木材干燥時(shí)的傳熱課件

第四章木材干燥時(shí)的傳熱、傳濕及應(yīng)力、應(yīng)變本章重點(diǎn)：1、木材在飽和介質(zhì)和不飽和介質(zhì)中對(duì)流加熱的計(jì)算2、干燥過程中木材水分的蒸發(fā)和移動(dòng)3、木材在氣體介質(zhì)中對(duì)流干燥過程及影響干燥速度的因子4、木材干燥過程中的應(yīng)力、應(yīng)變產(chǎn)生的原因及發(fā)展規(guī)律本章內(nèi)容第一節(jié)木材和窯殼的傳熱第二節(jié)干燥過程中木材內(nèi)水分的移動(dòng)及表面的水分蒸發(fā)第三節(jié)木材的對(duì)流干燥過程第四節(jié)木材干燥時(shí)的應(yīng)力與變形第五節(jié)干燥窯內(nèi)空氣流動(dòng)特性第一節(jié)木材和窯殼的傳熱一、透過窯殼的散熱1熱傳導(dǎo)的基本概念、傅立葉定律及平壁的熱傳導(dǎo)

溫度場：在任一瞬間，物體或系統(tǒng)內(nèi)部各點(diǎn)的溫度分布。

不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：若溫度場內(nèi)各點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化，此溫度場為不穩(wěn)定溫度場，不穩(wěn)定溫度場對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱為不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。

穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:若溫度場內(nèi)各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而變化，即為穩(wěn)態(tài)溫度場，穩(wěn)態(tài)溫度場對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。

傅立葉定律

傅立葉定律為熱傳導(dǎo)的基本定律，表示通過等溫表面的導(dǎo)熱速率(Q)與溫度梯度及傳熱面積(S)成正比，用數(shù)學(xué)表示如下：傳熱密度：單位面積的導(dǎo)熱速率。

dQ∝

2、單層平壁的熱傳導(dǎo)3、多層平壁的熱傳導(dǎo)4對(duì)流傳熱

根據(jù)對(duì)流傳熱速率的普遍關(guān)系，壁面與流體間的對(duì)流傳熱速率等于推動(dòng)力和阻力之比。對(duì)流傳熱密度單位面積的對(duì)流導(dǎo)熱速率。二、木材的對(duì)流加熱1、木材在飽和介質(zhì)中加熱例：50mm×150mm的松木板材，密度ρ＝0.39g/cm3,含水率M＝67%,初溫度t0=23.5℃,在100℃的飽和蒸汽中加熱3h，求板材中心的溫度t。2、木材在不飽和介質(zhì)中加熱

例：50mm厚的松木板材，密度ρ＝0.39g/cm3,含水率M＝67%,初溫度t0=23.5℃,在100℃的濕空氣（φ<1）中加熱到中心溫度99℃，求所需的加熱時(shí)間。設(shè)放熱系數(shù)α＝7W/m2℃

。流體穿過木材流動(dòng)的數(shù)量大小，由木材的滲透性決定，滲透性是流體在壓力梯度作用下，流過多孔固體（包括木材）容易程度的度量。木材的滲透性又與其孔隙率有關(guān)，木材流體滲透性的高低，無論針葉材或闊葉材，種間或種內(nèi)，均與密度無關(guān)，影響滲透性高低的諸因素中，最主要因素為有效紋孔膜微孔半徑和數(shù)量。自由水沿細(xì)胞腔和紋孔的移動(dòng)、液體防腐劑對(duì)木材的防腐處理都與木材的滲透性密切相關(guān)。若要改善木材的滲透性，似應(yīng)從紋孔入手，用人為的方法增大和增多有效紋孔半徑和數(shù)量，以減小毛細(xì)管張力，降低木材浸注時(shí)的使用壓力，提高滲透性。干燥時(shí)，木材中水分的移動(dòng)與木材的滲透性有關(guān)。木材中水分的移動(dòng)分纖維飽和點(diǎn)（FSP）以上和FSP以下是兩部分。

一、木材內(nèi)部水分的移動(dòng)

(一)水分移動(dòng)的途徑

1、通過大毛細(xì)管系統(tǒng)路徑由毛細(xì)管張力作用引起，液態(tài)自由水沿細(xì)胞腔和細(xì)胞壁上的紋孔作毛細(xì)管運(yùn)動(dòng)。如圖7－6a。2、沿連續(xù)不斷的細(xì)胞壁的移動(dòng)（微毛細(xì)管路徑）由木材細(xì)胞壁橫斷面上的含水率梯度引起。發(fā)生在FSP以下，如圖7－6b1。3、交替形式的路徑水分交替地既呈液體狀態(tài)又呈蒸汽狀態(tài)，不斷沿著彼此相鄰的細(xì)胞壁和細(xì)胞腔的移動(dòng)或擴(kuò)散。如圖7-6b2。注意：水蒸氣的擴(kuò)散無論在FSP以上或以下都會(huì)發(fā)生，擴(kuò)散是以液態(tài)或氣、液交替的形式進(jìn)行。

圖7－6木材橫斷面上水分移動(dòng)的途徑由上式可得：當(dāng)氣—液交界的彎月在為半圓形時(shí)，θ=0，cosθ=1,此時(shí)：

(7-31)又由于水的表面張力γ在20℃的溫度下為0.073N/m，所以有：

r---毛細(xì)管半徑，μm如果：r=10μm，為典型的針葉材管胞半徑，則P0-P1=0.146atm，

r=1μm，為典型的紋孔膜上大微孔半徑，則P0-P1=1.46atm，若此時(shí)P0=1atm，則P1=P0-1.46=－0.46atm，該負(fù)壓稱為毛細(xì)管張力。毛細(xì)管張力隨半徑的縮小而急劇增加，當(dāng)毛細(xì)管半徑r很小時(shí)，將產(chǎn)生很大的毛細(xì)管張力，對(duì)細(xì)胞壁產(chǎn)生很大的吸引力，會(huì)引起干燥時(shí)木材的皺縮，紋孔閉塞等。2、自由水的移動(dòng)

以針葉材管胞為例，用圖7-9表示自由水沿大毛細(xì)管的移動(dòng)。針葉材管胞錐形端部是相互交搭的，且紋孔多在錐形端部的徑面壁上。由于木材干燥時(shí)，木材表層水分蒸發(fā)最快，靠近表面的管胞腔中存在的自由水較少，而管胞錐形端部毛細(xì)管半徑r2較小，因而毛細(xì)管張力增大。而木材內(nèi)部含水率較高，毛細(xì)管半徑r1較大，毛細(xì)管張力較小，因此，木材中存在從內(nèi)到外的毛細(xì)管張力梯度，在這個(gè)毛細(xì)管張力梯度的作用下，迫使自由水由內(nèi)向外流動(dòng)。圖7－9針葉材管胞中自由水移動(dòng)示意圖(三)FSP以下時(shí)木材中水分的擴(kuò)散

認(rèn)為細(xì)胞腔中無液態(tài)自由水存在，此時(shí)木材中的水分以下列兩種途徑移動(dòng)：沿連續(xù)不斷的細(xì)胞壁吸著水在細(xì)胞壁中以液態(tài)形式擴(kuò)散。交替形式細(xì)胞壁→細(xì)胞腔(紋孔)

→細(xì)胞壁以氣、液交替形式擴(kuò)散2、不等溫穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散

木材干燥過程中，通常木材內(nèi)部的溫度是不同的，這時(shí)的水分?jǐn)U散除了含水率梯度的作用之外，還有溫度梯度的影響，即水分從溫度高處向溫度低處擴(kuò)散，水分的擴(kuò)散強(qiáng)度可用下式計(jì)算：

—熱力梯度系數(shù)，%/℃，即木材內(nèi)1℃溫差造成的含水率梯度3、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散

木材在實(shí)際的干燥過程中，水分?jǐn)U散強(qiáng)度和含水率梯度是隨空間和時(shí)間變化的，為不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散。如果把板材的水分?jǐn)U散認(rèn)為是沿板材厚度方向進(jìn)行的，則擴(kuò)散變?yōu)橐痪S問題，垂直于板面的非穩(wěn)態(tài)水分?jǐn)U散，可用Fick第二定律表示：式中：M—板厚方向某點(diǎn)的瞬時(shí)含水率，%；t—時(shí)間，s；x—距板厚中心層的距離，mD—水分?jǐn)U散系數(shù)，m2/s，是含水率的函數(shù)。

二、木材表面的水分蒸發(fā)1、表面含水率大于FSP時(shí)的水分蒸發(fā)

當(dāng)木材表面含水率大于FSP時(shí)，木材表面水分蒸發(fā)與自由水表面的蒸發(fā)相似。木材表面的水分只有在相對(duì)濕度小于100%時(shí)才能發(fā)生，空氣濕度越小，表明空氣中的水蒸氣分壓力越小，木材表面的水分蒸發(fā)速度就越快。濕木材表面的水分蒸發(fā)強(qiáng)度與蒸發(fā)溫度下的飽和蒸汽壓PO和周圍空氣的水蒸氣分壓Pv之差(即PO-Pv)成正比，此外蒸發(fā)強(qiáng)度又與濕木材表面的空氣流動(dòng)速度ω有密切關(guān)系。因濕木材表面有一層薄薄的飽和濕空氣界層，阻礙木材表面水分的蒸發(fā)，木材表面的氣流速度越大，飽和濕空氣界層就越薄，木材表面水分蒸發(fā)就越快。大氣壓力下，自由水表面的水分蒸發(fā)強(qiáng)度i近似用道爾頓公式計(jì)算：

水蒸氣壓力差(PO-Pv)稱為蒸發(fā)勢，它的確定比較困難，可用干、濕球溫差Δt=t-tm即干燥勢代替比較方便，當(dāng)水蒸氣分壓Pv<60kPa時(shí)，兩者的關(guān)系為：

因此有：

式中：i––水分蒸發(fā)強(qiáng)度，kg/(m2·h)PO––蒸發(fā)溫度下的飽和蒸汽壓（Pa）

Pv––周圍空氣的水蒸氣分壓（Pa），如果已知干、濕球溫度就可以從I-d圖求得Pv。

Δt––干濕球溫差（℃）B––水發(fā)蒸發(fā)系數(shù)，當(dāng)氣流方向平行于蒸發(fā)面及溫度在60~250℃時(shí)，蒸發(fā)系數(shù)(B)為：

式中：ω—蒸發(fā)表面上的氣流速度，m/s當(dāng)氣流方向垂直于蒸發(fā)面時(shí)，蒸發(fā)系數(shù)加大一倍。[例]空氣的溫度為84℃，干濕球溫差Δt為18℃，平行水面的氣流速度ω=2m/s，確定被加熱到66℃的水分蒸發(fā)速度。解：按照I—d圖求得水蒸氣分壓Pv=25500Pa(2600mmH2O)，蒸發(fā)系數(shù)B=0.0017+0.0013×2=0.0043，據(jù)此求出水分蒸發(fā)強(qiáng)度為：i=0.0043×18×(6.5-0.0006×25500)

=0.385Kg/（m2.h）2、表面含水率低于FSP時(shí)的水分蒸發(fā)

濕木材表面的水分蒸發(fā)，當(dāng)其表層含水率沒有降低到FSP以下時(shí)，與自由水面的水分蒸發(fā)情況相同，可以用公式7-55確定水分蒸量。但是從木材表面含水率降低到FSP的瞬間開始，情況就發(fā)生了變化，此時(shí)木材表面上的水蒸氣壓力為Pw將低于同溫度下水面上的飽和水蒸氣分壓P0，因此蒸發(fā)強(qiáng)度降低。木材是吸濕材料，它在不同的含水率及周圍介質(zhì)溫、濕度的情況下，會(huì)與周圍介質(zhì)進(jìn)行濕交換。如果木材表面的水蒸氣分壓為Pw，周圍介質(zhì)中的水蒸氣分壓Pv那么：當(dāng)Pw>Pv時(shí)，木材表面的水分向外蒸發(fā)當(dāng)Pw<Pv時(shí)，木材表面的將從周圍介質(zhì)中吸收水分

當(dāng)木材表面的水蒸氣分壓大于周圍空氣，且周圍空氣的相對(duì)濕度小于100%時(shí)，水分蒸強(qiáng)度i可用下式計(jì)算：

式中：i—木材表面的水分蒸發(fā)強(qiáng)度，kg/(m2·h)

α—木材表面的水分蒸發(fā)系數(shù)，m/s

ρ0—木材的全干密度，kg/m3

M0、Me—木材的表層含水率及平衡含水率，%

水分蒸發(fā)系數(shù)α表明水蒸氣分子逸過木材表面上的邊界層擴(kuò)散到周圍空氣中去的能力，它與空氣的溫度、濕度、氣流速度的有關(guān)，可用圖7-14確定α。

第三節(jié)木材的對(duì)流干燥過程

一、含水率高于FSP的干燥過程1、預(yù)熱階段

2、等速干燥階段

3、減速干燥階段

圖7－15木材厚度上的含水率分布曲線（a）及干燥線圖（b）（a）（b）abcdMCMifspMfMeMiMeM=0fsp01、預(yù)熱階段預(yù)熱期間，木材的含水率基本不變，為Mi。橫斷面上的含水率分布如圖7－15（a）曲線0，在干燥曲線上如圖7-15b的0a段。2、等速干燥階段

此階段，內(nèi)部有足夠數(shù)量的自由水移動(dòng)到表層，內(nèi)部水分移動(dòng)速度等于表層水分的蒸發(fā)速度，干燥速度保持不變，這一階段木材厚度上的含水率分布如圖7-15(a)所示，曲線1；在干燥曲線上如圖7-15b的ab段。在等速干燥階段，木材的干燥速度由木材表面的水分蒸發(fā)強(qiáng)度來決定。溫度升高、濕度降低、風(fēng)速升高，表面水分蒸發(fā)越快，則等速干燥階段木材含水率降低越快。

3、減速干燥階段

這一階段木材厚度上的含水率分布如圖7-15(a)曲線2、3。此階段外層含水率<FSP，內(nèi)層含水率>FSP，在木材厚度上形成了含水率低于FSP的外層和含水率高于FSP的內(nèi)部兩個(gè)區(qū)域。木材橫斷上出現(xiàn)了明顯的交界線，叫濕線。此階段，外層含水率<FSP，水分在含水率梯度作用下，向外作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。內(nèi)層含水率>FSP，水分在毛細(xì)管張力差作用下，自由水由內(nèi)向外移動(dòng)到（蒸發(fā)面）濕線，一部分水分蒸發(fā)為水蒸氣向外擴(kuò)散，另一部分水分以液態(tài)形式在外層的細(xì)胞壁內(nèi)向外擴(kuò)散。在減速干燥階段內(nèi)，表層含水率低于FSP，由心部向表層移動(dòng)的水分?jǐn)?shù)量小于表面水分蒸發(fā)數(shù)量，干燥速度逐漸減小。這一階段的干燥速度由內(nèi)部水分移動(dòng)速度決定。等速干燥期結(jié)束，減速干燥期開始這一時(shí)刻的含水率叫臨界含水率Mc。干燥速度越快，被干木材越厚，越致密，Mc越向Mi靠近，等速干燥期越短。

二、含水率低于FSP的干燥過程

隨干燥的進(jìn)行，木材內(nèi)層含水率也低于FSP，此時(shí)木材內(nèi)不含自由水，細(xì)胞腔內(nèi)充滿空氣和水蒸氣。由于表層含水率遠(yuǎn)低于FSP，因此，在整個(gè)木材橫斷面上產(chǎn)生了含水率梯度。此階段的含水率分布如圖7-15(a)的曲線4、5。隨著吸著水含水率的降低，干燥速度越來越慢，干燥曲線越來越平緩，如圖7-15b的cd段。此階段，在含水率梯度的作用下，水分由內(nèi)部向表面擴(kuò)散，使木材整個(gè)橫斷面上的含水率也隨之降低，當(dāng)木材含水率接近周圍介質(zhì)對(duì)應(yīng)的平衡含水率Me時(shí)，干燥速度趨于0。實(shí)際上，干燥過程并沒進(jìn)行到木材平衡含水率的時(shí)候就結(jié)束干燥過程。這是因?yàn)槟静暮室_(dá)到EMC需要很長的時(shí)間，而實(shí)際生產(chǎn)時(shí)木材含水率達(dá)到規(guī)定的終了含水率Mf結(jié)束。

三、影響木材干燥速度的因子

1、外因

溫度溫度是促進(jìn)木材干燥速度的主要因子，木材的溫度和木材中水的溫度都隨介質(zhì)溫度的升高而升高，水分溫度升高后，木材中水蒸氣壓力升高，液態(tài)水的粘度降低，從而促進(jìn)木材中水蒸氣向外擴(kuò)散及液態(tài)水移動(dòng)。

濕度濕度對(duì)干燥速度起制約作用。溫度不變時(shí)，濕度越高，介質(zhì)水蒸氣分壓越大，木材表面的水分越不易向介質(zhì)蒸發(fā)，干燥速度越小。

氣流循環(huán)速度氣流循環(huán)速度越高，則木材表面的飽和蒸汽界層越薄，從而改善介質(zhì)與木材之間傳熱、傳濕的條件，所以氣流速度越高，木材干燥速度越快。以上三個(gè)因子又稱為干燥三要素

2、內(nèi)因

樹種木材厚度木材含水率心、邊材徑、弦向第四節(jié)

木材干燥時(shí)的應(yīng)力與變形

一、應(yīng)力、應(yīng)變產(chǎn)生、發(fā)展的基本要點(diǎn)

1、

應(yīng)力產(chǎn)生的原因(1)

含水率梯度引起的干燥應(yīng)力(內(nèi)外層干縮不一致引起的應(yīng)力)木材中任何一部分的含水率降低到FSP以下時(shí)，就要產(chǎn)生干縮，但受到其他部分的制約，不能正常干縮，而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。由于木材所受外力為0，由作用力與反作用力關(guān)系，木材內(nèi)部一部分受拉應(yīng)力時(shí)，則其它部分就會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力與拉應(yīng)力平衡，因此在木材內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。(2)

徑、弦向干縮差異引起的附加干燥應(yīng)力2、應(yīng)力應(yīng)變的種類

木材受應(yīng)力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變按傳統(tǒng)觀點(diǎn)可分為：彈性應(yīng)變和殘余應(yīng)變。(1)

彈性應(yīng)力與彈性應(yīng)變(2)

殘余應(yīng)力與殘余應(yīng)變(3)

全應(yīng)力全應(yīng)力=彈性應(yīng)力+殘余應(yīng)力

(1)

彈性應(yīng)力與彈性應(yīng)變由含水率梯度引起的應(yīng)力，叫彈性應(yīng)力，也叫含水率應(yīng)力。受彈性應(yīng)力的作用，產(chǎn)生的應(yīng)變叫彈性應(yīng)變，當(dāng)含水率梯度消失后，彈性應(yīng)力可消除。

(2)

殘余應(yīng)力與殘余應(yīng)變木材在長時(shí)間應(yīng)力作用下或所受應(yīng)力超過比例極限時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)诔?yīng)力之后并不能消失，這種永久的應(yīng)變叫殘余應(yīng)變，也叫塑化固定(dryingset)。含水率均勻后木材表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)變，內(nèi)層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)變，這種內(nèi)外不一致的殘余應(yīng)變產(chǎn)生了干燥殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力在含水率均勻后仍然存在。

(3)

全應(yīng)力全應(yīng)力=彈性應(yīng)力+殘余應(yīng)力在干燥過程中，影響干燥質(zhì)量的是全應(yīng)力，干燥結(jié)束后影響干燥質(zhì)量的是殘余應(yīng)力。

近年來，國際上引入流變力學(xué)理論來分析木材干燥過程中的應(yīng)力應(yīng)變，新的應(yīng)變理論認(rèn)為木材干燥時(shí)的總應(yīng)變包括：自由干縮彈性應(yīng)變粘彈性應(yīng)變機(jī)械吸附應(yīng)變熱應(yīng)變（在高溫過程中）二、木材內(nèi)外層干縮不一致引起的應(yīng)力與變形干燥過程中應(yīng)力變化可以分為四個(gè)階段：1、干燥剛開始階段：無干燥應(yīng)力產(chǎn)生階段

2、干燥初期：應(yīng)力為外拉內(nèi)壓階段

3、干燥中期：內(nèi)外層應(yīng)力暫時(shí)平衡階段

4、干燥后期：應(yīng)力為外壓內(nèi)拉階段

1、

干燥剛開始階段：無干燥應(yīng)力產(chǎn)生此階段中木材內(nèi)外層的含水率都在纖維飽和點(diǎn)以上，各層無干縮，所以干燥剛開始階段還未有應(yīng)力產(chǎn)生。此階段若從木料中取應(yīng)力試片，把試片鋸成梳齒形，每根梳齒長度和未鋸開之前原來尺寸一樣。

若把試片剖為兩條，每條都保持平直形狀，含水率平衡后每條試片也保持平直形狀。這說明這階段板材內(nèi)部無含水率應(yīng)力，也沒有殘余應(yīng)力。

隨干燥的進(jìn)行，木材表層的自由水先蒸發(fā)，從而出現(xiàn)含水率梯度，木材中出現(xiàn)擴(kuò)散現(xiàn)象，木材橫斷面上出現(xiàn)“濕線”，“濕線”以內(nèi)區(qū)域的木材中充滿自由水，“濕線”以外區(qū)域的木材含水率降到FSP以下，干燥過程中，“濕線”不斷向木材內(nèi)部移動(dòng)，即含水率在FSP以上的區(qū)域不斷縮小。此時(shí)木材表層及其附近區(qū)域的含水率低于FSP，內(nèi)部含水率還在FSP以上。2、干燥初期：應(yīng)力為外拉內(nèi)壓由于表層及其附近區(qū)域的含水率低于FSP，表層及其附近區(qū)域就會(huì)干縮，但受到?jīng)]有干縮的內(nèi)部各層的牽制，所以表層及其附近區(qū)域受到拉應(yīng)力。由于木材內(nèi)外層是一整體，又由于作用力與反作用力關(guān)系，內(nèi)部各層受壓應(yīng)力。若此階段從木料中取應(yīng)力試片剖成梳齒形，表層及表層的梳齒將不同程度地比剖開前縮短，而內(nèi)部各層的梳齒將變長。干燥初期階段，如果干燥條件激烈，那么在木材橫斷面上含水率低于FSP的區(qū)域較薄，相應(yīng)受拉應(yīng)力的區(qū)域較少，而受壓應(yīng)力的區(qū)域較大，由于木材內(nèi)部拉應(yīng)力與壓應(yīng)力相平衡，所以表層單位面積上的拉應(yīng)力相當(dāng)大，而且發(fā)展很快，很快達(dá)到最大拉應(yīng)力，干燥初期很容易出現(xiàn)木材表裂。若把應(yīng)力試片剖為兩條，那么試條各自向外彎曲。由于木材是彈、塑性體，木材表層所受拉應(yīng)力超過比例極限時(shí)或受到拉應(yīng)力小于比例極限但所受應(yīng)力時(shí)間長，木材表層產(chǎn)生拉伸塑化固定。所以，當(dāng)應(yīng)力試片含水率均勻后，兩片的形狀就變得和原來的相反，形成向內(nèi)彎曲。

3、干燥中期：內(nèi)外層應(yīng)力暫時(shí)平衡此階段內(nèi)層含水率開始低于FSP，但內(nèi)層含水率高于外層。如果在此之前未進(jìn)行中間調(diào)濕處理，那表層嚴(yán)重塑化固定（也稱表面硬化）；由于表層的拉伸塑性變形，使表層的干縮不完全，而內(nèi)層含水率下降后（在FSP以下），內(nèi)部的干縮逐漸趕上表層的干縮，這時(shí)木材中內(nèi)外層的應(yīng)力暫時(shí)平衡。若此階段從木料中取應(yīng)力試片剖成梳齒形，那么各層的梳齒在剛鋸開時(shí)一樣長，且梳齒平直。如果把應(yīng)力試片剖成兩片，那剛剖開后兩條應(yīng)力片保持平直。含水率均勻后，應(yīng)力試片向內(nèi)彎曲。

4、干燥后期：應(yīng)力為外壓內(nèi)拉這階段木材橫斷面上的含水率梯度已經(jīng)減緩，如果前期未進(jìn)行中間調(diào)濕處理，表層由于塑化固定早已停止了收縮，而內(nèi)層含水率還在降低，加之內(nèi)層由于干燥前期壓應(yīng)力的增加超過比例極限或受長時(shí)間的壓應(yīng)力而產(chǎn)生壓縮塑化固定，而使內(nèi)部各層干縮更加大，所以內(nèi)部的干縮大于表層，內(nèi)部的干縮受外層制約而產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于作用力與反作用力關(guān)系，外層受壓應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)層所受的拉應(yīng)力大于該條件下木材的抗拉強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生內(nèi)裂。

內(nèi)裂產(chǎn)生在木材干燥的后期。若此階段從木料中取應(yīng)力試片剖成梳齒形，中間的梳齒由于脫離了外層的束縛后得到自由干縮，所以內(nèi)層變短，外層變長。若把應(yīng)力試片剖成兩片，那試條向內(nèi)彎曲，含水率均勻后，由于內(nèi)部吸著水的進(jìn)一步排出，內(nèi)層尺寸進(jìn)一步縮短，兩試條向內(nèi)彎曲更厲害。三、木材徑弦向干縮不一致引起的應(yīng)力與變形木材干縮分三種情況分析：徑切板弦切板帶髓心的方材1、徑切板徑切板兩個(gè)板面都是徑向，干縮均勻，不會(huì)引起附加的應(yīng)力和變形。2、弦切板弦切板由于外板面（靠近樹皮的面）弦向程度大于內(nèi)板面，所以在干燥過程中，弦切板的外板面干縮大于內(nèi)板面，因此弦切板干燥使橫斷面向外板面翹(如圖7-19a所示)。但在實(shí)際干燥作業(yè)中，板材都堆積成材堆，由于材堆及頂部壓塊的重量，而對(duì)板材產(chǎn)生附加的壓力以抑制其翹曲。這樣，板材的外板面就產(chǎn)生附加的拉應(yīng)力，而內(nèi)板面產(chǎn)生附近壓應(yīng)力。這種附加的應(yīng)力與含水率梯度無關(guān)。但板材外板面附加的拉應(yīng)力與含水率不均勻引起的表層拉應(yīng)力疊加，很容易引起板面的表裂。

3、帶髓心的方材帶髓心的方材由于表面接近弦切面，干燥時(shí)四個(gè)表面的干縮受到內(nèi)部直徑方向木材的抑制，結(jié)果在表層區(qū)域產(chǎn)生附加的拉應(yīng)力，中心區(qū)域附加壓應(yīng)力。這種表層的拉應(yīng)力與干燥初期含水率梯度引起的拉應(yīng)力相疊加，很容易引起四個(gè)表面的表裂和徑裂，因此帶髓心的方材干燥時(shí)很容易產(chǎn)生缺陷。(如圖7-19b所示)四.干燥應(yīng)力的測量傳統(tǒng)的干燥應(yīng)力測量方法有：(1)

切片法(2)應(yīng)力梳齒法

第六節(jié)

干燥窯內(nèi)空氣流動(dòng)特性一、干燥窯長度上空氣的均勻分配干燥窯長度上均勻分配空氣的方法有：1.分散放置多臺(tái)平行作用的通風(fēng)機(jī)如頂部風(fēng)機(jī)干燥窯2.對(duì)于端部供氣，利用配氣道在干燥窯長度上均勻配氣。如端風(fēng)機(jī)干燥窯2.對(duì)于端部供氣，利用配氣道在干燥窯長度上均勻配氣

設(shè)有一壓氣道，長度為L，截面不變，長度上的氣孔配氣均勻，如氣孔為12～15個(gè)，在這種情況下驟然擴(kuò)大的壓頭損失可以忽略不計(jì)，因?yàn)樵跉獾篱L度上排出空氣（通過大量氣孔），實(shí)際上是連續(xù)的。

設(shè)以Q1（m3/s）表示入口截面1－1的空氣容積，Q2表示距截面1－1為X距離的截面2－2的空氣容積，ω

1及ω

2（m/s）分別為1－1截面和2－2截面的空氣速度，ΔH為長度x的線段1－2上的靜壓力的增量（Pa），λ為摩擦系數(shù)，則

公式中的第一項(xiàng)為氣道內(nèi)的空氣速度由ω1減小到ω2時(shí)靜壓力的增量，即部分動(dòng)壓力變?yōu)殪o壓力。第二項(xiàng)為摩擦壓力損失，對(duì)于長氣道，特別是不光滑的氣道，摩擦系數(shù)會(huì)立刻或在某段沿途之后超過壓