其它木材干燥方法

1、第五章第五章 其他木材干燥方法其他木材干燥方法5.2真空干燥真空干燥5.3高频与微波干燥高频与微波干燥5.4太阳能干燥太阳能干燥5.5木材高温干燥木材高温干燥5.1除湿干燥除湿干燥5.6联合干燥联合干燥 除湿干燥与传统干燥方法的原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；而除湿干燥中蒸发了来的水蒸汽；而除湿干燥则是通过专用设备除湿器冷凝的方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汽，即湿空气是在

2、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。除湿干燥能够回收水蒸汽的汽化除湿干燥能够回收水蒸汽的汽化潜潜热热，从理论上没有热量的损失，是，从理论上没有热量的损失，是一种节能的干燥方法。一种节能的干燥方法。5.1除湿干燥除湿干燥5.1.1除湿干燥的基本原理除湿干燥的基本原理 （A）单热源除湿机）单热源除湿机1.压缩机压缩机 2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.膨胀阀膨胀阀4.冷凝器冷凝器 5.通过蒸发器的湿空气通过蒸发器的湿空气6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气 7.助电加热器助电加热器8.除湿机风机除湿机风机 9.除湿机送干燥室热风除湿机送干燥室热风10.干燥室风机干燥室风机 11.辅

3、助排风扇辅助排风扇 12.材堆材堆（B）双热源除湿机）双热源除湿机1.压缩机压缩机 2.除湿蒸发器除湿蒸发器 3.膨胀阀膨胀阀4.冷凝器冷凝器 5.湿空气湿空气 6.脱湿后的干空气脱湿后的干空气7.送干燥室热送干燥室热风风 8.热泵蒸发器热泵蒸发器 9.外界空气外界空气 10.排出冷空气排出冷空气 11.单向阀单向阀 除湿干燥机工作原理除湿干燥机工作原理 除湿干燥又可称为热泵干燥，它是借用水泵将除湿干燥又可称为热泵干燥，它是借用水泵将水从低水位聚至高水位的含义。热泵依靠制冷工质水从低水位聚至高水位的含义。热泵依靠制冷工质在低温下吸热，经压缩机在高温下放出热量，空气在低温下吸热，经压缩机在高温下

4、放出热量，空气经热泵提高了空气的温度，即提高的热能的品质。经热泵提高了空气的温度，即提高的热能的品质。图图6-10为热泵工作的示意图，假设热泵从低温空气为热泵工作的示意图，假设热泵从低温空气中吸收了中吸收了3kW的热能，热泵压缩机耗的热能，热泵压缩机耗1kW的热能，的热能，就可向干燥室（或取暖空间）供应含就可向干燥室（或取暖空间）供应含4kW热能的高热能的高温空气。温空气。 热泵工作原理图热泵工作原理图5.1.2除湿机的分类除湿机的分类 单机干燥能力的大小：大型单机干燥能力的大小：大型(80m3)、中型、中型(30-60m3)和和小型小型(20m3)。目前我国的除湿机都属于中小型，单机。目前我

5、国的除湿机都属于中小型，单机干燥能力一般都小于干燥能力一般都小于60m3材。材。工作循环和功能：单热源与双热源两大类。工作循环和功能：单热源与双热源两大类。 除湿干燥机制冷系统外部的空气循环方法：除湿干燥机制冷系统外部的空气循环方法： 封闭式循环和半开式循环两大类。封闭式循环和半开式循环两大类。 (a)、(b)所示为空气的封闭式循环所示为空气的封闭式循环 （c）所示为空气的半开式循环）所示为空气的半开式循环 除湿干燥机两种空气循环除湿干燥机两种空气循环1.压缩机压缩机 2.蒸发器蒸发器 3.膨胀阀膨胀阀 4.冷凝器冷凝器 5.湿空气湿空气6.脱湿空气脱湿空气7.二次风二次风 8.热风热风 9.

6、材堆材堆 10.干燥室干燥室 11.空空气阀气阀 12.排气扇排气扇 13.进气扇进气扇(a) (b) (c)二次风来自外界的空气除湿机放在干燥室外除湿机放在干燥室内5.1.3制冷剂制冷剂 制冷剂是除湿机内部制冷循环的工作物质，它的性能直制冷剂是除湿机内部制冷循环的工作物质，它的性能直接影响到它的技术经济性与环保性能接影响到它的技术经济性与环保性能。制冷剂的种类很多，。制冷剂的种类很多，除湿机制冷剂的选择应注意以下几点：除湿机制冷剂的选择应注意以下几点： 除湿机工作的蒸发温度范围内，蒸发压力大于大气层；除湿机工作的蒸发温度范围内，蒸发压力大于大气层；除湿机长期工作的冷凝温度范围内，冷凝压力不要

7、太高，除湿机长期工作的冷凝温度范围内，冷凝压力不要太高，一般不超过一般不超过2.0Mpa为宜；为宜；制冷剂的单位容积制冷量制冷剂的单位容积制冷量qv要尽量大一些；要尽量大一些；使用安全对环境和人体无害；使用安全对环境和人体无害；制冷剂价格便宜，容易购买。制冷剂价格便宜，容易购买。除湿机常用的制冷剂及性能见书表除湿机常用的制冷剂及性能见书表6-5。5.1.4除湿干燥的评价指标除湿干燥的评价指标 除湿干燥虽然是一种节能的干燥技术，但同一台除除湿干燥虽然是一种节能的干燥技术，但同一台除湿干燥机由于运行使用条件和操作水平不同，能耗差别湿干燥机由于运行使用条件和操作水平不同，能耗差别也是很大的。评价除湿

8、干燥机在不同工况下的性能，常也是很大的。评价除湿干燥机在不同工况下的性能，常用用供热系数供热系数COP（Coefficient of Performance）和）和除湿除湿比能耗比能耗SPC（Speciefic Power Consumption），木材除），木材除湿干燥生产中用除湿比能耗湿干燥生产中用除湿比能耗SPC更多些。更多些。 a）供热系数）供热系数COP COPT1/(T1-T2)=Q1/W (6-1) 其中：其中：Q1=Q2+W 式中：式中：除湿机的总效率，一般在除湿机的总效率，一般在0.45-0.75； Q1除湿机的实际供热量，除湿机的实际供热量，kW Q2制冷工质从低温热源吸收

9、的热量，制冷工质从低温热源吸收的热量，kW T1制冷工质的冷凝温度，制冷工质的冷凝温度，K T2制冷工质的蒸发温度，制冷工质的蒸发温度，K W压缩机的功耗（如果是机组的压缩机的功耗（如果是机组的COP值，值，W还还包括除湿机的风机功率），包括除湿机的风机功率），kW 当当T1一定时，一定时，T2越高，则越高，则COP值越高，说明在功值越高，说明在功耗相同的情况下，除湿机能向空气提供更多的能量。耗相同的情况下，除湿机能向空气提供更多的能量。 b)除湿比能耗除湿比能耗SPC 除湿比能耗除湿比能耗俗称脱水能耗比。俗称脱水能耗比。 SPC=某工况下压缩机消耗的功率（某工况下压缩机消耗的功率（kWh/K

10、gK） 相同的时间内木材的脱水量相同的时间内木材的脱水量 除湿干燥的比能耗除湿干燥的比能耗SPC值，不仅与除湿机的运值，不仅与除湿机的运行工况有关，而且还与木材的含水率及干燥室的运行工况有关，而且还与木材的含水率及干燥室的运行工况等因素有关。行工况等因素有关。SPC与与COP值等正相关，但二值等正相关，但二者没有函数关系。者没有函数关系。5.1.5除湿干燥设备组成除湿干燥设备组成 除湿机由除湿机由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构及压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构及辅助设备辅助设备（如（如过滤器、干燥器、储液器及高低压控制过滤器、干燥器、储液器及高低压控制器）组成。器）组成。1 2 3 4 5

11、6 图图6-13 除湿机主要部件布置除湿机主要部件布置1.压缩机压缩机 2.接水盘接水盘3.排水管排水管 4.蒸发器蒸发器5.冷凝器冷凝器 6.风机风机储液器储液器高低压力控制器高低压力控制器 5.1.6除湿干燥工艺除湿干燥工艺 5.1.6.1除湿干燥工艺基准除湿干燥工艺基准 从调节不同材种及同一材种不同干燥阶段的温度、从调节不同材种及同一材种不同干燥阶段的温度、相对湿度（或平衡含水率）等干燥参数的原则来看，相对湿度（或平衡含水率）等干燥参数的原则来看，除除湿干燥与常规干燥的规律相同。二者的主要区别在于：湿干燥与常规干燥的规律相同。二者的主要区别在于： 除湿干燥大多属于中、低温干燥，干燥室温度

12、一般小于除湿干燥大多属于中、低温干燥，干燥室温度一般小于或接近或接近60； 多数单纯的除湿干燥室没有增湿设备，故没有中间处理多数单纯的除湿干燥室没有增湿设备，故没有中间处理和平衡处理。由于除湿干燥速度慢，一般不易出现开裂、和平衡处理。由于除湿干燥速度慢，一般不易出现开裂、变形等干燥质量问题；变形等干燥质量问题； 除湿干燥室若没有蒸汽加热管和喷蒸管，预热阶段很难除湿干燥室若没有蒸汽加热管和喷蒸管，预热阶段很难热透。而且如果没有加湿设备，预热阶段实际是预干。热透。而且如果没有加湿设备，预热阶段实际是预干。5.1.6.2使用除湿干燥工艺基准的注意事项使用除湿干燥工艺基准的注意事项 由于材种、板厚及除

13、湿机工作状况等条件的不同，在实由于材种、板厚及除湿机工作状况等条件的不同，在实际干燥过程中，可适当际干燥过程中，可适当调整干燥温度、相对湿度调整干燥温度、相对湿度等干燥等干燥参数。参数。 待干的湿材装入干燥室后，首先要进行待干的湿材装入干燥室后，首先要进行预热处理预热处理，待木，待木材温度内外趋于一致时，才能按干燥基准的参数运行，材温度内外趋于一致时，才能按干燥基准的参数运行，进入干燥阶段。干燥终了时要停止加热和除湿机工作，进入干燥阶段。干燥终了时要停止加热和除湿机工作，待室温接近大气温度时，方可开启干燥室大门，准备出待室温接近大气温度时，方可开启干燥室大门，准备出材。材。 干燥特别难干材及干

14、燥特别难干材及4cm厚以上的中等难干材时，当木材厚以上的中等难干材时，当木材处于纤维饱和点附近和接近干燥终了时，要做处于纤维饱和点附近和接近干燥终了时，要做调质处理调质处理，以减少干燥应力，防止干燥缺陷。以减少干燥应力，防止干燥缺陷。 干燥室温度达干燥室温度达70以上的高温除湿干燥，建议要加增湿以上的高温除湿干燥，建议要加增湿设备，在干燥过程中进行设备，在干燥过程中进行中间预热处理、平衡处理和终中间预热处理、平衡处理和终了处理了处理。 5.2真空干燥真空干燥 5.2.1真空干燥的原理真空干燥的原理 原理：一个大气压下水的沸点为原理：一个大气压下水的沸点为100，当压力小于一个大气，当压力小于一

15、个大气压时，水的沸点则小于压时，水的沸点则小于100。此外，在空气温度、湿度保持不变。此外，在空气温度、湿度保持不变的情况下，木材内部水分移动的速度随着空气压力的减小而急剧增的情况下，木材内部水分移动的速度随着空气压力的减小而急剧增大，据测定当温度为大，据测定当温度为40，在压力为，在压力为0.008MPa(60mmHg)时，木材时，木材内的水分移动速度大约是压力为内的水分移动速度大约是压力为0.1MPa (760mmHg)时的时的5倍。根据倍。根据上述原理，将木材置于密闭的干燥容器内，一方面提高木材的温度上述原理，将木材置于密闭的干燥容器内，一方面提高木材的温度，另一方面降低容器内的压力，使

16、木材中水分在比较低的温度下就，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。开始汽化与蒸发。o 在木材干燥过程中，木材中在木材干燥过程中，木材中水分移动水分移动包含两个方面：包含两个方面：表层表层水分的蒸发和内部水分向表层的移动。在通常情况下，木材表层水分的蒸发和内部水分向表层的移动。在通常情况下，木材表层水分的蒸发速度比木材内部水分移动的速度快得多水分的蒸发速度比木材内部水分移动的速度快得多。所以要加快所以要加快干燥速度，关键是要提高木材内部水分的移动速度干燥速度，关键是要提高木材内部水分的移动速度。在影响木材。在影响木材内部水分移动速度的诸因子中，周围空气压力的影

17、响最为显著，内部水分移动速度的诸因子中，周围空气压力的影响最为显著，在空气温度、湿度保持不变的情况下，在空气温度、湿度保持不变的情况下，木材内部水分移动的速度木材内部水分移动的速度随着空气压力的减小而急剧增大随着空气压力的减小而急剧增大。因此，在真空作用下，木材可。因此，在真空作用下，木材可采用较低的加热温度，获得快速干燥的效果。此外，在真空条件采用较低的加热温度，获得快速干燥的效果。此外，在真空条件下，水的沸点也降低。因此，在真空条件下木材表面水分蒸发速下，水的沸点也降低。因此，在真空条件下木材表面水分蒸发速度加快，木材表面和内部的含水率梯度增大。木材表面水分剧烈度加快，木材表面和内部的含水

18、率梯度增大。木材表面水分剧烈蒸发的同时，要吸收大量的汽化潜热，引起木材表面的冷却，使蒸发的同时，要吸收大量的汽化潜热，引起木材表面的冷却，使得木材表面与内部的温度剃度加大。这些因素加速了木材内部水得木材表面与内部的温度剃度加大。这些因素加速了木材内部水分向表面的移动。分向表面的移动。空气压力与木材水分移动的关系空气压力与木材水分移动的关系真空度，MPa水沸点温度，0.199.20.0893. 10.0685.40.0580.90.0475.80.0369.00.0260.20.0145.5 水沸点与真空下的绝对压力水沸点与真空下的绝对压力5.2.2真空条件下木材的加热方式真空条件下木材的加热方

19、式o 木材干燥时需要消耗一定的热量，以破坏水分子和木木材干燥时需要消耗一定的热量，以破坏水分子和木材分子的结合以及蒸发木材中的水分。所以木材人工干燥材分子的结合以及蒸发木材中的水分。所以木材人工干燥时必须加热。时必须加热。在真空条件下在真空条件下，由于干燥装置内空气稀薄，由于干燥装置内空气稀薄，如仍用传统的对流加热的方法加热木材，加热效果很差。如仍用传统的对流加热的方法加热木材，加热效果很差。通常通常采用以下三种方式加热木材采用以下三种方式加热木材： 将木材放在两块热板之间，用将木材放在两块热板之间，用接触传导接触传导的方法加热木材；的方法加热木材； 将木材置于高频或微波电场中，用将木材置于高

20、频或微波电场中，用辐射加热辐射加热的方法加热木的方法加热木材。材。 这两种加热方式加热效果不受真空度影响，可在连续真空这两种加热方式加热效果不受真空度影响，可在连续真空的条件下加热干燥木材；的条件下加热干燥木材； 木材在常压条件下采用木材在常压条件下采用对流加热对流加热的方法加热到一定温度后，的方法加热到一定温度后，再真空脱水，常压加热与真空脱水交替进行。又称间歇真再真空脱水，常压加热与真空脱水交替进行。又称间歇真空干燥。空干燥。5.2.3真空干燥设备真空干燥设备1.1.真空干燥筒真空干燥筒 2.2.喷蒸管喷蒸管 3.3.加热器加热器 4.4.材车材车 5.5.风机风机 6.6.冷凝器冷凝器

21、7.7.汽水分离装置汽水分离装置 8.8.真空泵真空泵真空干燥系统结构示意图真空干燥系统结构示意图 木材真空干燥设备主要由干燥筒、真空泵、加热系木材真空干燥设备主要由干燥筒、真空泵、加热系统、控制系统组成。统、控制系统组成。5.2.4真空干燥工艺真空干燥工艺 按不同的加热方式，木材真空干燥工艺可分为对流加热间歇真空干按不同的加热方式，木材真空干燥工艺可分为对流加热间歇真空干燥、热板加热连续真空干燥和高频加热真空干燥三种方式。燥、热板加热连续真空干燥和高频加热真空干燥三种方式。 对流加热间歇真空干燥工艺对流加热间歇真空干燥工艺 对流加热间歇真空干燥主要由常压加热和真空脱水交替进行的若对流加热间歇

22、真空干燥主要由常压加热和真空脱水交替进行的若干个循环过程组成。典型的干燥流程如下：干个循环过程组成。典型的干燥流程如下： 开始开始加热加热平衡平衡真空真空泄压泄压调湿调湿结束结束 循环循环 如从总体上把握，真空干燥也可分为预热、干燥、调湿处理三个如从总体上把握，真空干燥也可分为预热、干燥、调湿处理三个阶段。阶段。热板加热连续真空干燥工艺热板加热连续真空干燥工艺 工艺过程分预热、干燥和调湿处理三个阶段。工艺过程分预热、干燥和调湿处理三个阶段。 预热通常在常压下进行，预热温度比基准中的初始温度低预热通常在常压下进行，预热温度比基准中的初始温度低5左左右。干燥木材预热到预定温度后，启动真空泵即转入干

23、燥阶段。右。干燥木材预热到预定温度后，启动真空泵即转入干燥阶段。干燥阶段真空度范围在干燥阶段真空度范围在0.080.093MPa之间。在干燥过程中，之间。在干燥过程中，依木材的树种、厚度和含水率阶段不同，采用不同的干燥温度依木材的树种、厚度和含水率阶段不同，采用不同的干燥温度（一般指流入加热板的热水温度）。木材达到终含水率要求后，（一般指流入加热板的热水温度）。木材达到终含水率要求后，即关闭真空泵，停止加热。即关闭真空泵，停止加热。高频加热真空干燥工艺高频加热真空干燥工艺 干燥过程可分为预热和干燥两部干燥过程可分为预热和干燥两部分，通常不需要作调湿处理。分，通常不需要作调湿处理。 先启动高频发

24、生器，将木材加热先启动高频发生器，将木材加热到到80809090，即可启动真空泵，使室，即可启动真空泵，使室内真空度保持在内真空度保持在0.010.010.02MPa0.02MPa之间。之间。在干燥过程中主要控制木材中心温度在干燥过程中主要控制木材中心温度变化，木材温度达到预定值即切断高变化，木材温度达到预定值即切断高频输出，防止木材温升过高而开裂。频输出，防止木材温升过高而开裂。5.2.5真空干燥的应用真空干燥的应用 近年来由于对流加热连续真空干燥工艺和节能技术的引入，使真近年来由于对流加热连续真空干燥工艺和节能技术的引入，使真空干燥的应用范围越来越广泛。空干燥的应用范围越来越广泛。 木材真

25、空干燥设备结构比较复杂，装材量一般不大，按装材量计木材真空干燥设备结构比较复杂，装材量一般不大，按装材量计算其投资成本较高。然而，由于木材真空干燥周期仅为常规窑干法的算其投资成本较高。然而，由于木材真空干燥周期仅为常规窑干法的1/31/5，如果按每万元投资获得的年干燥量计算，其投资成本与常，如果按每万元投资获得的年干燥量计算，其投资成本与常规窑干设备相仿。由于真空干燥周期短，灵活性好，综合起来考虑，规窑干设备相仿。由于真空干燥周期短，灵活性好，综合起来考虑，一些产品规格品种多，阔叶树材用量大的行业，如家具、工艺制品等，一些产品规格品种多，阔叶树材用量大的行业，如家具、工艺制品等，采用真空干燥将

26、会取得明显的经济效益和社会效益。采用真空干燥将会取得明显的经济效益和社会效益。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设备及干燥过程的控制较为复杂；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。 5.3高频与微波干燥高频与微波干燥 高频电磁波一般是指波长为高频电磁波一般是指波长为7.5m1000m，频率介，频率介于于0.3MHz40MHz间的电磁波；而微波是指波长为间的电磁波；而微波是指波长为1mm1000mm，频率介于，频率介于3102MHz到到3105

27、MHz的电磁波。在我国，常用微波加热设备的电磁波。在我国，常用微波加热设备的工作频率为的工作频率为915MHz和和2450MHz。研究表明：对于易干、中等及难干的常用树种和不同规研究表明：对于易干、中等及难干的常用树种和不同规格的木材，在满足质量要求的前提下，微波干燥与常规格的木材，在满足质量要求的前提下，微波干燥与常规蒸汽干燥相比，可以缩短干燥时间几十倍。蒸汽干燥相比，可以缩短干燥时间几十倍。 5.3.1高频与微波干燥的原理高频与微波干燥的原理 高频干燥和微波干燥都是把湿木材作为电介质，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，引起置于高频或微波电磁

28、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。而产生热量，从而加热和干燥木材。 但是但是电磁波对物料的穿透深度与频率成反比，频率越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度比高，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微波大，适宜于干燥大断面的方材。 由于微波的频率远高于高频电磁波的频率，故对木材由于微波的频率远高于

29、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。渐被微波干燥所代替。5.3.2木材的高频干燥木材的高频干燥o 为了大幅度地节省电能，生产上采用高频干燥和对为了大幅度地节省电能，生产上采用高频干燥和对流干燥相结合的联合干燥法流干燥相结合的联合干燥法。联合干燥时，全部保留原。联合干燥时，全部保留原有的对流加热室的热力和通风设备。有的对流加热室的热力和通风设备。o 高频干燥时，木材堆垛要注意同一层木材之间不高频干燥时，木材堆垛要注意同一层木材之间不应留有空格应留有空格；在电极板垂直排列时，更应遵守这一要

30、求，；在电极板垂直排列时，更应遵守这一要求，以免隔条着火。以免隔条着火。含水率不一致的木材不应堆放在同一组含水率不一致的木材不应堆放在同一组电极之间电极之间。5.3.3木材的微波干燥木材的微波干燥5.5.3.1微波干燥的设备微波干燥的设备 微波干燥设备主要由微波发生器、微波加热器、以及传动微波干燥设备主要由微波发生器、微波加热器、以及传动系统、通风排湿系统、控制和测量系统等几部分组成。系统、通风排湿系统、控制和测量系统等几部分组成。 具有谐振腔加热器的微波干燥系统具有谐振腔加热器的微波干燥系统 1.微波源微波源 2.波导波导 3.传动装置传动装置 4.漏场抑制器漏场抑制器 5.谐振腔谐振腔 6

31、.排湿管排湿管 7.中间过渡托滚中间过渡托滚 8.传送带传送带5.3.4高频和微波干燥的应用1、耗电量大，干燥成本高；、耗电量大，干燥成本高；2、设备复杂，投资较高，设备折旧费高，需要专门的防护；、设备复杂，投资较高，设备折旧费高，需要专门的防护；3、在流水线上干燥时，木材的变形难控制。、在流水线上干燥时，木材的变形难控制。从干燥工艺的观点看来，高频和微波干燥有先进之处：从干燥工艺的观点看来，高频和微波干燥有先进之处：1、它们的干燥速度很快（比常规窑干法快数倍至数十倍）；、它们的干燥速度很快（比常规窑干法快数倍至数十倍）；2、干燥质量好（干燥的木料内应力和开裂的危险性小，能保、干燥质量好（干燥

32、的木料内应力和开裂的危险性小，能保持木材的天然颜色）；持木材的天然颜色）；3、便于实现自动化流水作业。、便于实现自动化流水作业。缺点：缺点： 因此，高频干燥在国内少数工厂使用了一段时期后，因此，高频干燥在国内少数工厂使用了一段时期后，已不再使用。现在只将已不再使用。现在只将高频加热用于木材的胶合和封边高频加热用于木材的胶合和封边。微波干燥也只在少数企业中小规模的应用微波干燥也只在少数企业中小规模的应用。 然而，在一定条件下，高频和微波干燥是可行的。然而，在一定条件下，高频和微波干燥是可行的。如如干燥大断面的带髓心的方材时，其它方法很难解决，干燥大断面的带髓心的方材时，其它方法很难解决，可用高频

33、电磁波与湿热空气相结合的联合干燥法可用高频电磁波与湿热空气相结合的联合干燥法。干燥干燥贵重树种的高档用材贵重树种的高档用材，如工艺雕刻用材、高级乐器用材，如工艺雕刻用材、高级乐器用材等，等，可用气干或对流热空气或真空与微波相结合的干燥可用气干或对流热空气或真空与微波相结合的干燥方法方法。5.4太阳能干燥太阳能干燥o 木材干燥是木材加工过程中能耗最大的工序，约占加工木材干燥是木材加工过程中能耗最大的工序，约占加工总能耗的总能耗的4070。因此联合国粮农组织第。因此联合国粮农组织第17届年届年会上提出：会上提出：“今后今后20年木材干燥的变化或许是干燥所需年木材干燥的变化或许是干燥所需的能源，而不

34、是干燥方法本身。的能源，而不是干燥方法本身。” 太阳光的辐射波长在太阳光的辐射波长在0.23微米（微米（m），属于短波），属于短波辐射，它能穿过玻璃、塑料薄膜等透明材料。当太阳能射辐射，它能穿过玻璃、塑料薄膜等透明材料。当太阳能射线被干燥室的吸热板、物料或空气吸收后转换为热能，发线被干燥室的吸热板、物料或空气吸收后转换为热能，发出波长为出波长为330微米（微米（m）的远红外线，而玻璃、塑料薄）的远红外线，而玻璃、塑料薄膜等透明材料则基本上不让膜等透明材料则基本上不让3微米（微米（m）以上的辐射线透）以上的辐射线透过。这些透明材料让光线只进不出的的性能，使干燥室获过。这些透明材料让光线只进不出的

35、的性能，使干燥室获得了干燥物料的热能，产生了得了干燥物料的热能，产生了“温室效应温室效应”。5.4.1太阳能干燥的优缺点 此法最大特点就是节省能源。此法最大特点就是节省能源。 影响太阳能推广应用的主要影响太阳能推广应用的主要原因有：原因有： 1、太阳能能源密度低、不、太阳能能源密度低、不连续、不稳定；连续、不稳定； 2、干燥室温度低、波动大、干燥室温度低、波动大、干燥周期长；干燥周期长； 3、简易太阳能干燥容量小，、简易太阳能干燥容量小，而大、中型的投资大、占而大、中型的投资大、占地面积大。地面积大。5.4.2太阳能木材干燥室的类型太阳能木材干燥室的类型o太阳能木材干燥室一般可分为太阳能木材干

36、燥室一般可分为温室型和集热器型温室型和集热器型两大类，实际应两大类，实际应用中还有两者结合的半温室型或整体式太阳能干燥室。用中还有两者结合的半温室型或整体式太阳能干燥室。 5.4.2.1温室型太阳能干燥室温室型太阳能干燥室 图图6-41 温室型太阳能干燥室温室型太阳能干燥室1.太阳光 2.玻璃3.排气口 4.干燥室 5.墙体6.黑色涂层 7.进气口图图6-42 温室型太阳能干温室型太阳能干燥室外观燥室外观5.4.2.25.4.2.2集热器型太阳能干燥室集热器型太阳能干燥室 这类干燥室是利用太阳能空气集热器把空气加热到预定温度后，这类干燥室是利用太阳能空气集热器把空气加热到预定温度后，通入干燥室

37、进行干燥作业的。从操作系统来看，通入干燥室进行干燥作业的。从操作系统来看，此类型太阳能干燥此类型太阳能干燥室可以比较好地与常规能源干燥装置相结合室可以比较好地与常规能源干燥装置相结合，用太阳能全部或部分用太阳能全部或部分地代替常规能源地代替常规能源。且集热器布置灵活，干燥室容量较大。但集热器。且集热器布置灵活，干燥室容量较大。但集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些。集热器放置的倾角（包括温型比温室型投资大，干燥成本高一些。集热器放置的倾角（包括温室型南面的倾角）与所处的纬度有关，室型南面的倾角）与所处的纬度有关，一般情况下集热器倾角可取一般情况下集热器倾角可取当地的纬度当地的纬度。 图图6-

38、44 集热型太阳能集热型太阳能干燥室照片干燥室照片图图6-43 集热器型太阳能干燥室原理集热器型太阳能干燥室原理1.阳光 2.吸热板 3.集热器 4.热风管5.干燥室 6.干燥室风机 7.材堆 8.回风管9、11、12.风阀 10.排湿气13.进新鲜空气 14.集热器风机5.4.2.3半温室型（整体式）太阳能干燥室半温室型（整体式）太阳能干燥室图图6-45 半温室型太阳能干燥室半温室型太阳能干燥室 这类干燥室是将温室与集热器结合为一体，又称整体式这类干燥室是将温室与集热器结合为一体，又称整体式或集热器温室组合型干燥室，如图或集热器温室组合型干燥室，如图6-45。这类干燥室造价。这类干燥室造价比

39、温室型高，但比集热器型低，其集热性能和保温性能都比比温室型高，但比集热器型低，其集热性能和保温性能都比温室型好。另外还有一种情况是在温室外另加一组太阳能集温室型好。另外还有一种情况是在温室外另加一组太阳能集热器，以增加干燥室供热，提高室温，加快木材干燥速度。热器，以增加干燥室供热，提高室温，加快木材干燥速度。5.4.3太阳能空气集热器太阳能空气集热器o 太阳能集热器是太阳能供热系统中的重要设备。它太阳能集热器是太阳能供热系统中的重要设备。它收集太阳能使之转换为热能，其转换效率的高低主要取收集太阳能使之转换为热能，其转换效率的高低主要取决于集热器的性能。目前决于集热器的性能。目前太阳能集热器有平

40、板型、真空太阳能集热器有平板型、真空管型和聚光型三类管型和聚光型三类。 平板型构造简单，加工容易，造价低，但热损失平板型构造简单，加工容易，造价低，但热损失大，热效率低。真空管型保温性能好，能提高集热温度大，热效率低。真空管型保温性能好，能提高集热温度和效率，但造价较高。聚光型一般用于太阳能动力装置，和效率，但造价较高。聚光型一般用于太阳能动力装置，系统复杂，造价很高。用于木材干燥的太阳能集热器一系统复杂，造价很高。用于木材干燥的太阳能集热器一般为平板型空气集热器。般为平板型空气集热器。 o 用于木材干燥的太阳能集热器一般为平板型空气集热器。用于木材干燥的太阳能集热器一般为平板型空气集热器。平

41、板型集热器也有好几种类型，常用的几种如图平板型集热器也有好几种类型，常用的几种如图6-46。平板型空气集热器由框架、玻璃盖板（或别的透明材平板型空气集热器由框架、玻璃盖板（或别的透明材料）、吸热板和保温材料组成。料）、吸热板和保温材料组成。图图6-46 平板型空气集热器的几种类型平板型空气集热器的几种类型A.吸热板为平板，空气可上、下流吸热板为平板，空气可上、下流 B. 吸热板为平板，空气在板下流吸热板为平板，空气在板下流 C.吸热板为吸热板为V型或波形型或波形 D.吸热板下带直肋吸热板下带直肋 E.吸热板上面加一层金属网吸热板上面加一层金属网5.4.3.1集热器面积的确定集热器面积的确定o由

42、于各地的纬度、海拔高度、气温、太阳能辐射强度等地理气候由于各地的纬度、海拔高度、气温、太阳能辐射强度等地理气候条件的不同，以及所干木材的材种与含水率的不同，干燥每条件的不同，以及所干木材的材种与含水率的不同，干燥每m3材材所需配的集热器面积也不同。纵观世界及我国各地所配的太阳能所需配的集热器面积也不同。纵观世界及我国各地所配的太阳能集热器面积，集热器面积，一般干每一般干每m3材配集热器材配集热器28m2之间之间。若所配集热器。若所配集热器面积偏小，投资少，但干燥室温度低，干燥周期长。若配的集热面积偏小，投资少，但干燥室温度低，干燥周期长。若配的集热器面积偏大，干燥室升温快，温度高一些，可缩短干

43、燥周期，但器面积偏大，干燥室升温快，温度高一些，可缩短干燥周期，但投资增大。具体到每一种情况所需配的投资增大。具体到每一种情况所需配的集热器面积，可通过式集热器面积，可通过式（6-5）计算确定）计算确定。o式中：式中：oAe太阳能集热器透光面积；太阳能集热器透光面积；QT木材干燥所需太阳能的供热量；木材干燥所需太阳能的供热量；(HRh)太阳能倾斜面上的辐射强度；太阳能倾斜面上的辐射强度；集热器玻璃盖板的投射集热器玻璃盖板的投射率；率；a集热器吸热板的吸收率；集热器吸热板的吸收率；集热器的瞬时热效率。集热器的瞬时热效率。 aHRQAhTe5.4.3.2影响平板型空气集热器性能的因素影响平板型空气

44、集热器性能的因素o 影响平板型空气集热器性能的因素主要是透光材料、吸影响平板型空气集热器性能的因素主要是透光材料、吸热板与吸收涂层、保温材料及集热器布置型式等。热板与吸收涂层、保温材料及集热器布置型式等。o （1）透光材料）透光材料 透光材料透光材料8有普通玻璃、钢化玻璃、透有普通玻璃、钢化玻璃、透明玻璃钢和新型的明玻璃钢和新型的PC阳光板等。阳光板等。目前应用最多的还是目前应用最多的还是价格低廉的普通玻璃价格低廉的普通玻璃。有些温室型干燥室用塑料薄膜作。有些温室型干燥室用塑料薄膜作透光材料。普通玻璃的优点是耐老化和透光率高，其缺透光材料。普通玻璃的优点是耐老化和透光率高，其缺点是易破损。按玻

45、璃含铁量的不同，普通玻璃又分为低点是易破损。按玻璃含铁量的不同，普通玻璃又分为低铁玻璃（含铁玻璃（含Fe2O3为为0.03）、常规平板玻璃（含）、常规平板玻璃（含Fe2O3为为0.12）和高铁玻璃（含）和高铁玻璃（含Fe2O3为为0.48）。）。玻璃的厚度和含铁量对它的透光率影响很大。玻璃厚度玻璃的厚度和含铁量对它的透光率影响很大。玻璃厚度越薄，透光率越高，但强度降低。玻璃的氧化铁含量越越薄，透光率越高，但强度降低。玻璃的氧化铁含量越低，透光率越高。低，透光率越高。 影响平板型空气集热器性能的因素影响平板型空气集热器性能的因素 （2）吸热板及涂层）吸热板及涂层 吸热板是集热器中将太阳能转换为热

46、能的关键部件，吸热板是集热器中将太阳能转换为热能的关键部件，它对集热器性能起重要作用。我国常用的吸热板有钢板、它对集热器性能起重要作用。我国常用的吸热板有钢板、铝板、镀锌铁皮等。铝板、镀锌铁皮等。吸热板表面（朝太阳一面）要涂增吸热板表面（朝太阳一面）要涂增强吸收太阳能的涂层，而且最好是选择性涂层。吸热板强吸收太阳能的涂层，而且最好是选择性涂层。吸热板的背面及四周要涂防锈漆。的背面及四周要涂防锈漆。选择性涂层的作用是使吸热选择性涂层的作用是使吸热板对太阳射线的吸收率很高而本身的辐射率却很低。普板对太阳射线的吸收率很高而本身的辐射率却很低。普通的黑色涂料由黑板漆或沥青漆加碳黑配制而成，不是通的黑色

47、涂料由黑板漆或沥青漆加碳黑配制而成，不是选择性涂料，因为这类涂料价格低，一般温室型太阳能选择性涂料，因为这类涂料价格低，一般温室型太阳能干燥的吸热板常用这种涂料。干燥的吸热板常用这种涂料。影响平板型空气集热器性能的因素影响平板型空气集热器性能的因素 （3）保温材料）保温材料 太阳能除透光盖板一面外，其余各面都要求采取太阳能除透光盖板一面外，其余各面都要求采取保温措施。目前市场上的保温材料很多，如水玻璃珍珠保温措施。目前市场上的保温材料很多，如水玻璃珍珠岩保温板、聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等。选购保温材岩保温板、聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等。选购保温材料时除要求材料的保温性能好、价格便宜、施工方便外

48、，料时除要求材料的保温性能好、价格便宜、施工方便外，还要求防潮、防水性能好。还要求防潮、防水性能好。 （4）吸热板与集热器的类型）吸热板与集热器的类型 图图6-46中已介绍了几种平板集热器及不同的吸中已介绍了几种平板集热器及不同的吸热板。热板。总的来说吸热板为波纹、总的来说吸热板为波纹、V型、带肋片或平板上型、带肋片或平板上加金属网都能增强集热器的换热加金属网都能增强集热器的换热。 5.4.4简易太阳能木材干燥室简易太阳能木材干燥室o 由于我国太阳能资源丰富地区大部分在经济欠发达地区，由于我国太阳能资源丰富地区大部分在经济欠发达地区，简易太阳能干燥室建造容易，投资少简易太阳能干燥室建造容易，投

49、资少，一般为同容量的，一般为同容量的常规干燥室建造费的常规干燥室建造费的1/10，管理费也很少，所以这类，管理费也很少，所以这类太阳能干燥室比较适合我国国情，而且它不仅可用于干太阳能干燥室比较适合我国国情，而且它不仅可用于干燥木材，也可以干燥药材、野菜、干果类等经济作物。燥木材，也可以干燥药材、野菜、干果类等经济作物。5.4.4.1温室型太阳能干燥室温室型太阳能干燥室 图图6-51为温室型太阳能木材为温室型太阳能木材干燥室，可装材干燥室，可装材2.5m3左右。干左右。干燥室的东、西、北三面用砖砌成，燥室的东、西、北三面用砖砌成，室的内壁贴有胶合板，胶合板表面室的内壁贴有胶合板，胶合板表面涂有吸

50、收太阳能的黑色涂料，板与涂有吸收太阳能的黑色涂料，板与壁之间填充保温材料。北墙上、下壁之间填充保温材料。北墙上、下开有进、排气孔。屋顶的倾斜度根开有进、排气孔。屋顶的倾斜度根据当地纬度确定。南墙和室顶均用据当地纬度确定。南墙和室顶均用双层玻璃作透光面。室内装有风机双层玻璃作透光面。室内装有风机使空气在材堆和太阳能吸热面间强使空气在材堆和太阳能吸热面间强制循环，气流速度约制循环，气流速度约0.8m/s。根据试验，这种太阳能干燥室将生根据试验，这种太阳能干燥室将生材干到含水率材干到含水率20所用的时间为所用的时间为气干的气干的1/3（冬季快（冬季快2倍，夏季可倍，夏季可达达9倍），但比常规干燥时间

51、长倍），但比常规干燥时间长23倍。这种太阳能干燥室也可倍。这种太阳能干燥室也可使木材终含水率达使木材终含水率达812，不，不过后期的干燥时间更长。过后期的干燥时间更长。图图6-51 温室型太阳能干燥室温室型太阳能干燥室5.4.4.2半温室型太阳能干燥室半温室型太阳能干燥室 图图6-52为安装在新西兰坎特伯为安装在新西兰坎特伯雷（雷（canterbury）地区（约南纬）地区（约南纬44）的一种半温室型太阳能干燥）的一种半温室型太阳能干燥室。它的材容近室。它的材容近10m3，透光玻璃板，透光玻璃板下有两个面积为下有两个面积为13m2的铁制吸热板，的铁制吸热板，室壁有良好的保温，室内设有风机室壁有良

52、好的保温，室内设有风机强制通风。干燥用材为南岛的红山强制通风。干燥用材为南岛的红山毛榉和银山毛榉，采用间歇式干燥毛榉和银山毛榉，采用间歇式干燥工艺，即白天工作工艺，即白天工作7h，实施太阳能，实施太阳能干燥和强制通风，晚间则闷室停止干燥和强制通风，晚间则闷室停止工作。白天最高室温可达工作。白天最高室温可达5560。该干燥室干燥。该干燥室干燥25mm厚的红厚的红山毛榉从生材到终含水率山毛榉从生材到终含水率13左右左右的干燥时间为的干燥时间为66天，仅为天然干燥天，仅为天然干燥所需时间的所需时间的1/6。而且由于采用间歇。而且由于采用间歇干燥工艺，干燥应力小，干燥质量干燥工艺，干燥应力小，干燥质量

53、很好，几乎没有干燥缺陷。很好，几乎没有干燥缺陷。图图6-52 新西兰的半温室型太新西兰的半温室型太阳能干燥室阳能干燥室5.4.4.3具有储热装置的太阳能干燥室具有储热装置的太阳能干燥室o 温室型或半温室型太阳能干燥室的保温性能差，太阳能热利温室型或半温室型太阳能干燥室的保温性能差，太阳能热利用系数很低。用系数很低。有研究资料表明，温室接受的太阳辐射能中用于木有研究资料表明，温室接受的太阳辐射能中用于木材水分蒸发的仅占材水分蒸发的仅占15；即大部分能量都散发到空气中去了。夜；即大部分能量都散发到空气中去了。夜间和雨天由于没有能量供应，温室内的温度下降很快。为避免这间和雨天由于没有能量供应，温室内

54、的温度下降很快。为避免这一缺点，人们设法给温室添加储热装置。一缺点，人们设法给温室添加储热装置。通常用碎石、卵石、混通常用碎石、卵石、混泥土块或水作为储热物质。泥土块或水作为储热物质。用碎石或卵石铺设在干具有热贮存装用碎石或卵石铺设在干具有热贮存装置的太阳能干燥室燥室底部置的太阳能干燥室燥室底部,白天干燥室吸收的太阳能除用于干燥白天干燥室吸收的太阳能除用于干燥木材外，多余的能量用于加热底部的碎石层，晚间或雨天则利用木材外，多余的能量用于加热底部的碎石层，晚间或雨天则利用碎石层积蓄的热量继续干燥木材。碎石层积蓄的热量继续干燥木材。 还有什么可以作为储热物质？5.4.4.4以木废料为补充能源的太阳

55、能干燥室o木材加工过程中产生了许多的木废料，对于小型木材家工厂采用燃木材加工过程中产生了许多的木废料，对于小型木材家工厂采用燃烧木废料来作为太阳能的辅助能源是一种合理的利用方法。它既满烧木废料来作为太阳能的辅助能源是一种合理的利用方法。它既满足企业的能源需求又能解决剩余物占地和污染问题，而且成本低廉，足企业的能源需求又能解决剩余物占地和污染问题，而且成本低廉，具有现实的经济效益和社会效益。具有现实的经济效益和社会效益。o北京林业大学木材干燥中心曾设计了一种北京林业大学木材干燥中心曾设计了一种太阳能与木废料联合干燥太阳能与木废料联合干燥系统系统，见图，见图6-55。太阳能集热器供热系统与木废料加

56、热系统彼此独。太阳能集热器供热系统与木废料加热系统彼此独立，只是立，只是以太阳能为主，木废料能源为辅以太阳能为主，木废料能源为辅。在白天阳光充足时，由。在白天阳光充足时，由太阳能集热器产生的热空气送入干燥室内，加热干燥木材。阴雨天太阳能集热器产生的热空气送入干燥室内，加热干燥木材。阴雨天及夜间则启动辅助能源，由木废料热风燃烧炉向干燥室内送入热空及夜间则启动辅助能源，由木废料热风燃烧炉向干燥室内送入热空气对木材进行加热干燥。气对木材进行加热干燥。图图6-55 以木废料为补充能源的太阳以木废料为补充能源的太阳能干燥室能干燥室1.集热器 2.材堆 3.干燥室 4.木废料热风燃烧炉5.5.1 湿空气高

57、温干燥湿空气高温干燥 以湿空气为介质的高温干燥为通常的高温干燥方法，以湿空气为介质的高温干燥为通常的高温干燥方法，就目前的生产实践来看，就目前的生产实践来看，高温干燥对于针叶树材或杨木高温干燥对于针叶树材或杨木等板材的应急干燥较为适用，但干燥材的颜色多少有些等板材的应急干燥较为适用，但干燥材的颜色多少有些变深变深。但是随着干燥技术的不断进步，近年来，温度超。但是随着干燥技术的不断进步，近年来，温度超过过100、甚至高达、甚至高达150的木材高温干燥已不鲜见，的木材高温干燥已不鲜见，并逐渐应用于生产实践中。并逐渐应用于生产实践中。5.5木材高温干燥木材高温干燥5.5.2 过热蒸汽干燥o 过热蒸汽

58、干燥过热蒸汽干燥(Superheated steam drying)是一项最是一项最近发展起来的新技术，近发展起来的新技术，是利用过热蒸汽直接与物料接触而除去水是利用过热蒸汽直接与物料接触而除去水分的一种干燥方式分的一种干燥方式。近年来，美国、加拿大、德国、日本和英国。近年来，美国、加拿大、德国、日本和英国等发达国家已将过热蒸汽干燥技术用于烘干木材、煤炭、纸张、等发达国家已将过热蒸汽干燥技术用于烘干木材、煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧、食品以及城市废弃物等多种物料，掌握这甜菜渣、陶瓷、蚕茧、食品以及城市废弃物等多种物料，掌握这一干燥技术，对提高干燥效率，降低干燥能耗，具有重要意义。一干燥技术，

59、对提高干燥效率，降低干燥能耗，具有重要意义。oa）常压过热蒸汽干燥）常压过热蒸汽干燥 b）压力过热蒸汽干燥）压力过热蒸汽干燥特点特点：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)5.5.3高温干燥对木材性质的影响高温干燥对木材性质的影响o 研究表明：研究表明： 木材经高温过热蒸汽干燥后，吸湿性小，尺寸稳定性木材经高温过热蒸汽干燥后，吸湿性小，尺寸稳定性好；热稳定性随干燥温度的升高而提高。木材的重要力好；热稳定性随干燥温度的升高而提高。木材的重要力学强度有所变化：抗

60、弯强度学强度有所变化：抗弯强度(MOR)及抗弯弹性模量及抗弯弹性模量(MOE)比常规室干的木材略有增加，但不显著；抗拉比常规室干的木材略有增加，但不显著；抗拉强度有所降低；硬度和握钉力有明显提高。强度有所降低；硬度和握钉力有明显提高。o 高温干燥适用于干燥针叶材及软阔叶材，并不适应于容高温干燥适用于干燥针叶材及软阔叶材，并不适应于容易产生干燥皱缩或开裂变形较大的树种。易产生干燥皱缩或开裂变形较大的树种。难干的硬阔叶难干的硬阔叶材（特别是厚板）或容易产生干燥缺陷的树种，不宜从材（特别是厚板）或容易产生干燥缺陷的树种，不宜从生材开始高温干燥，而应该先气干或常规室干到生材开始高温干燥，而应该先气干或