波（高频）加热过程,0c59f8e 工业大型微波炉 ,能在整个木材内同时进行，升温迅速，大大缩短 了常规加热中热传导的时间。除了特别厚的木材 外，一般可以做到表里一起均匀加热。,由

7、 于 在 微 波 （ 高 频 ） 干 燥 （Microwave/high-frequencydrying）过程中， 木材内部受热均匀，温度梯度和含水率梯度小， 其产生的干燥应力也小。因此，如果能控制好微,0c59f8e 工业大型微波炉 ,波（高频）输出的功率大小、干燥时间和通风排 湿，微波（高频）干燥的质量比常规蒸汽干燥更 容易得到保证，从而提高木材利用率至少 5%以 上。另外，由于微波（高频）加热具有独特的非,热效应（生物效应），微波（高频）干燥可以在 较低温度下更彻底杀灭各种虫菌，消除木制品虫 害，避免常规干燥中可能出现的木材生菌、长霉 现象。,0c59f8e 工业大型微波炉 ,能量利用效

8、率高常规干燥中，设备预热、传 热损失和壳体散热损失在总的能耗中占据较大 比例。用微波（高频）进行加热时，湿木材能吸 收绝大部分微波能，并转化为热能，而设备壳体,金属材料是微波（高频）反射型材料，它只能反 射而不能吸收微波(或极少吸收微波)。因此，组 成微波（高频）加热设备的热损失仅占总能耗的 极少部分。再者，微波（高频）加热是内部体热,0c59f8e 工业大型微波炉 ,源，它并不需要高温介质来传热，使得绝大部分 微波能量被湿木材吸收并转化为升温和水分蒸 发所需要的热量，形成了微波（高频）能量利用 的高效性。与常规电加热方式相比，微波（高频）,加热一般可省电 30%50%。,可直接用来干燥木质半

9、成品人类自古以来 对实木进行加工利用时，无一例外都是先将木材,0c59f8e 工业大型微波炉 ,干燥后再加工。这是由于如果先下料制成形后再 干燥，成型的木构件在干燥过程中只要略有变 形、开裂，就不能使用，而微波（高频）干燥能 基本保持木构件的原样，不变形、不开裂。因此，,可以利用微波（高频）直接对木质半成品进行干 燥，干燥好后再对半成品进行精加工。这样不仅 可以节约能源，降低干燥成本，还可以提高提高 木材利用率 15%20%。,0c59f8e 工业大型微波炉 ,此外，微波（高频）干燥还具有工艺流程简 单（如不需要浸泡、蒸煮、喷蒸等工艺），易于 实现设备操作自动化的优点。,与常规干燥方法相比，微波（高频）干燥也 存在一些缺点或不足：1 微波（高频）干燥所用 能源为高价位的电能，干燥成本一般较高，缺乏 竞争优势。2 木材微波（高频）干燥设备复杂，,0c59f8e 工业大型微波炉 ,投资较大。3 微波场的均匀性有待改善，磁控管