木材干燥學(xué)期末

木材干燥學(xué)期末木材干燥：在熱力作用下以蒸發(fā)或者沸騰的方式將木材內(nèi)水分排出（或者使含水率降低到使用要求）的過(guò)程。木材干燥曲線：既單位時(shí)間內(nèi)木材平均含水率的變化曲線。木材干燥室：裝配有通風(fēng)和加熱設(shè)備，用來(lái)干燥木材的建筑物或者金屬容器干燥基準(zhǔn)：在木材干燥過(guò)程中根據(jù)干燥時(shí)間和木材狀態(tài)變化（含水率）而編制的干燥介質(zhì)溫度和濕度的變化程序表。干燥介質(zhì)：指在干燥過(guò)程中將熱量傳給木材、同時(shí)將木材派出的水分帶走的媒介物質(zhì)，叫做干燥介質(zhì)。種類(lèi)：濕空氣、過(guò)熱空氣、爐氣。干縮：當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的吸著水從木材中排除時(shí)，木材的尺寸隨著減小的現(xiàn)象。干縮系數(shù)：在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，木材的含水率每降低1%而引起木材的收縮量，叫做木材的干縮系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)干縮系數(shù)。潤(rùn)漲：在木材由絕干狀態(tài)到濕潤(rùn)到纖維保和點(diǎn)的是很的膨脹現(xiàn)象纖維飽和點(diǎn)：當(dāng)木材細(xì)胞腔中的自由水蒸發(fā)完畢，而細(xì)胞壁中的吸著水還處于飽和狀態(tài)時(shí)的木材含水率叫纖維飽和點(diǎn)。解吸：若木材含水率較高，存放在干燥的空氣中，木材細(xì)胞壁微毛細(xì)管中的水蒸氣分壓大于周?chē)諝庵兴魵夥謮海瑒t微毛細(xì)管系統(tǒng)能向周?chē)諝庹舭l(fā)水分的現(xiàn)象。吸濕：細(xì)胞壁內(nèi)的微毛細(xì)管系統(tǒng)能從空氣中吸收水分的現(xiàn)象。吸濕滯后：干木材在吸濕過(guò)程中吸濕穩(wěn)定含水率或多或少的低于在同一樣空氣狀態(tài)下的解吸穩(wěn)定含水率的現(xiàn)象木材平衡含水率：薄小木材在一定空氣狀態(tài)下最后達(dá)到吸濕穩(wěn)定含水率或解吸穩(wěn)定含水率叫做平衡含水率。絕對(duì)濕度：每1立方米濕空氣（空間）中所含有水蒸汽的克數(shù)（g）相對(duì)濕度：每立方米濕空氣中含有水蒸汽的重量與同溫同壓下可能含有的最大水蒸汽的重量之比。濕含量：含有1kg干空氣的濕空氣中水蒸汽的克數(shù)g露點(diǎn)溫度：一定狀態(tài)的空氣冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫露點(diǎn)溫度。導(dǎo)熱系數(shù)：在木材單位厚度上溫度每降低1攝氏度時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量叫做導(dǎo)熱系數(shù)。干度：1kg濕蒸汽中干蒸汽的相對(duì)重量。叫做水蒸汽的干度，簡(jiǎn)稱(chēng)干度。熱含量:1kg干空氣的濕空氣中含有的熱量，即(1+0.001d)公斤濕空氣中含有的冷卻極限溫度：是指水分蒸發(fā)時(shí)空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。濕球溫度：在熱含量不變的情況下，水分從木材蒸發(fā)到空氣中，使其相對(duì)濕度逐漸增加，當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。室干：指在干燥室內(nèi)人工控制干燥介質(zhì)的參數(shù)對(duì)木材進(jìn)行干燥的方法。自由水：存在于由相互連通的細(xì)胞腔所構(gòu)成的大毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)，其性質(zhì)類(lèi)似于自由水面的水分；吸著水：存在于由相互連通的細(xì)胞壁構(gòu)成的微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)，被吸附在纖維素、半纖維素、木素和其它組分的羥基上；濕空氣：濕空氣是干空氣和水蒸汽的混合物，或是含有水蒸汽的空氣。導(dǎo)熱：物體與直接接觸面發(fā)生的熱量交換現(xiàn)象叫導(dǎo)熱。對(duì)流傳熱：由于流體各部分發(fā)生相對(duì)位移引起的熱量傳遞過(guò)程叫對(duì)流傳熱。熱輻射：以電磁波的形式傳遞能量的過(guò)程叫做熱輻射。大毛細(xì)管系統(tǒng)：由相互連通的細(xì)胞腔及細(xì)胞間隙構(gòu)成，對(duì)水分的束縛力很小甚至無(wú)束縛力。1.按照木材中水分排出的方式木材的干燥可分為機(jī)械干燥、化學(xué)干燥和熱力干燥這三種。熱力干燥按條件人為控制與否可分為大氣干燥、人工。根據(jù)木材加熱方式不同，熱力干燥又可分為對(duì)流干燥，電介質(zhì)干燥，輻射干燥和接觸干燥2.木材干燥的干燥設(shè)備動(dòng)力設(shè)備、熱力設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備3.木材干燥的干燥工藝準(zhǔn)備工作，干燥基準(zhǔn)測(cè)定，干燥結(jié)束，干燥儲(chǔ)存4.水蒸汽按其狀態(tài)可分為：濕飽和蒸汽，干飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽5.濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物。濕度分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度6.I-d圖主要線系構(gòu)成等焓線和等濕含量線，等溫線，等相對(duì)溫度線，等水蒸汽壓力線，此外還有密度和比體積線系等7.干燥介質(zhì)的爐氣要求：少煙或無(wú)煙，無(wú)火花和灰塵，溫度適宜穩(wěn)定，爐氣的氣流量穩(wěn)定8.木材可按干濕程度分為六級(jí)：濕材、生材、半干材、氣干材、室干材、絕干9.干縮規(guī)律：弦向>徑向>縱向闊葉樹(shù)材的干縮>針葉木材密度高的木材干縮>密度低的木材10.干縮過(guò)程與濕脹過(guò)程一般限制在纖維飽和點(diǎn)和全干狀態(tài)之間11.氣態(tài)干燥介質(zhì)主要包括（濕）空氣、爐氣和常壓過(guò)熱蒸汽這三種12.相對(duì)濕度也可稱(chēng)作空氣的飽和度，在一定溫度空氣被水蒸汽所飽和的程度。13.一定狀態(tài)的空氣冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫露點(diǎn)溫度14.影響木材熱擴(kuò)散的因素有木材密度，含水率，溫度，熱流方向15.通常把傳熱現(xiàn)象看做是導(dǎo)熱，熱對(duì)流，熱輻射這三種基本方式，傳熱的主要形式是導(dǎo)熱和熱對(duì)流。同樣，濕交換也可分為：穩(wěn)定濕交換和不穩(wěn)定濕交換16.按照溫度場(chǎng)是否隨時(shí)間變化，導(dǎo)熱可分為穩(wěn)定導(dǎo)熱，非穩(wěn)定導(dǎo)熱17.在木材干燥相對(duì)濕度的測(cè)量常用的是干濕球濕度計(jì)和毛發(fā)濕度計(jì)18.干燥初期應(yīng)力外拉內(nèi)壓階段，干燥末期應(yīng)力外壓內(nèi)拉階段19.干燥過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因：木材構(gòu)造上的各向異性，木材斷面上含水率分布不均勻應(yīng)力種類(lèi)：①濕應(yīng)力②殘余應(yīng)力③全應(yīng)力20.測(cè)定含水率的方法有很多種，生產(chǎn)單位通常采用的的是重量法和電測(cè)法1目前木材干燥室以濕空氣為主要干燥介質(zhì)，蒸汽為主要熱源，對(duì)流換熱為主要熱交換方式2按照作業(yè)方式，干燥室可分為周期式干燥室，連續(xù)式干燥室3按照干燥介質(zhì)的種類(lèi)分為空氣干燥室，爐氣干燥室，過(guò)熱蒸汽干燥室4按照干燥介質(zhì)的循環(huán)特性分為自然循環(huán)干燥室，強(qiáng)制循環(huán)干燥室5周期式強(qiáng)制干燥室根據(jù)風(fēng)機(jī)在干燥室布置的不同又可分為室內(nèi)頂風(fēng)機(jī)型，室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)型，室內(nèi)端風(fēng)機(jī)型和噴氣型6室內(nèi)頂風(fēng)機(jī)型又可分為縱軸型，橫軸型和直聯(lián)型7干燥室的設(shè)備供熱設(shè)備，調(diào)濕設(shè)備，通風(fēng)設(shè)備，木材運(yùn)載與裝卸設(shè)備及檢視設(shè)備和儀表8供熱與調(diào)濕設(shè)備主要包括加熱器，噴蒸器，疏水器和連接管路。疏水器是安裝在加熱管道上的必須設(shè)備之一，其作用是排除加熱器中的冷凝水，阻止蒸汽損失，以提高加熱器的傳熱效率，節(jié)省蒸汽。常用加熱器：鑄鐵肋形管、平滑管、螺旋片式、軋片式加熱器9噴蒸管是用來(lái)快速提高干燥室內(nèi)的溫度和相對(duì)濕度的裝置。10干燥設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)技能包括工藝性能，使用性能，節(jié)能效和經(jīng)濟(jì)效果11溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式高濕度，噴蒸處理。內(nèi)裂：在木材內(nèi)部沿木射線裂開(kāi)。原因：后期，無(wú)中間處理，表面硬化嚴(yán)重。措施：中期調(diào)濕處理，降低后期溫度，或干燥前將木材進(jìn)行改性處理。端裂：木材干燥時(shí)木材端面沿徑向的開(kāi)裂。原因：端部水分蒸發(fā)過(guò)快，干燥基準(zhǔn)過(guò)硬措施：兩端涂防水涂料。如瀝青、石蠟等皺縮：原因：木材細(xì)胞不均勻收縮引起的不均勻凹陷。措施：進(jìn)行冷凍、蒸汽處理，調(diào)整干燥工藝彎曲變形：原因：由于板材紋理不直、各部位的收縮不同或不同組織間的收縮差及其局部塌陷而引起的。措施：合理裝堆，控制干燥工藝，放置重物。發(fā)霉：原因：空氣溫度低，適度太高；材堆內(nèi)氣流滯緩措施：1正確碼垛，提高溫度降低濕度2設(shè)置擋風(fēng)板，加大風(fēng)速炭化：原因：溫度過(guò)高（微波干燥）措施：在水分較低時(shí)減少微波的功率1.燥室干燥方法的選用？有蒸汽加熱干燥，爐氣加熱干燥，除濕干燥和其他干燥。蒸汽加熱干燥有點(diǎn)：溫度容易調(diào)節(jié)和控制，并可以調(diào)濕處理，干燥質(zhì)量有保證。工藝成熟，操作方便，可實(shí)施自動(dòng)換或半自動(dòng)化操作，便于集中和統(tǒng)一管理。設(shè)備性能好，使用壽命長(zhǎng)。干燥室的容量較大，節(jié)能效果較好，干燥成本適中或偏低?？梢杂妹?，也可以用廢木料做燃料。缺點(diǎn)是需要蒸汽鍋爐。因此，這是最普遍的干燥方法，產(chǎn)量較大及有現(xiàn)成蒸汽供應(yīng)企業(yè)，適合采用蒸汽干燥。對(duì)于干燥質(zhì)量要求較高的中小型企業(yè)也考慮蒸汽干燥。過(guò)熱蒸汽干燥要慎用。只有當(dāng)干燥針葉樹(shù)材薄板時(shí)并對(duì)于干燥質(zhì)量要求不高時(shí)才采用。爐氣干燥：優(yōu)點(diǎn)是不用鍋爐，并以工廠的加工剩余木廢料做燃料，干燥成本低。缺點(diǎn)是干燥介質(zhì)的溫度和濕度狀態(tài)不容易調(diào)節(jié)和控制，對(duì)于操作技術(shù)和責(zé)任心要求較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。適用于沒(méi)有蒸汽供應(yīng)的，干燥量不大，有大量的費(fèi)木料做燃料的中小企業(yè)。除濕干燥：優(yōu)點(diǎn)是可回收濕空氣冷凝所釋放的氣化潛熱，該方法幾乎沒(méi)有或者只有少量的廢氣熱損失，而且工藝簡(jiǎn)單，操作容易，干燥安全，一般不會(huì)造成木材損傷。缺點(diǎn)是干燥溫度低，干燥時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于厚板或難干材不容易干透，并且因?yàn)椴捎秒娔?，干燥成本高。適用于產(chǎn)量較低的小型企業(yè)，或因所處的環(huán)境不便于建造鍋爐或爐氣燃燒爐，或電能供應(yīng)充足，電價(jià)較為便宜的地方。其他干燥方法：如太陽(yáng)能干燥，微波干燥高頻干燥等。適合某些干燥量不大，質(zhì)量要求高的特殊場(chǎng)合和行業(yè)。2.竹材的基本結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)習(xí)慣上，常將竹壁厚的不同組織由外之內(nèi)稱(chēng)竹青竹肉竹黃在解剖學(xué)上則進(jìn)一步細(xì)分為表皮、皮層、基本組織、維管束和竹腔壁等五部分。竹材為非均質(zhì)結(jié)構(gòu)：竹子無(wú)形成層，生長(zhǎng)期間不能橫向增長(zhǎng)，竹子無(wú)髓心，沒(méi)有橫向的木射線，各類(lèi)細(xì)胞均與竹桿縱向平行排列，竹材維管束分布于基本組織之間，故竹材易于縱向劈裂。3.竹材干縮特性橫向大于徑向，徑弦差異不大弦向干縮中竹青最大，竹肉次之。竹黃最小各個(gè)部位的干縮率縱向干縮中竹青最小竹肉次之竹黃最大竹齡竹齡越小竹材弦向和徑向的干縮率越大竹齡越大反之4.竹地板的生產(chǎn)工藝毛竹截?cái)唷獔A竹剖片——粗刨——蒸煮處理——（碳化）——干燥——精刨——涂膠——組胚——熱壓——截?cái)唷拿媾佟肮狻推帷獧z驗(yàn)入庫(kù)5.平衡含水率的測(cè)定1）圖表法：根據(jù)干球溫度及干濕球溫度差2）稱(chēng)重法：試件平衡后的質(zhì)量及絕干質(zhì)量3）電測(cè)法：平衡含水率試片6.木材的干縮與濕漲1）干縮：細(xì)胞壁鐘的吸著水排出時(shí)，木材的尺寸減小2）濕漲：在木材由絕干狀態(tài)逐漸潤(rùn)濕到纖維飽和點(diǎn)的過(guò)程中，木材的尺寸增大3）原因：木材細(xì)胞壁內(nèi)的吸著水向外蒸發(fā)，細(xì)胞壁的纖維與纖維之間、微纖絲之間的水層變薄，而相互靠攏，從而使木材細(xì)胞壁變薄，導(dǎo)致整個(gè)木材尺寸減小。7.弦向干縮大于徑向干縮的原因是：1）木射線細(xì)胞在徑向上是它的長(zhǎng)度，在弦向上是它的端面，而木射線的橫向干縮較縱向干縮大2）木射線沿徑向排列，牽制著其他縱行細(xì)胞的收縮，而弦向上就不受這種牽制作用3）有些細(xì)胞在干縮時(shí)，弦向收到壓力而徑向卻微有伸長(zhǎng)4）木材徑而細(xì)胞壁上的紋孔大而多，細(xì)胞壁的含量少，也就干縮小；而木材弦面細(xì)胞壁的紋孔小而少，細(xì)胞壁的含量多，也就干縮大干縮規(guī)律：弦向-徑向-縱向8.干燥過(guò)程中，應(yīng)力是如何形成、發(fā)展的？干燥過(guò)程中，木材橫斷面含水率分布不均勻，內(nèi)外層干縮不一致以及木材構(gòu)造上的各向異性使徑、弦向干縮也不同，是木材產(chǎn)生應(yīng)力變形的主要原因。應(yīng)力變化可分為四個(gè)階段：（1）干燥剛開(kāi)始，還未產(chǎn)生應(yīng)力的階段。此階段中木材內(nèi)外層的含水率都在纖維飽和點(diǎn)以下，不發(fā)生干縮。此時(shí)木材既無(wú)含水率應(yīng)力，也無(wú)殘余應(yīng)力。（2）干燥初期，應(yīng)力外拉內(nèi)壓階段，木材表層含水率降到纖維飽和點(diǎn)以下而發(fā)生干縮，但內(nèi)層含水率尚在纖維飽和點(diǎn)以上未發(fā)生收縮。隨著干燥的繼續(xù)，木材內(nèi)層含水率梯度逐漸加大，應(yīng)力也會(huì)逐漸增大，直至應(yīng)力達(dá)到一個(gè)最大值后，隨著干燥過(guò)程的繼續(xù)，木材內(nèi)層也開(kāi)始收縮，應(yīng)力開(kāi)始下降。（3）干燥中期，應(yīng)力暫時(shí)平衡階段。干燥到這一時(shí)期，木材內(nèi)層含水率也降到纖維素飽和點(diǎn)。（4）干燥末期，應(yīng)力外壓內(nèi)拉階段。在此階段，木材橫斷面上的含水率梯度已減弱，表層由于塑化固定早已停止了干縮，內(nèi)層隨著吸著水的排除進(jìn)一步干縮，內(nèi)層受到表層的牽制而不能完全干縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，表層受內(nèi)層干縮趨勢(shì)的壓縮而產(chǎn)生壓應(yīng)力。5）干燥結(jié)束后，隨著木材含水率的逐步平衡，含水率梯度消除，含水率應(yīng)力消失，但由于存在殘余變形，因此木材內(nèi)部還存在殘余應(yīng)力。9.在生產(chǎn)和使用上通常根據(jù)木材中水分含量程度的不同，木材可分為6級(jí)1）濕材：長(zhǎng)期浸泡于水中，含水率大于生材的木材2）生材：和新采伐的木材含水率基本一致的木材3）半干材：含水率介于生材與氣干材之間的木材4）氣干材：長(zhǎng)期儲(chǔ)存于大氣中，于大氣的相對(duì)濕度趨于平衡的木材5）室干材：木材在干燥室內(nèi)，以適當(dāng)?shù)臏囟群拖鄬?duì)濕度條件進(jìn)行干燥，含水率約為7~15%的干材，通常根據(jù)木材的使用區(qū)域、場(chǎng)合及用途等條件而定。6）絕干材：含水率為0的木材稱(chēng)為絕干材或者全干材。10.典型常規(guī)干燥室的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：1）頂風(fēng)機(jī)型干燥窯：風(fēng)機(jī)在干燥窯的頂部。性能及特點(diǎn)：空氣循環(huán)較均勻，干燥質(zhì)量好，安裝和維修比較方便，容量大，適合大規(guī)模生產(chǎn)；動(dòng)力消耗?。煌顿Y大2）端部風(fēng)機(jī)型干燥窯：風(fēng)機(jī)在干燥窯的端部。性能特點(diǎn)：材堆高度方向氣流均勻、安裝維修方便、投資比較小、容積受限3）側(cè)風(fēng)機(jī)型干燥窯：風(fēng)機(jī)在干燥窯的側(cè)面性能特點(diǎn)：利用系數(shù)高，投資少；安裝維修方便；氣流分布不均11.木材干燥室的分類(lèi)1）按干燥方式，可分為周期式干燥室、連續(xù)式干燥室2）按干燥介質(zhì)，可分為空氣干燥室、爐氣干燥室、過(guò)熱蒸汽干燥室3）按干燥介質(zhì)的循環(huán)特性，可分為自然循環(huán)干燥室、強(qiáng)制循環(huán)干燥室4）按加熱方式或能源種類(lèi)，可分為蒸汽加熱干燥室、爐氣干燥室、電加熱干燥室、太陽(yáng)能干燥室、導(dǎo)熱油干燥室、熱水加熱干燥室12.材堆堆積應(yīng)注意哪些方面？1）同一材堆樹(shù)種、規(guī)格、含水率應(yīng)一致，或樹(shù)種不同而材性相近；2）隔條在材堆中自上而下保持一條線并落在支撐橫梁上；3）支撐同一材堆的支撐橫梁的高度應(yīng)一致4）木材越薄、質(zhì)量要求越高或終含水率要求越低，隔條數(shù)量應(yīng)越多；5)材堆端部的兩行隔條應(yīng)與板端對(duì)齊。若木材長(zhǎng)短不一，應(yīng)把短料放在中間；6)材堆的最高兩層放置低級(jí)木料，頂部放重物來(lái)防止木材翹曲；7)干燥厚度小于40mm、寬度小于50mm的毛料時(shí)，