木材学与木材干燥学(木材科学导论)

1、Wood Science and Wood Drying-献给木材科学与工程专业献给木材科学与工程专业1212级全体同学级全体同学木材学课程学习内容木材学课程学习内容 树木的生长与生成树木的生长与生成 木材的宏观构造木材的宏观构造 木材细胞木材细胞 木材显微构造木材显微构造（分针叶树材与阔叶树材）（分针叶树材与阔叶树材） 木材的化学性质木材的化学性质 木材的物理性质木材的物理性质 木材的环境学特性木材的环境学特性 木材的力学性质木材的力学性质 木材缺陷木材缺陷授授课课内内容容 竹类资源材料竹类资源材料 藤类、灌木资源材料藤类、灌木资源材料 作物秸秆类资源材料作物秸秆类资源材料辅辅助助内内容容木

2、材学的研究内容木材学的研究内容国际木材科学学会国际木材科学学会(IAWS)确定了广义的确定了广义的木材科学木材科学：指木质化指木质化天然材料天然材料及其及其制品制品的的生物学、化学和物理生物学、化学和物理性质性质,以及以及生产、加工工艺生产、加工工艺的科学依据。的科学依据。 木材学的狭义范畴是以木材为对象的材料科学木材学的狭义范畴是以木材为对象的材料科学,为基础为基础学科学科,包括包括木材结构木材结构,木材性质木材性质(化学、物理、力学化学、物理、力学),木材木材缺陷和木材的功能性改良理论缺陷和木材的功能性改良理论等内容。等内容。 一切能够提供一切能够提供木质部成分木质部成分或或植物纤维植物纤

3、维以以供利用的天然物质统称为木质资源材料供利用的天然物质统称为木质资源材料, ,如木如木材、竹材、藤材、灌木的根茎、各种作物秸材、竹材、藤材、灌木的根茎、各种作物秸秆秆（如稻秸、麦秸、麻秆、棉秆、芦苇秆、（如稻秸、麦秸、麻秆、棉秆、芦苇秆、玉米秆、高梁秆、甘蔗渣）玉米秆、高梁秆、甘蔗渣）等等. .其中木材以其其中木材以其独特的独特的材料性能材料性能以及优良的环境学特性深受以及优良的环境学特性深受人们喜爱人们喜爱, ,广泛被用于人类的生产生活环境当广泛被用于人类的生产生活环境当中中, ,发挥着重要的作用。发挥着重要的作用。 树木的躯干及较粗大枝条的树木的躯干及较粗大枝条的次生次生木质部木质部(s

4、econdary xylem)，由，由形成层形成层(cambium)分生所形成。分生所形成。什么是木材？什么是木材？ Growth of Tree & Formation of Wood树皮树皮形成层形成层木质部木质部射线原始细胞射线原始细胞纺锤形原始细胞纺锤形原始细胞图图1 木材的形成过程木材的形成过程 树皮树皮 韧皮部韧皮部3. 形成层形成层4. 木质部木质部5. 髓髓图图2 树干的结构树干的结构树皮年轮早材早材晚材晚材弦切面弦切面木射线木射线边材边材心材心材髓树皮形成层径切面径切面横切面横切面木射线图图3 木材的宏观构造木材的宏观构造(刘一星，刘一星，2004)管管胞胞木木纤纤维维早材导

5、管分子早材导管分子晚晚材材导导管管分分子子图图4 木材中典型的细胞木材中典型的细胞 针叶树材针叶树材 阔叶树材阔叶树材 环管管胞和维管管胞环管管胞和维管管胞 轴向薄壁细胞轴向薄壁细胞 轴向薄壁细胞轴向薄壁细胞 射线薄壁细胞射线薄壁细胞 射线薄壁细胞射线薄壁细胞 射线管胞射线管胞 （韧性纤维和纤维状管胞）（韧性纤维和纤维状管胞） 树脂道泌脂细胞树脂道泌脂细胞 树胶道泌胶细胞树胶道泌胶细胞图图5 5 细胞壁的壁层结构细胞壁的壁层结构A.A.细胞腔；细胞腔； P.P.初生壁；初生壁； S.S.次生壁；次生壁； ML.ML.胞间层；胞间层；S1.S1.次生壁外层；次生壁外层； S2.S2.次生壁中层；

6、次生壁中层； S3.S3.次生壁内层次生壁内层图图6 细胞壁微纤丝的排列方向细胞壁微纤丝的排列方向针叶树材针叶树材橫切面橫切面弦切面弦切面径切面径切面木材木材木质素木质素碳水化合物碳水化合物半纤维素半纤维素（水解单糖（水解单糖D-葡萄糖、葡萄糖、D-半乳糖、半乳糖、D-甘露糖、甘露糖、D-木糖、木糖、L-阿拉伯糖）阿拉伯糖）纤维素纤维素（水解单糖（水解单糖D-葡萄糖）葡萄糖）细胞壁细胞壁主要组分主要组分少量组分少量组分无机物（灰分）无机物（灰分）有机物（芳香族、萜烯类、脂肪族化合物）有机物（芳香族、萜烯类、脂肪族化合物）1 1、木材的基本元素、木材的基本元素 C (C (约约50%)50%)、

7、H (H (约约6.4%)6.4%)、O (O (约约42.6%)42.6%)、N (1%)N (1%)2、木材化学成分，有细胞壁物质和非细胞壁物质之分，或称为主要化、木材化学成分，有细胞壁物质和非细胞壁物质之分，或称为主要化学成分和少量化学成分学成分和少量化学成分。 Chemical Properties of Wood木材细胞壁中木素、纤维素和半纤维素如何结合？图图6 6 细胞壁中三大主成分结合的层状模型细胞壁中三大主成分结合的层状模型1、生材密度：、生材密度： 生材生材(green wood)：树木刚伐倒时的新鲜材。：树木刚伐倒时的新鲜材。2、气干材密度：、气干材密度： 气干材气干材：自

8、然干燥的木材。自然干燥的木材。3、全干材密度：、全干材密度： 全干材：在干燥箱内干燥至绝干的木材。全干材：在干燥箱内干燥至绝干的木材。 4、基本密度：、基本密度： 木材的基本密度木材的基本密度木材试样绝干重木材试样绝干重 试样饱和水分时体积试样饱和水分时体积 最常用的是气干密度和基本密度。最常用的是气干密度和基本密度。木材密度的种类木材密度的种类木材密度的测定木材密度的测定1、直接测量法、直接测量法：测定木材体积最简单而常用的方法，它适用测定木材体积最简单而常用的方法，它适用于形状规则的试样。试样为尺寸于形状规则的试样。试样为尺寸202020mm，为标准三切为标准三切面的立方体，用游标卡尺分别

9、在各相对面的中心线处测出弦向、面的立方体，用游标卡尺分别在各相对面的中心线处测出弦向、径向和顺纹方向的尺寸，即可计算出其体积。径向和顺纹方向的尺寸，即可计算出其体积。2、水银膨胀计测定法：、水银膨胀计测定法：用水银测容器以液体水银置换固体木用水银测容器以液体水银置换固体木材的体积。该方法适用于较致密的木材在各种含水率状态下的材的体积。该方法适用于较致密的木材在各种含水率状态下的体积测定。体积测定。3、排水法：、排水法：利用水浮力的原理测定木材体积的一种方法。利用水浮力的原理测定木材体积的一种方法。利用利用水的密度在水的密度在4C时时为为1 g/cm3 ，试样入水后排出水的，试样入水后排出水的质

10、质量，与试量，与试样体积数值相等的原理而设计的。样体积数值相等的原理而设计的。木材密度的影响因素木材密度的影响因素(1)含水率含水率;(2)树种树种 ；(3) 立地条件；立地条件；(4)树龄；树龄；木材中水分的存在位置和分类木材中水分的存在位置和分类 化学水化学水 木材中的水分木材中的水分 液态水液态水 自由水自由水 腔内水蒸气腔内水蒸气吸着水吸着水吸附水吸附水 24% 微毛细管水微毛细管水 6%自由水自由水水蒸汽水蒸汽吸着水吸着水 化学水化学水: 与细胞壁组成物质呈化学结合。与细胞壁组成物质呈化学结合。 自由水自由水(free water), 存在于细胞腔、细胞间隙和纹孔腔这存在于细胞腔、细

11、胞间隙和纹孔腔这类大毛细管细胞中类大毛细管细胞中, 这部分水容易由木材释出这部分水容易由木材释出, 也容易吸入也容易吸入，液态水液态水。 吸着水（胞壁水、束缚水）吸着水（胞壁水、束缚水） (bound water, hygroscopic water, adsorptive water) 木材的视觉特性木材的视觉特性 木材的触觉特性木材的触觉特性 木材的湿度调节木材的湿度调节 木材空间声学性质木材空间声学性质 木材的生物体调节特性木材的生物体调节特性七、木材的环境学特性七、木材的环境学特性七、木材的环境学特性七、木材的环境学特性 木材的视觉特性木材的视觉特性:由木材表面视觉物理量与视觉心理量由

12、木材表面视觉物理量与视觉心理量来描述，它们主要由来描述，它们主要由木材的材色木材的材色、光泽度光泽度、图案纹理图案纹理等物等物理量参数以及与人类视觉相关并可定量表征的心理量组成。理量参数以及与人类视觉相关并可定量表征的心理量组成。 木材给人以木材给人以冷暖感、粗滑感、软硬感冷暖感、粗滑感、软硬感、干湿感、轻重感、干湿感、轻重感等，一般常以冷暖感、粗滑感、软硬感综合评价某种物体等，一般常以冷暖感、粗滑感、软硬感综合评价某种物体的触觉特性。木材的触觉特性与木材的组织构造，不同树的触觉特性。木材的触觉特性与木材的组织构造，不同树种的木材，其触觉特性也不相同。种的木材，其触觉特性也不相同。 木材的空间

13、声学特性木材的空间声学特性，是指木材，是指木材(或木质材料或木质材料)作为建筑作为建筑内装材料或特殊用途材料时，对室内空间声学效果内装材料或特殊用途材料时，对室内空间声学效果(建筑建筑声学、音乐声学声学、音乐声学)以及对房屋之间隔音效果的影响、调整以及对房屋之间隔音效果的影响、调整作用。它与木材的吸音、反射、透射特性和声阻抗等物理作用。它与木材的吸音、反射、透射特性和声阻抗等物理参数有关。木材的声阻抗居于空气和其它固体材料之间，参数有关。木材的声阻抗居于空气和其它固体材料之间，较空气高而比金属等其它建筑材料低。较空气高而比金属等其它建筑材料低。 八、木材的力学性质八、木材的力学性质木材力学性质

14、的影响因素木材力学性质的影响因素1.1 1.1 木材干燥的含义木材干燥的含义 定义定义 木材干燥木材干燥：在热力作用下木材中的水分以蒸发或沸腾：在热力作用下木材中的水分以蒸发或沸腾的汽化方法由木材中排出的过程。的汽化方法由木材中排出的过程。1.1.2 1.1.2 主要内容主要内容（以常规干燥为例）（以常规干燥为例） 动力设备动力设备（风机、电机）（风机、电机） 热力设备热力设备（加热器、喷蒸管）（加热器、喷蒸管） 设备设备 检测设备检测设备（温、湿度、含水率等（温、湿度、含水率等） 运输设备运输设备 预热处理预热处理 工艺工艺 中间处理中间处理 终了处理终了处理 1.3 1.3 木材的干燥方法

15、木材的干燥方法 自然大气干燥自然大气干燥 大气干燥大气干燥 强制大气干燥强制大气干燥 传统干燥方法传统干燥方法 长轴型、短轴型、侧风型长轴型、短轴型、侧风型 人工干燥人工干燥 ( (气体介质对流干燥法气体介质对流干燥法) ) 端风型、喷气型、自然循环端风型、喷气型、自然循环 特种特种( (其它其它) )干燥方法干燥方法 微波干燥、远红外干燥、真空干燥微波干燥、远红外干燥、真空干燥 加压干燥、除湿干燥等加压干燥、除湿干燥等 1.2 1.2 木材干燥的目的及意义木材干燥的目的及意义 提高木材和木制品使用的稳定性，防止变形和开裂；提高木材和木制品使用的稳定性，防止变形和开裂； 提高木材的力学强度，改

16、善木材的物理性能；提高木材的力学强度，改善木材的物理性能； 预防木材腐朽，延长木制品的使用寿命；预防木材腐朽，延长木制品的使用寿命； 减轻木材的重量。减轻木材的重量。1.3.2 1.3.2 人工干燥人工干燥1.3.2.11.3.2.1传统传统( (常规常规) )干燥方法干燥方法 特点：特点：以湿空气作为传热介质；传热方式以对流传热为主。以湿空气作为传热介质；传热方式以对流传热为主。 a.a.长轴型干燥室长轴型干燥室 1.1.排气管排气管 2.2.电动机电动机 3.3.疏水器疏水器 4.4.通风机通风机 5.5.进气道进气道 6.6.加热器加热器 7.7.喷蒸管喷蒸管 8.8.材堆材堆 9 9排

17、气排气道道 b.b.短轴型干燥室短轴型干燥室 1.1.风机风机 2.2.加热器加热器 3.3.进排气道进排气道 4.4.喷蒸管喷蒸管 5.5.电机电机 6.6.挡风板挡风板c.c.侧风型干燥室侧风型干燥室1.1.风机风机 2.2.加热器加热器 3.3.测试孔测试孔 4.4.称重装置称重装置 5.5.操纵柄操纵柄 6.6.进气口进气口 7.7.挡风板挡风板 8.8.排气口排气口 9.9.排气道排气道 10.10.电机电机 11.11.喷蒸管喷蒸管 12.12.挡风板挡风板 d.d.端风型干燥室端风型干燥室 1.1.大门大门2.2.通风机通风机 3.3.进、排气道进、排气道4.4.操纵柄操纵柄 5

18、.5.疏水器疏水器6.6.长轴长轴 7.7.加热器加热器8.8.测试口测试口 9.9.喷蒸管喷蒸管 1.1.电机电机 2.2.风机风机 3.3.喷气道喷气道 4.4.加热加热器器 5.5.喷蒸管喷蒸管 6.6.材堆材堆 7.7.轨道轨道 8.8.回气回气道道e.e.喷气型干燥室喷气型干燥室 原理原理：它是以湿木材作为电它是以湿木材作为电介质。置于微波电磁场中，在微波介质。置于微波电磁场中，在微波电磁场的作用下引起木材中水分子电磁场的作用下引起木材中水分子的极化，由于电磁场的频繁交变，的极化，由于电磁场的频繁交变，使被极化了水分子高速频繁地转动使被极化了水分子高速频繁地转动，水分子之间发生摩擦而

19、产生热量，水分子之间发生摩擦而产生热量，从而加热和干燥木材。，从而加热和干燥木材。1.3.2.2 1.3.2.2 常压过热蒸汽干燥方法常压过热蒸汽干燥方法特点特点：干燥速度快；：干燥速度快； 只适用于干燥针叶树材和只适用于干燥针叶树材和 软阔叶树材中的薄木材。软阔叶树材中的薄木材。 ( (干燥温度高，干燥温度高，100100140)140)1.3.2.3 1.3.2.3 微波干燥方法微波干燥方法特点特点：内外同时加热，加热均匀干燥速度快，周期短，干燥质量好，内外同时加热，加热均匀干燥速度快，周期短，干燥质量好， 能保持木材的天然色泽，有利于连续自动化生产；能保持木材的天然色泽，有利于连续自动化

20、生产； 以电为能源，成本高，设备性能不完善；以电为能源，成本高，设备性能不完善； 对于贵重树种及高档木材，以及在常规干燥中降等、报废率大对于贵重树种及高档木材，以及在常规干燥中降等、报废率大 的难干材，适合用微波干燥方法干燥的难干材，适合用微波干燥方法干燥（初步试验证明）（初步试验证明）。 1.3.2.4 1.3.2.4 远红外线木材干燥方法远红外线木材干燥方法 原理原理：木材在远红外线的照射下，木材分子能吸收木材在远红外线的照射下，木材分子能吸收( (一定波长一定波长) )红外线红外线的辐射能产生共振现象，引起分子和原子的振动和转动，从而将电磁能转的辐射能产生共振现象，引起分子和原子的振动和

21、转动，从而将电磁能转化为热能来加热木材，以达到干燥木材的目的。化为热能来加热木材，以达到干燥木材的目的。 特点特点：远红线外穿透能力低，只适合干燥薄板。远红线外穿透能力低，只适合干燥薄板。 （19911991年全国第三次木材干燥学术讨论会指出电热远红外干燥成材，干燥质量差，电耗年全国第三次木材干燥学术讨论会指出电热远红外干燥成材，干燥质量差，电耗大，容易引起火灾，不宜再建此类干燥窑。）大，容易引起火灾，不宜再建此类干燥窑。） 1.3.2.5 1.3.2.5 真空干燥方法真空干燥方法 原理原理：一个大气压下水的沸点为一个大气压下水的沸点为100100，当压力小于一个大气压时，水的沸点则，当压力小

22、于一个大气压时，水的沸点则小于小于100100；另外，木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分的移动速度快；另外，木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分的移动速度快10010010001000倍。要加快木材干燥速度，必须想办法加快木材内部水分的移动速度。研究表倍。要加快木材干燥速度，必须想办法加快木材内部水分的移动速度。研究表明：当温度为明：当温度为4040，在压力为，在压力为60mmHg60mmHg时，木材内的水分移动速度大约是压力为时，木材内的水分移动速度大约是压力为760mmHg760mmHg时的时的5 5倍。根据上述原理，将木材置于密闭的干燥容器内，一方面提高木材倍。根据上述原理，将木材置于

23、密闭的干燥容器内，一方面提高木材的温度，另一方面降低容器内的压力，使木材中水分在比较低的温度下就开始汽化的温度，另一方面降低容器内的压力，使木材中水分在比较低的温度下就开始汽化与蒸发，从而达到干燥木材的目的。与蒸发，从而达到干燥木材的目的。 特点特点：干燥周期短，干燥质量好；干燥周期短，干燥质量好； 能耗较高，容器的容积较小能耗较高，容器的容积较小, ,设备及干燥过程的控制较为复杂设备及干燥过程的控制较为复杂； 适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材。适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材。 1.3.2.6 1.3.2.6 加压干燥方法加压干燥方法 原理原理：此法是将木材置于密闭的干燥

24、此法是将木材置于密闭的干燥容器内，一方面提高木材的温度，另一方容器内，一方面提高木材的温度，另一方面提高容器材内的压力，特点是在高温条面提高容器材内的压力，特点是在高温条件下能够保持较高的平衡含水率，不易导件下能够保持较高的平衡含水率，不易导致较大的含水率梯度和应力，使木材中水致较大的含水率梯度和应力，使木材中水分在较高的温度下汽化与蒸发，从而达到分在较高的温度下汽化与蒸发，从而达到干燥的目的。干燥的目的。 特点：干燥质量好，周期短，能耗较少；特点：干燥质量好，周期短，能耗较少； 成材加压干燥后颜色变暗，在节子周围会出现较大裂纹；成材加压干燥后颜色变暗，在节子周围会出现较大裂纹； 容器的容积较

25、小，生产量不大。容器的容积较小，生产量不大。 此种干燥方法的设备腐蚀问题，干燥工艺、干燥基准，有待进一步研究此种干燥方法的设备腐蚀问题，干燥工艺、干燥基准，有待进一步研究。 1.3.2.7 1.3.2.7 除湿干燥方法除湿干燥方法 原理原理：它与传统干燥方法的原理基本相同，所不同的是传统干燥方法是它与传统干燥方法的原理基本相同，所不同的是传统干燥方法是通过换气的方法排除从木材中蒸发了来的水蒸汽；而除湿干燥方法则是通通过换气的方法排除从木材中蒸发了来的水蒸汽；而除湿干燥方法则是通过专用设备除湿器冷凝的方法，排除从木材中蒸发出来的水蒸汽，即湿空过专用设备除湿器冷凝的方法，排除从木材中蒸发出来的水蒸

26、汽，即湿空气是在封闭系统内作气是在封闭系统内作“冷凝冷凝加热加热干燥干燥”往复循环。往复循环。 特点特点：能够回收水蒸汽的汽化潜热，从理论上没有热量的损失，是一能够回收水蒸汽的汽化潜热，从理论上没有热量的损失，是一种节能的干燥方法；种节能的干燥方法； 但干燥周期较长，是一种非常有发展前干燥方法。但干燥周期较长，是一种非常有发展前干燥方法。原理图如下：原理图如下：左图为单热源除湿干燥机：左图为单热源除湿干燥机：1.1.压缩机压缩机 2.2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.3.膨胀阀膨胀阀 4.4.冷凝器冷凝器 5.5.湿空气湿空气 6.6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气 7.7.送干燥室的热风送干燥室的

27、热风 8.8.电加热器电加热器 9.9.干燥室风机干燥室风机 10.10.材堆材堆右图为双热源除湿干燥机：右图为双热源除湿干燥机：1.1.压缩机压缩机 2.2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.3.膨胀阀膨胀阀 4.4.冷凝器冷凝器 5.5.湿空气湿空气 6.6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气 7.7.送干燥室的热风送干燥室的热风 8.8.热泵蒸发器热泵蒸发器 9.9.外界环境空气外界环境空气 10.10.排出的冷空气排出的冷空气 11.11.单向阀单向阀1.3.2.8 1.3.2.8 液体干燥方法液体干燥方法 把湿木材放在嫌水性液体中，提高液体的温度，使液体的温度高把湿木材放在嫌水性液体中，提高液体的

28、温度，使液体的温度高于于100100，用这种嫌水性液体加热木材，使木材中的水分汽化和蒸发。，用这种嫌水性液体加热木材，使木材中的水分汽化和蒸发。这种液体的特点是，即不溶于水，也不能与水混合。常用的嫌水液体有这种液体的特点是，即不溶于水，也不能与水混合。常用的嫌水液体有：石蜡油等。：石蜡油等。1.3.2.9 1.3.2.9 太阳能木材干燥方法太阳能木材干燥方法 此法最大特点就是节省能源此法最大特点就是节省能源，但干燥周期较长，而且受地区，但干燥周期较长，而且受地区、季节和气候等条件的影响。所、季节和气候等条件的影响。所以，这种干燥方法的使用有一定以，这种干燥方法的使用有一定的局限性。的局限性。

29、2.1 2.1 与干燥有关的木材性质与干燥有关的木材性质木材中的水分木材中的水分( (对干燥有意义的主要是对干燥有意义的主要是自由水自由水和和吸着水吸着水) )木材的干缩、变形与密度木材的干缩、变形与密度热学、电学性质热学、电学性质2.2 2.2 木材的干燥介质木材的干燥介质 干燥介质是指在干燥室内能够传热、传湿的媒介物质。即把热量传给木干燥介质是指在干燥室内能够传热、传湿的媒介物质。即把热量传给木材，同时将木材排出的水汽带走的媒介物质。材，同时将木材排出的水汽带走的媒介物质。 气态干燥介质主要包括气态干燥介质主要包括(湿湿)空气、炉气空气、炉气和和常压过热蒸汽常压过热蒸汽这三种。这三种。2.

30、32.3木材加热与干燥的物理基础木材加热与干燥的物理基础对流加热的基本规律与加热过程的计算对流加热的基本规律与加热过程的计算干燥过程中木材水分的蒸发和移动干燥过程中木材水分的蒸发和移动木材在气态介质中的对流干燥过程木材在气态介质中的对流干燥过程木材在干燥过程中的应力和变形木材在干燥过程中的应力和变形3.13.1温度、相对湿度、气流速度及平衡含水率的测量温度、相对湿度、气流速度及平衡含水率的测量温、湿度检测装置温、湿度检测装置平衡含水率检测装置平衡含水率检测装置含水率测定仪含水率测定仪 （电阻式）（电阻式）3.23.2木材含水率、分层含水率及干燥应力的测量木材含水率、分层含水率及干燥应力的测量含

31、水率测定仪含水率测定仪 （高周波式）（高周波式） 常规蒸汽干燥是长期以来使用最普遍的一种木材干燥方法，这种传统干燥常规蒸汽干燥是长期以来使用最普遍的一种木材干燥方法，这种传统干燥方法就是把木材置于几种特定结构的干燥室中进行干燥的处理过程。其主要特方法就是把木材置于几种特定结构的干燥室中进行干燥的处理过程。其主要特点是以湿空气作为传热介质，传热方式以对流传热为主。点是以湿空气作为传热介质，传热方式以对流传热为主。叉车式装窑原理图叉车式装窑原理图实景图实景图轨道式装窑实景图轨道式装窑实景图4.24.2干燥室的分类干燥室的分类4.2.14.2.1按照作业方式分类按照作业方式分类 周期式干燥室周期式干

32、燥室 连续式干燥室连续式干燥室4.2.24.2.2按照干燥介质的种类分类按照干燥介质的种类分类 空气干燥室空气干燥室 炉气干燥室炉气干燥室 过热蒸汽干燥室过热蒸汽干燥室4.2.34.2.3按照干燥介质的循环特性分类按照干燥介质的循环特性分类 自然循环干燥室自然循环干燥室 强制循环干燥室强制循环干燥室端风型实景端风型实景东莞恒生木业东莞恒生木业加热器结构加热器结构及安装实景及安装实景控制器控制器控制室管路系统控制室管路系统耐高温导线耐高温导线电磁阀电磁阀电动阀电动阀壳体结构和建筑壳体结构和建筑砖混结构窑体及建筑砖混结构窑体及建筑金属装配式窑体金属装配式窑体 通常的做法是，先用混凝土做基础和面，然

33、后在基础上安装用通常的做法是，先用混凝土做基础和面，然后在基础上安装用合金铝型材预制的框架，可用现场焊接或用不锈钢螺钉联接。再安合金铝型材预制的框架，可用现场焊接或用不锈钢螺钉联接。再安装预制的壁板和顶板及设备。预制板由内壁平板、外壁瓦楞板和中装预制的壁板和顶板及设备。预制板由内壁平板、外壁瓦楞板和中间保温板（或毡）组成，可以是一块整板，也可以不是整板，于现间保温板（或毡）组成，可以是一块整板，也可以不是整板，于现场先装内壁板，然后装保温板，最后装瓦楞面板。预制壁板也可采场先装内壁板，然后装保温板，最后装瓦楞面板。预制壁板也可采用彩塑钢板灌注耐高温聚氨酯泡沫塑料做成。用彩塑钢板灌注耐高温聚氨酯

34、泡沫塑料做成。 这种窑的做法是先在基础圈梁上安装型钢框架，然后用这种窑的做法是先在基础圈梁上安装型钢框架，然后用1.2mm1.2mm厚厚的防锈铝板现场焊接成全封闭的内壳，并与框架联接。内壁做完后再的防锈铝板现场焊接成全封闭的内壳，并与框架联接。内壁做完后再砌砖外墙壳体，并填灌膨胀珍珠岩或硅石板保温材料。铝内壁窑施工砌砖外墙壳体，并填灌膨胀珍珠岩或硅石板保温材料。铝内壁窑施工难度大，对焊接技术要求高，只适用于中、小型窑。难度大，对焊接技术要求高，只适用于中、小型窑。大门大门 干燥室的大门要求有较好的保温和气密性能，还应能耐腐蚀干燥室的大门要求有较好的保温和气密性能，还应能耐腐蚀、不透水及开关操作

35、灵活、轻便、安全、可靠。大门的型式归纳、不透水及开关操作灵活、轻便、安全、可靠。大门的型式归纳起来有起来有5 5种类型，即单扇或双扇铰链门、多扇折叠门、多扇吊拉门种类型，即单扇或双扇铰链门、多扇折叠门、多扇吊拉门、单扇吊挂门和单扇升降门。、单扇吊挂门和单扇升降门。进排气装置进排气装置 进排气道用铝材做成，配有电动执行机构控制其开关，关闭时达到进排气道用铝材做成，配有电动执行机构控制其开关，关闭时达到气密良好。气密良好。 5.15.1锯材的堆积锯材的堆积 一般干燥室都采用水平纵向堆积，根据气流循环速度的不同，一般干燥室都采用水平纵向堆积，根据气流循环速度的不同，其堆积方式有三种。其堆积方式有三种

36、。 板材之间不留空隙的密集排列；板材之间不留空隙的密集排列； 板材之间留有空隙；板材之间留有空隙； 在材堆中央部分留出较大的空隙，适用于弱强制循环或自然在材堆中央部分留出较大的空隙，适用于弱强制循环或自然循环。循环。干燥室堆积法干燥室堆积法5.2 5.2 隔条隔条 隔条作用隔条作用 使干燥介质能在每一层板材之间自由流通，以便将热量传给板材，使干燥介质能在每一层板材之间自由流通，以便将热量传给板材，同时把从板材中蒸发出来的水分带走；同时把从板材中蒸发出来的水分带走； 使材堆在宽度方向上稳定；使材堆在宽度方向上稳定； 使材堆中的各层板材夹紧，防止和减轻翅曲变形，也能起到稳定材使材堆中的各层板材夹紧

37、，防止和减轻翅曲变形，也能起到稳定材堆的作用。堆的作用。 生产上经常使用的隔条，其宽度为生产上经常使用的隔条，其宽度为3545cm，厚度为，厚度为2025cm，用材质较好，用材质较好的硬杂木制作。的硬杂木制作。5.35.3干燥基准干燥基准 干燥基准干燥基准：在干燥过程中，按照不同的干燥阶段调节干燥室内：在干燥过程中，按照不同的干燥阶段调节干燥室内介质的温度与湿度的参数表。介质的温度与湿度的参数表。干燥基准的分类干燥基准的分类时间干燥基准时间干燥基准 根据被干木材的干燥时间来划分阶段，以调节干燥根据被干木材的干燥时间来划分阶段，以调节干燥介质的温度和湿度的基准表，叫做时间干燥基准。介质的温度和湿

38、度的基准表，叫做时间干燥基准。含水率干燥基准含水率干燥基准 在干燥过程中根据被干木材含水率的变化划分阶段在干燥过程中根据被干木材含水率的变化划分阶段来调节干燥介质温度和湿度的基准表，叫做含水率干燥来调节干燥介质温度和湿度的基准表，叫做含水率干燥基准。基准。高温干燥基准高温干燥基准5.45.4检验板的选制与使用检验板的选制与使用 检验板的选制检验板的选制 检验板是整窑木材的代表，选制时应注意以下问题：检验板是整窑木材的代表，选制时应注意以下问题： 初含率较高；无腐朽、无节疤、材质密实；初含率较高；无腐朽、无节疤、材质密实； 弦向板；边材多。弦向板；边材多。含水率检验板含水率检验板 含水率检验板是

39、检查木材干燥过程中含水率的变化，进而调整干燥含水率检验板是检查木材干燥过程中含水率的变化，进而调整干燥室内的介质状态室内的介质状态(T(T、)。应力检验板应力检验板 应力检验板是检查木材各个干燥阶段内应力的变化，判断何时进行应力检验板是检查木材各个干燥阶段内应力的变化，判断何时进行调湿处理及其处理时间。调湿处理及其处理时间。 检验板的锯制按检验板的锯制按锯材干燥质量锯材干燥质量GB6491-1999GB6491-1999进行。进行。 试验板在材堆中的放置位置见下图试验板在材堆中的放置位置见下图 BB材堆宽度材堆宽度 h h材堆高度材堆高度 5.55.5干燥工艺干燥工艺5.5.15.5.1预热阶

40、段预热阶段木材进入干燥室以后，不能马上进行升温干燥，而要先对木材进行木材进入干燥室以后，不能马上进行升温干燥，而要先对木材进行高温高湿处理高温高湿处理, ,使木材里、外热透，在工艺上叫做预热处理。使木材里、外热透，在工艺上叫做预热处理。预热处理的目的预热处理的目的提高木材的温度，使木材沿厚度方向均匀热透；提高木材的温度，使木材沿厚度方向均匀热透；经过高温、高湿处理后，能溶解木材内部的某些物质，如树脂、经过高温、高湿处理后，能溶解木材内部的某些物质，如树脂、单宁、酸类等；单宁、酸类等；预热处理能促使木材内部水分均匀分布，平衡全部干燥板材间的预热处理能促使木材内部水分均匀分布，平衡全部干燥板材间的

41、W W差异，创造好的干燥条件；差异，创造好的干燥条件；经预热处理后，可提高木材的可塑性，防止开裂和变形。经预热处理后，可提高木材的可塑性，防止开裂和变形。 5.5.25.5.2干燥阶段干燥阶段 5.5.2.15.5.2.1中间处理中间处理 锯材在窑干过程的前期会产生表面张应力，严重时会引起表裂，锯材在窑干过程的前期会产生表面张应力，严重时会引起表裂，而中、后期会出现表面硬化，严重时会造成内裂。中间处理就是通过高而中、后期会出现表面硬化，严重时会造成内裂。中间处理就是通过高温高湿处理，促其表层吸湿，调整表层和内层水分分布，削弱含水率梯温高湿处理，促其表层吸湿，调整表层和内层水分分布，削弱含水率梯

42、度，使已经存在的应力趋于缓和度，使已经存在的应力趋于缓和。实践证明：经中间处理后再转入干燥。实践证明：经中间处理后再转入干燥时，在一定的时间内，干燥速率明显加快而不会引起木材的损伤。时，在一定的时间内，干燥速率明显加快而不会引起木材的损伤。 中间处理的介质状态，要和木材当时的含水率适应。中间处理的介质状态，要和木材当时的含水率适应。 干球温度比当时干燥阶段的温度高干球温度比当时干燥阶段的温度高8 81010，但干球温度最高不超，但干球温度最高不超过过100100。 湿度按窑内介质的平衡含水率比当时阶段基准的平衡含水率规定值湿度按窑内介质的平衡含水率比当时阶段基准的平衡含水率规定值高高5 56

43、6来确定，或近似地控制干、湿球温度差为来确定，或近似地控制干、湿球温度差为2 233。 5.5.2.25.5.2.2平衡处理平衡处理 平衡处理目的是平衡处理目的是为了提高整个材堆的干燥均匀度和沿厚度上含水率分布为了提高整个材堆的干燥均匀度和沿厚度上含水率分布的均匀度。的均匀度。 平衡处理的介质状态，温度可以比基准最后阶段高平衡处理的介质状态，温度可以比基准最后阶段高5 588，但干球温度，但干球温度最高不超过最高不超过100100。对于硬阔叶树材中、厚板，如对干燥质量要求较高时，。对于硬阔叶树材中、厚板，如对干燥质量要求较高时，处理温度最好不要超过基准最后阶段的温度。处理温度最好不要超过基准最

44、后阶段的温度。 平衡处理的介质湿度，按介质平衡含水率值比锯材终含水率低平衡处理的介质湿度，按介质平衡含水率值比锯材终含水率低2 2来决来决定。例如，当要求锯材干燥到终含水率定。例如，当要求锯材干燥到终含水率1010，那么，平衡处理的介质平衡含，那么，平衡处理的介质平衡含水率应为水率应为8 8。 平衡处理维持的时间与初含水率状况的不均匀程度、干燥窑的干燥均匀性、含水平衡处理维持的时间与初含水率状况的不均匀程度、干燥窑的干燥均匀性、含水率检验板在材堆中的位置，以及树种、厚度和干燥质量要求等诸多因素有关，不能硬率检验板在材堆中的位置，以及树种、厚度和干燥质量要求等诸多因素有关，不能硬性规定。应以含水

45、率最高的样板和窑内干燥速度较慢部位的含水率及锯材沿厚度上的性规定。应以含水率最高的样板和窑内干燥速度较慢部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围内为准。若不能对这些部位和样含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围内为准。若不能对这些部位和样板进行检测，可凭经验，按每板进行检测，可凭经验，按每1cm1cm厚度维持厚度维持2 26h6h估计，并在窑干结束后进行检验，以估计，并在窑干结束后进行检验，以便总结和修正便总结和修正。 对于针叶材和软阔叶材薄板，或次要用途的锯材干燥，可不进行对于针叶材和软阔叶材薄板，或次要用途的锯材干燥，可不进行平衡处理。平衡处理。

46、5.5.2.35.5.2.3终了处理终了处理 锯材干燥到所要求的终含水率并经过平衡处理之后，无论沿横断锯材干燥到所要求的终含水率并经过平衡处理之后，无论沿横断面（厚度方向）的含水率分布是否均匀，其内部都会有不同程度的残余面（厚度方向）的含水率分布是否均匀，其内部都会有不同程度的残余干燥应力存在。为了消除这种应力所进行的调湿处理叫做终了处理。干燥应力存在。为了消除这种应力所进行的调湿处理叫做终了处理。 终了处理的介质状态：温度比基准最后阶段高终了处理的介质状态：温度比基准最后阶段高5 588，或保持平，或保持平衡处理时的温度，湿度按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高衡处理时的温度，湿度按介质状

47、态的平衡含水率比锯材终含水率高4 4来决定。例如，当要求锯材终含水率为来决定。例如，当要求锯材终含水率为1010时，终了处理介质的平衡含时，终了处理介质的平衡含水率应为水率应为1414。 6.16.1除湿干燥方法除湿干燥方法6.1.16.1.1除湿干燥的基本原理除湿干燥的基本原理 左图为单热源除湿干燥机：左图为单热源除湿干燥机：1.1.压缩机压缩机 2.2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.3.膨胀阀膨胀阀 4.4.冷凝器冷凝器 5.5.湿空气湿空气 6.6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气 7.7.送干燥室的热风送干燥室的热风 8.8.电加热器电加热器 9.9.干燥室风机干燥室风机 10.10.材堆材堆

48、 右图为双热源除湿干燥机：右图为双热源除湿干燥机：1.1.压缩机压缩机 2.2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.3.膨胀阀膨胀阀 4.4.冷凝器冷凝器 5.5.湿空气湿空气 6.6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气 7.7.送干燥室的热风送干燥室的热风 8.8.热泵蒸发器热泵蒸发器 9.9.外界环境空气外界环境空气 10.10.排出的冷空排出的冷空气气11.11.单向阀单向阀 除湿干燥与传统干燥方法的原理基本相同，所不同的是传统干燥方除湿干燥与传统干燥方法的原理基本相同，所不同的是传统干燥方法是通过换气的方式排除从木材中蒸发了来的水蒸汽；而除湿干燥则是法是通过换气的方式排除从木材中蒸发了来的水蒸汽；而除

49、湿干燥则是通过专用设备除湿器冷凝的方法，排除从木材中蒸发出来的水蒸汽，即通过专用设备除湿器冷凝的方法，排除从木材中蒸发出来的水蒸汽，即湿空气是在封闭系统内作湿空气是在封闭系统内作“冷凝冷凝加热加热干燥干燥”往复循环。除湿干燥能往复循环。除湿干燥能够回收水蒸汽的汽化潜热，从理论上没有热量的损失，是一种节能的干够回收水蒸汽的汽化潜热，从理论上没有热量的损失，是一种节能的干燥方法。燥方法。 6.26.2高频干燥和微波干燥高频干燥和微波干燥 6.2.16.2.1高频与微波干燥的基本原理和特点高频与微波干燥的基本原理和特点 高频电磁波一般指波长高频电磁波一般指波长1000m1000m7.5m7.5m、频

50、率、频率0.3MHz0.3MHz40MHz40MHz的电磁波；的电磁波； 微波是指波长微波是指波长1m1mlmmlmm、频率、频率 300MHz300MHz300GH300GHZ Z的电磁波。的电磁波。 高频干燥和微波干燥都是把湿木材作为电介质，置于高频或微波电磁高频干燥和微波干燥都是把湿木材作为电介质，置于高频或微波电磁场中，在电磁场的作用下，引起木材中水分子的极化，由于电磁场的频繁场中，在电磁场的作用下，引起木材中水分子的极化，由于电磁场的频繁交变，使被极化了水分子高速频繁地转动，水分子之间发生摩擦而产生热交变，使被极化了水分子高速频繁地转动，水分子之间发生摩擦而产生热量，从而加热和干燥木材。量，从而加热和干燥木材。 由于微波的频率远高于高频电磁波的频率，故对木材加热和干燥的速度也快由于微波的频率远高于高频电磁波的频率，故对木材加热和干燥的速度也快得多。因此，木材的高频干燥已逐渐被微波干燥所代替。但电磁波对物料的穿透得多。因此，木材的高频干燥已逐渐被微波干燥所代替。但电磁波对物料的穿透深度与频率成反比，频率越高，穿透深度越浅。所以高频电磁波对木材的穿透深深度与频率成反比，频率越高，穿透深度越浅。所以高频电磁波对木材的穿透深度比微波大，适宜于干燥大断面的方材。度比微波大，适宜于干燥大断面的