第九讲 木材干燥设备

第九讲木材干燥设备（P92）木材干燥设备：供热与调湿设备气流循环设备木材运载与装卸设备检测与控制设备一、供热与调湿设备⒈供热设备（加热器、蒸汽管路、疏水器）⑴加热器作用、分类作用：加热室内空气，提高室内温度，使空气成为有足够热量的干燥介质，或是使室内水蒸气过热，形成常压过热蒸汽，作为介质干燥木材。分类：a.铸铁肋形管加热器

(分圆翼管和方翼管)b.平滑钢管加热器

c.片式加热器（注：a、b已不用）片式加热器根据所用加热管的结构不同分为：螺旋绕片式、套片式和双金属轧片式翅片管加热器三种。螺旋绕片加热管：是将一定宽度的薄金属带（铝带、钢带、铜带等）通过机械均匀拉伸外侧同时使内侧折边（铝带）或直接折皱（铜带或钢带）后，按一定螺距直立缠绕在钢管上，使管和片紧密连成一体，如图，一般由二至三排螺旋翅片管组装而成。有钢管绕铝翅片的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型和U型等。木材干燥中，为了提高其抗腐性能，多用钢管绕铝翅片加热管。（注：木材在干燥过程中会释放一些有机挥发物质，这些物质中弱酸的数量较多，易腐蚀干燥室的壳体，而铝具有耐弱酸的能力。

）套（串）片式加热管：也称板状加热管，由直径20～30mm的平行排列的钢管束紧密套上许多薄钢片或薄铝片制成，薄钢片的厚度一般为0.75～1mm，片距为5mm左右。木材干燥中所用多为钢管套（串）铝片。双金属轧片加热管：由两种不同材料的金属管复合轧制而成。基管材料有：铜、铜合金、不锈钢、碳钢等；翅片材料为纯铝。将铝管紧套在基管上，然后在铝管上经粗轧、精轧等多道工序，轧出翅片。木材干燥中所用多为钢铝复合翅片管，内层为钢管，耐压，外层为铝材，抗腐。双金属（天津暖风机厂）单金属（天津暖风机厂）螺旋绕片式加热管和套片式加热管：优点：生产加工方便，成本低，散热面积大，结构紧凑，重量轻，安装方便。缺点：对气流的阻力大，翅片间容易被灰尘堵塞，片与管间容易松动，影响散热性；钢管未完全被包裹，很容易被干燥介质腐蚀。双金属轧片加热管：优点：防腐性能好、强度高，

两层管壁之间结合牢固紧密，传热性能良好，是一种性能理想的木材干燥加热管。缺点：生产工艺复杂，造价较高。加热器的配置（P94）加热器的安装（P96）：加热器安装时要求沿干燥室长度方向散热均匀。为了便于调节干燥室内的温度，加热管应分组布置，每组蒸汽管及冷凝水管都需要安装单独的阀门。每组的管数及排数不宜太多，要组装。每组加热器两端各有一个集管箱，进汽接口一般设在集管箱上端，回水管接口设在集管箱下端，并尽量偏下，以免积水。加热器在安装时应留出热胀冷缩的余地，既不要紧靠墙壁，也不要固定死。⑵加热器的配置与安装⑶疏水器疏水器的作用：排除加热器及蒸汽管道中的冷凝水，同时阻止蒸汽的泄露，从而提高加热设备的传热效率，节省蒸汽消耗（排水阻气）。疏水器的类型：热动力式、静水力式。疏水器的安装：应安装在室外低于冷凝水管的地方，且进出口的位置要水平，利于排水阻气；为使检修时不停止散热器的工作，须设旁通阀（两个作用）。S15H—16型钟形浮子式疏水器的外形图疏水器的选用（P97）：

首先确定其类型，然后根据疏水器的进出口压力差Δp=p1-p2，及最大排水量而定。进口压力p1采用比蒸汽压力小（1/10～1/20）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p2=0；如排入回水系统，则p2=（0.03～0.05）

MPa。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，因此疏水器的最大排水量按凝结水常量的2～3倍选用。[例]：已知干燥室加热器的平均耗汽量为240kg/h，蒸汽压力为3.2×105Pa，凝结水排入大气，如选用热动力式疏水器型，试确定其规格。[解]：疏水器进口压力p1=0.95×3.2×105=300kPa；压力差△p=p1-p2=p1=300kPa；疏水器最大排水量240×2.5=600kg/h，查性能曲线图选用直径Dg32的S19H—16型热动力式疏水器。使用疏水器时应注意以下问题：要定期检查严密性；要及时清除阀片或阀座上面的水锈及过滤网中的污物；长期使用后，其阀片和阀座会有磨损，造成漏气，可用金刚砂进行研磨；疏水器中断使用后，在再次使用前应进行分解、清洗。⒉调湿设备（喷蒸管、喷水管、进排气道）①喷蒸管：用来快速提高干燥室内相对湿度的装置，一般是两端封闭（从中间进汽）或一端封闭（从另一端进汽）的铝管。其直径一般为32～50mm，上面有用来喷射水蒸气的小孔，喷孔直径为3～5mm，孔间距为200～300mm。注：①喷射蒸汽时要求关闭进排气道，避免蒸汽损失；

②喷射出来的水蒸气在干燥室的长度方向上要均匀；

③喷射方向尽可能不与介质循环方向相对，也不能直接喷射到材面上，避免产生污斑。②喷水管：一般为钢管，其喷头用硬质聚氯乙烯塑料或不锈钢制成。喷头的喷嘴对准干燥室内的风机中心，经风机转动，喷射的水流被甩出成雾状。喷水不仅能提高介质的湿度，而且能很快降低干燥室的温度。管径为34mm，喷孔为14mm，孔间距为200mm。喷水喷头结构图干燥室中安装的农用喷头（左）及其雾化效果（右）③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，开关时达到气密良好。二、气流循环设备风机的作用促使介质强制循环，加速干燥室内的热交换和湿交换。风机的性能参数流量、风压、主轴转数、轴功率、效率。风机的分类根据其原理和形状分为离心风机和轴流风机。离心风机轴流风机离心通风机离心通风机是由叶轮与蜗壳等部分组成，叶轮上的叶片与旋转轴平行安装。原理：当叶轮旋转时，空气便从外壳的侧面吸入，被叶片带动，受离心力的作用而向出风口排出，产生风量和风压，气流流动与机壳成切线方向脱离风机。离心通风机风压较大、风量较小，在木材干燥生产上主要用于喷气型干燥室，一般安装在室外的管理间或操作室内。轴流通风机原理：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。风机叶片数目为6~12片，叶片安装角一般为：20°~30°

(Y系列)，或30°~50°(B系列)。

Y系列轴流风机可用于长轴型、短轴型或侧向通风机干燥室；

B系列轴流风机由于所产生的风压比较大（大于1kPa），一般可用于喷气型干燥室。

注：a风量较大、风压较低，可以直接安装在干燥室内促成气流强制循环。b直径d＞1m的叫十几号风机，直径d＜1m的叫几号风机。例：d＝1.0m、1.2md=0.4m、0.6m、0.8m耐高温、高湿电机电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。电动机的允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。

绝缘的温度等级A级E级B级F级H级

最高允许温度（℃）105120130155180

绕组温升限值（K）607580100125

性能参考温度（℃）8095100120145

电动机的IP防护等级

IP（InternationalProtection）防护等级是由两个数字所组成。第一个数字表示防止外物侵入的等级，第二个数字表示防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。

例：IP55防尘(5)：完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响正常工作。防止喷射的水侵入(5)：防止来自各方向喷嘴射出的水进入内部造成损害。⒈运载设备载料车：是直接承载材堆在轨道上运行的小车，即材车。三、木材运载与装卸设备(P107)转运车⒉装卸设备堆垛机1.运输链2.带爪运输链3.斜滚筒4.滑杆5.升降档杆6.伸缩杆

7.卷扬机杆8.止回夹具堆垛的工艺过程：由前级运输链传送来的或由叉车运送来的木料经运输链1传送到带爪运输链2的底部。然后带爪运输链将木料一块一块地带上，单块板料靠斜滚筒3推到靠板，使木料一头平齐，然后掉在滑杆4上并储存起来。此时工人可在材垛上放垫条，与此同时伸缩杆6靠卷扬机7的动作伸在材垛上。当滑杆4储满一层木料时，升降档杆5下落，一层木料全部滑到垛上的伸缩杆上，然后卷扬机反转，伸缩杆向后抽回，木料就掉在垛上。当伸缩杆后抽时，止回夹具8挡住木料向后移动。伸缩杆抽回后，螺旋式升降机下落一层木料的距离，伸缩杆再重新伸在垛上。法国的木材堆积流水线示意图1.车将板材送到堆积流水线始端；2.升降台；3.传动中将板材分开4.检验台；5.传送带；6.隔条放置装置；7.升降台；8.叉车将材堆送往干燥室卸垛机叉车

叉车又称叉式装卸车，它以货叉作为主要的取物装置，依靠液压起升机构实现物品的托取和升降，由轮胎式运行机构实现物品的水平运输。叉车除使用货叉外，还可换装成各种类型的取物装置，因此，它可以装卸搬运各种不同形状和尺寸的成件包装物品。叉车的作用：装载、卸载、堆垛、拆垛和水平运输等多项作业。叉车的类型：

按结构形式可分为正面叉车、侧面叉车和其它特种型式的叉车；按动力方式可分为电瓶叉车、内燃叉车和人力叉车。其中，内燃叉车的动力又可分为汽油机和柴油机两种。一般说来，载重量小的叉车多采用蓄电池或汽油机作动力，载重量大的叉车则多采用柴油机作动力。叉车正面叉车四、检测设备与仪表1温度测量仪表①玻璃温度计利用玻璃管内（毛细管）的液体（水银、酒精）受热而均匀膨胀的原理测量温度。②双金属温度计感温元件是装在保护管内的绕成螺旋形的双金属片，一端固定在套管的末端（固定端），另一端装在细轴上，轴端装有指针。当温度发生变化时，由于双金属片内外侧的膨胀系数不同，感温元件自由端便旋转带动指针转动，在刻度盘上指出温度读数。③压力温度计由感温元件温包4、传压元件毛细管3和变形元件弹簧管2组成。④热电阻（偶）温度计由热电阻（偶）温度传感器、连接导线、测温仪表组成。其原理是基于导体或半导体的电阻值与温度成一定函数关系。⑤光导纤维测温系统四、检测设备与仪表2湿度测量仪表（P126）①干湿球温度计干湿球湿度计使用注意事项（P128）：1、温、湿度计的传感器应装在室内材堆进风侧具有代表性的位置，感温包距内壁应不小于150mm安装，对于可逆循环干燥室，最好在材堆两侧都装温湿度计。目前，实际生产中很少分别在材堆进出风两侧安装温湿度计，这样要注意总结进出风侧温湿度的变化规律，以便修正。2、湿球温度计的水杯须用铝或不锈钢做成，并加盖，水杯应及时加水，以保持水的清洁和适当的水面高度。3、湿球温包高出水杯液面的距离，以3～5cm为适，若太小，会妨碍湿纱布处空气的流通，太大则难以保持湿纱布潮湿。4、纱布以3～4层医用脱脂纱布为宜。不能太厚，否则将无异于把湿球浸于水中，反映不出湿球温度差。5、同一组干湿球温度计其型号、量程、生产厂完全相同，并经常校验，以减小误差。②平衡含水率湿度仪

平衡含水率湿度仪包括平衡含水率传感器、直流电阻式含水率测定仪和连接导线三部分。平衡含水率传感器由感湿木片、木片夹和插座组成。（MEMC=f（T,φ））平衡含水率传感器1.接线柱；2.插座；3.感湿木片；4.木片夹

感湿木片通常采用全干的白榄仁木（WhiteAfara），其尺寸为长（顺纹）×宽×厚=30mm×25mm×1mm，要求纹理通直，无缺陷，并切面光滑。也可用其它材质均匀，刨切性能好的软阔叶材代替。制作时先取纹理通直的气干边材，做成300mm×25mm×25mm的试件，于100～103℃的恒温箱中烘至全干，然后刨出1mm厚的长片，再截成30mm长。然后立即放入塑料袋内封装或干燥皿内存放。

木片夹实际上是一对电极，即由两副相距20mm、相互平行的铜夹组成。每副夹子两端装有带压紧弹簧的螺钉。夹子的一端有弹性插头。

插座装在干燥室内进风侧墻壁上，由导线与操作间控制柜内的电阻式含水率测定仪相连。采用平衡含水率湿度仪应注意以下问题：1装感湿木片时应使其纹理方向与木片夹相垂直；2为避免“吸收滞后”性质的影响，每片感湿片只能使用一次；3应避免感湿木片被滴上水或直接被喷到水蒸气。

3木材含水率检测仪（木材测湿仪、木材测定仪、含水率仪）根据其工作原理不同可分为电阻式、介电式（1）直流电阻式木材测湿仪：只有在含水率为6%～30%范围内测量较准确。一般用于测量干燥材。袖珍式木材测湿仪（室外用）体积小，探针短小，适合检测表面或薄板含水率室内用木材测湿仪用于干燥过程中木材含水率的连续监测或木材干燥的自动化控制便携式木材测湿仪（室外用）

室内型并不是将仪表置于干燥室内，而是将探针钉入检验板（待测木板）后用专用耐高温导线将其接到室外仪表上。针的安装要在干燥室装材堆的同时进行。室内型一般设计成多点检测，各测点在仪器的盘面有单独控制按钮。室内型拓宽了测量范围，但测量误差较大。如国产SMS-2型室用木材测湿仪，测量范围为6%～70%。当含水率≤28%时，测量误差±2%，当含水率＞28%时，测量误差为±5%。干燥过程中要测量木材含水率时，先根据被测木材的树种及当时木材的温度，调整好树种修正旋钮和温度旋钮，然后用检测旋钮检测各点的含水率。当将仪表中的温度修正设计成温度自动跟踪线路，就可实现干燥过程的自动控制。即根据设定的干燥基准和木材的含水率变化，来控制介质的温度和湿度（或平衡含水率）。这种方法方便、迅速，并可多点连续监测，是未来发展的趋势，但目前使用还存在一些问题：一是测量误差较大，在高含水率阶段几乎不能测量；二是干燥过程中由于木材内外收缩不一致，导致电极探针与木材接触不良，以至测量失真，发现这种情况应将该测点的数据剔除。使用这种木材测湿仪要注意以下事项（P132）：a.不同树种要进行修正。不同树种，其构造和内含物、灰分及无机盐含量都不相同，这些对木材的导电性都有影响，但木材密度对导电性影响不大，因此，修正最好不要简单的按针叶与阔叶或软木与硬木区分，而应按其导电性划分更细一些。比较好的电阻式木材测湿仪一般分四个以上修正档，并附有树种分类表。产品说明书的树种修正表中未列树种可自行试验确定归档，方法是：将没有含水率梯度的已知树种气干材用该仪器进行分档测试，并与烘干法进行对照试验，偏差最小的档即为该树种的修正档。b.温度修正。温度升高，电阻率减小，含水率读数增加，大约温度每增加10℃，含水率读数增加1.5%。各种木材测湿仪是在20℃条件下进行标定的，因此当木材温度不等于20℃时，测定结果也必须进行修正。一般木材测湿仪的温度修正范围为-10～+100℃，甚至更大。测量时只要将温度修正钮调到相应木材温度值即可（刚从干燥室取出木材的温度可近似视其为介质温度）。c.纹理方向。木材横纹方向的电阻率比顺纹方向大2～3倍，弦径方向差别不大，可忽略不计。各种木材测湿仪通常是按横向电阻率进行标定的，测量时注意电极探针必须横跨纹理。但注意在测量平衡含水率的感湿片时，其电极是两个木片夹，所测的是顺纹电阻率。d.注意电极探针的插入深度。测量锯材含水率的针状电极有二针二极，也有四针二极，使用差别不大。由于探针的形状、间距等对测量结果都有影响，因此不同仪器探针不可随意换用。有的仪器还备有不同长度的探针，以适应不同厚度木材的测量。探针有绝缘探针和无绝缘探针两种，前者只暴露针极的端头，可测量木材内部的含水率。后者全针裸露，测得的是整个插入深度范围内最湿部分的含水率。如当被测木材表面被滴湿时，采用无绝缘探针将会产生较大的误差。探针插入深度一般为板厚的1/5～1/4，此时所测结果近似为整个厚度的平均含水率。对于较薄的板，如插入深度为板厚的1/2，测得的是心层偏高的含水率。改进款：四针式木材含水率测定仪

测量范围：量程Ⅰ7%—15%，量程Ⅱ16%—35%

测量精度：±1位显示植（含水率）测量时：把四枚钢针插入木材中深约6毫米左右。

测量时注意：

①按下量程Ⅰ开关时，如果显示器全不发光，说明读数低于7%，如果显示器只有最下面一只发光管发光，说明读数高于或等于15%，应改按量程Ⅱ开关，再读数。

②按下量程Ⅱ开关时，同①。

③按下量程Ⅰ开关或量程Ⅱ开关时，如果显示器相邻二只发光管都发光，则读数可取二位数的平均值，还可以根据不同的亮度，按比例增减读数。（2）交流介电式木材测湿仪原理：根据木材的介电常数和功率损耗角正切值在一定频率下随木材含水率的增加而增加的原理制成的。类型：一种是只测定木材介电常数随含水率而变化的，称为电容式木材测湿仪；另一种是能同时测定介电常数和功率损耗角正切值随含水率而变化的，称为功率损耗式木材测湿仪。方法：测量时把极板紧贴在木材表面（图），实际上相当于被测木材置于由极板组成的电容器中。优点：电极无须插入木材内部，不受木材干缩的影响，测量迅速，操作容易。缺点：精度差，但如使用正确，测量精度比电阻式连续监测仪高。影响因素：主要是密度、纹理方向和含水率梯度，而温度影响较小。适用范围：适于测定无含水率梯度的干材，或测量纤维饱和点以下木材含水率。电磁波感应式含水率测湿仪测量范围：0～50%测量精度：±1%扫描深度：30mm高频波含水率测定仪（3）干燥过程中的含水率在线测定技术进展查阅：《干燥过程中的含水率在线测定技术进展》

（许美琪，上海市家具研究所，上海200001）4其它检测仪表指针式蒸汽压力表：检测加热器中蒸汽压力孔板式流量计或蒸汽旋涡流量计：计量蒸汽管路的蒸汽流量电流表：间接检测电动机运行状态五、木材干燥室的控制系统（P111）木材干燥过程中，对干燥环境参数的测量与控制以及木材状态参数的测量等是实现合理的干燥工艺基准的关键。控制系统：人工控制、半自动控制、全自动控制如：于1998年3月建成投产的单产达1000立方米的大规模木材干燥系统——广州珠江钢琴集团公司木材干燥系统，其规模宏大，智能化程度高，干燥质量稳定，为珠江钢琴的优质高产作出了贡献。1.手动控制(P113)主要操作过程：木材实际含水率的变化数值需要通过对检验板的称重并用计算公式计算后获得。干燥介质的温度控制是通过观察检测系统中的干球温度计的数值再调节加热器的手动阀门来实现的。干燥介质的湿度控制根据被干木材是处于热湿处理阶段还是处于干燥阶段这两种情况分别进行控制，但都要通过观察检测系统的湿球温度计的数值来进行相应的控制：被干木材处于热湿处理阶段时，要开启和调节喷蒸管的手动阀门控制干燥介质的湿度；被干木材处于干燥阶段时，要开启和调节进排气道的手动开关盖门控制干燥介质的湿度。通风机的换向控制依靠定时启动和关闭电动机的电钮来完成。2.半自动控制①木材含水率的测定仍要通过检验板获得。②温度和湿度的控制通过温度控制仪表（温度指示调节器）、电动调节阀（电气调节阀和电磁阀）和电动执行机构自动进行。温度控制仪表：代替了手动控制的只读式温度仪表；电动调节阀：分别安装在加热器和喷蒸管的主管路上，代替了人工控制的手动加热器和喷蒸管的阀门；电动调节阀有电气调节和电磁两种。电动执行器：代替了进排气道的手动开关。电动执行器可以有开关量控制和连续量控制两种方式。

③可逆循环干燥室的风机定时换向是通过时间继电器控制电机转向实现的。半自动控制系统是根据干燥基准的不同阶段进行分段控制的。

该系统分三个分支：①干球温度指示调节器3、干球温度传感器1、电磁阀5和加热器8组成的分支控制着干球温度；②湿球温度指示调节器4、湿球温度传感器2、电磁阀6和喷蒸管9组成的分支控制着介质的增湿；③湿球温度指示调节器4、湿球温度传感器2、电动执行机构7和进排气道10组成的分支控制着介质的换气降湿；注：干燥过程中操作者要注意随时监测木材含水率，并根据基准相应含水率阶段的温湿度要求在温度调节器3、4上设定干球温度和湿球温度值。

半自动控制系统示意图1.干球温度传感器；2.湿球温度传感器；3.干球温度指示调节器；4.湿球温度指示调节器；5.加热器电磁阀；6.喷蒸管电磁阀；7.电动执行机构；8.加热器；9.喷蒸管；10.进排气道3.全自动控制全自动控制系统把半自动控制系统的分阶段性控制通过计算机软件程序和硬件的连接，将阶段性控制变成了连续性控