木材干燥的常用方法及其特点
一、 木材干燥的常用方法及其特点
木材干燥就是木材中的水分以汽化或蒸发的方式由木树中排出的过程。木材干燥的方法很多, 通常分为自然干燥和人工干燥两大类。
1. 自然干燥
把木材堆积在空旷的场地或通风的棚舍内, 利用空气作传热、 传湿介质, 利用太阳辐射的热量, 使木材中水分逐步排出, 达到一定的干燥程度, 这种干燥方法叫做自然干燥, 又叫大气干燥, 简称气干。
气干木材的干燥程度受自然条件的限制, 随着地区、 季节和树种的不同而变化。一般只能把含水率降到 10-20 %左右, 达到与大气的平衡含水宰相适应为止, 而不可能再低, 如果要求更低的最终含水率则必须进行人工干燥。
气干的优点是: 不需要建造费用较大的干燥设施, 不需要电力和蒸汽等能源, 技术简单,容易实施, 干燥成本低, 可以满足气干含水率的干燥要求, 因此在生产上仍广泛应用。
气干的缺点是: 干燥条件如温度、 相对湿度不能人为控制, 干燥时间较长, 不能干保到较低的含水率, 而且占地面积大, 干燥期间木材易遭菌虫危害而发生变色、 腐朽、 虫蛀, 以及产生开裂、 变形等缺陷。
为克服上述缺点, 缩短气干时间, 在普通气干的基础上, 又发展了强制气干, 即在气干中采用人工的强制气流循环。它大大缩短了气干的周期, 具有一定的优点, 得到了推广应用。
2. 人工干燥
人工干燥是指在一定的设备内, 用人工的方法造成适合木材干燥的条件, 如温度、 相对湿度、 气流循环速度等, 或用其他的加热、 降湿方法使人材在人为控制下排出水分得到干燥。人工干燥可以保证干燥质量, 缩短干燥时间, 并能满足各种不同用途的干燥要求, 甚至某些特殊的要求。
下面介绍常用的人工干燥方法。
窑干是最常用的人工干燥方法。窑干是把木材放在特制的建筑结构或金属结构的干燥窑内, 人为地控制干燥介质的温度、 相对湿度和气流循环速度, 主要利用气体介质的对流传热对木材进行干燥. 因为干燥窑又称为干燥室或干燥炉, 所以窑干又称室干或炉干。
窑干的优点是:
& 可干燥到要求的任何最终含水率, 不受自然条件的限制;
& 具有较成熟的干燥理论和工艺技术, 能保证干燥质量;
& 与气干相比, 干燥周期短, 生产效率高, 占地面积小;
& 设备不太复杂, 使用寿命长, 安全可靠, 经济效果好。
窑干的缺点是:
& 需建造干燥窑, 投资较大。
& 需要消耗热能、 电能, 而且能源利用率较低,
( 2 )太阳能干燥
由于能源供应日益紧张, 太阳能的开发利用越来越受到人们的重视。太阳能干燥就是利用太阳能作为干燥窑的热源来进行木树干燥。太阳能干燥的优点是: 可利用太阳的无限能源, 节约煤炭等不可再生的能源, 而且可以降低生产成本。干燥周期比气干短。
太阳能干燥的缺点: 对气候的依赖性大, 对太阳能的利用受日照时间的制约, 干燥湿度一题低于常规窑干, 因此干燥周期较长。
太阳能干燥适用于日照时间长, 晴天多的地区有广阔的发展前途。
( 3 )红外线干燥
红外线干燥是利用木材在红外线 (波长为 0 . 72- 1000um的电磁波 )的辐射后, 因吸收红外线而产生热, 使木材温度升高, 水分蒸发而进行干燥的。在工业上, 把 0 . 72- 4um波段的红外统称为近红外线, 把 4-1000um波段的红外线称为远红外线。由于远红外线对湿本材辐射时比近红外线容易吸收, 热效应向, 出此得到广泛应用。红外线的穿透能力有限 (一般力 2- 8mm)更适合于稳木材和单板的干燥。对于成材干燥采用红外线与对流加热方式相结合的干燥窑效果较好。
常见的远红外线辐射元件有电加热. 煤气加热和蒸汽加热等几种形式。远红外线干燥的优点是设备较简单, 可不用锅炉, 易于投产。远红外线干燥的缺点是若用电作能源, 电耗量较大, 若无喷蒸调湿措施, 难干的厚板不能保证干燥质量。
( 4 )高频和微波子燥
高频一般是指波长 1000- 7 . 5m, 频率 0 . 3040 MH z的电磁波, 微波是指波长 1- 1000mm, 频率 300至300000 MH z的电磁波。木材是一种电介质, 把它放在高频或微波的电磁场中, 由于电介质的耗损而使木材强烈地变热, 木材中的水分汽化和蒸发而排出, 使木材得到干燥。高频干燥和微波干燥都属于电介质干燥, 其特点是热量不是从木材外部传入, 而是在木材内部直接发生的。木村内部温度高于木材表面温度。木材内部水分快速向外移动。其干燥速度比常规窑干快 10倍以上. 在同样的电磁场强度下, 经微波辐射所吸收的能量比高频辐射高 20倍, 因此微波更适合于木材干燥。
高频干燥和微波干燥的优点是干燥速度非常快, 干燥均匀, 可解决常规窑干难干的木材的干燥。缺点是: 干燥设备技术复杂, 投资大, 电能消耗大, 干燥成本高, 只适于少量珍贵木材的干燥。
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摘要：木材干燥是为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命，必须采取适当的措施使木材中的水分（含水率）降低到一定的程度。下面，为你介绍木材烘干技术。
木材烘干技术 木材干燥方法 木材干燥技术
1、什么叫木材干燥？
中含有一定数量的水分。木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命，必须采取适当的措施使木材中的水分（含水率）降低到一定的程度。要降低木材的含水率，须提高木材的温度，使木材中的水分蒸发和向外移动，在一定流动速度的空气中，使水分迅速地离开木材，达到干燥的目的。为了保证被干木材的质量，还必须控制干燥介质（如目前通常采用的湿空气）的湿度，以获得快速高质量地干燥木材的效果，这个过程叫做木材干燥。由于上述方法是利用对流传热方式，从木材的外部外热干燥的方法，所以，又称为对流干燥。
概括地说木材干燥就是水分以蒸发或汽化的方式由木材中排出的过程。
2、木材为什么要干燥？
新鲜含有大量的水分，在特定环境下水分会不断蒸发。水分的自然蒸发会导致木材出现干缩、开裂、弯曲变形、霉变等缺陷，严重影响木材制品的品质，因此木材在制成各类木制品之前必须进行强制（受控制）干燥处理。正确的干燥处理可以克服上述木材缺陷，提高木材的力学强度，改善木材的加工性能。它是合理利用木材，使木材增值的重要技术措施，也是木制品生产不可缺少的首要工序。
木材干燥设备=烘炉？
木材干燥设备要实现对木材的强制干燥，必须具备三个基本功能：加热、调湿和通风。加热功能不言而喻；调湿（喷蒸汽或雾化水）用于保障干燥某些阶段所需的高湿度环境，防止木材开裂、变形等；通风设备必须保证湿热空气均匀地穿过材堆的各个部位，使干燥后的木材含水率均匀。简易的木材"烘炉"一般以热炉气直接或间接加热，难以组织合理的气流循环，湿度难以调节或无法调节，用这种简易设备获得好的干燥效果是非常困难的。
3、什么叫室干法？有什么特点？
木材在建筑结构（如砖混凝土结构或钢筋混凝土结构）或金属结构的干燥室内，人工控制和调节干燥介质（空气、过热蒸汽等）的温度、湿度和气流循环速度，利用对流等传热传湿的作用，对木材进行干燥的方法，叫做室干法。
利用干燥室对木材进行干燥处理是人工干燥的最基本的形式，也是目前国内外木材加工工业中应用最普遍的干燥木材的方法。这种干燥方法具有以下特点：
（1）需要建造干燥室或较大的金属结构设备，但占地面积比气干场地少。
（2）必须配置供热和供电的设备。
（3）干燥木材的生产周期短，容易保证木材加工全过程的连续性。
（4）木村的干燥程度不受自然条件、地区、季节和树种的限制，可根据要求获得任何程度的最终含水率。
（5）具有较成熟的干燥理论和工艺技术，能保证干燥质量。
（6）干燥设备的结构并不太复杂，使用安全可靠，不管那种类型的木材干燥室，只要按设计要求建造和定期维修保养，一般均可使用15年以上。
4、什么叫木材的含水率？
木材中水分的含量，叫做含水率，或称含水量。用水分的重量对木材的重量之比的百分率（%）表示。
木材的含水率有二种表示方式：
第一种叫绝对含水率，或称含水率。用全干木材的重量作为计算基础，用字母W表示，其计算公式为：
W=(湿材重量-全干材重量)/全干材重量*100%
第二种叫相对含水率，是用湿材重量作为计算基础的，用符号W0表示，计算公式为：
W0=(湿材重量-全干材重量)/湿材重量*100%
在木材干燥生产中，广泛采用的是绝对含水率（简称含水率）。
5、掌握木材含水率的重要性
为什么有些木门、木地板、木制家具等木制品销售出去以后会出现开裂、变形等质量问题呢？怎样减少这些问题对木业企业的损失呢？
木制品制作完成后，造型、材质都不会再改变，此时决定木制品内在质量的关键因素主要就是木材含水率和干燥应力。生产制造企业需要正确掌握木制品的含水率。当木制品使用时达到平衡含水率以后，这个时候的木材最不容易开裂变形。
销售木制品的经销商，也应该对所销售的产品的含水率进行检测，掌握所销售产品的质量状态。选择产品质量好的厂家，凡是注重产品质量的生产厂家，都会对其产品的含水率进行检测。
对于高素质的采购木制品的部门，随着专业知识的不断增长，也越来越多地注重木制品的含水率指标。过去国外的采购商就很注重这一指标，许多做出口产品和半成品的木业厂家对此深有体会。
6、什么叫自由水？什么叫吸着水？
木材中的毛细管系统有两大类，即大细管系统和微毛细管系统。木材中的水分就存在于这些毛细管系统之中。
由细胞腔组成的大毛细管系统，对水分的束缚力很小以至无束缚力，水分能够从大毛细管系统的断面自由地蒸发出去。因此，把存在于大毛细管系统内的水分，叫做自由水。自由水的增减，只能影响木材的重量、保存和燃烧能力，而不影响木材的性质。
由互相通连的细胞壁构成的微毛细管系统，对水分有程度不同的束缚力，若要使微毛细管系统内的水分向空中蒸发，必须把空气的湿度降低到一定的程度；或者在加热条件下加速水分的运动，才能克服微毛细管的束缚力，向空气中蒸发。同时，微毛细管系统不但在一定的条件下向空气中蒸发水分，而且也能够吸收空气中的水分。因此，把存在于微毛细管系统内的水分，叫做吸着水。吸着水的增减变化，不仅使木材发生膨胀和收缩，而且也影响到木材的其它物理力学性质。
另外，木材中还有一种化合水，它存在于木材的化学成分中。化合水的数理很小，只有在化学加工时，才有意义。
化合水存在于木材化学组成中,其含量约为1%,干燥无法除去,一般不予考虑。
7、什么叫木材的纤维包和点？
前面已讲到，吸着水存在于细胞壁内，而细胞壁能容纳水分的空间是有限的，也就是说吸着水的数量有一定限度。在大气条件下，当自由水已蒸发干净，而吸着水还保持着最高量时的木材含水率，叫做"纤维饱和点"，亦称"吸湿极限"，用W纤表示。
木材的纤维饱和点随树种与温度而异。就多种木材来说，在空气温度为20℃湿度为100%时。纤维饱和点的含水率W纤的平均值为30%，变异范围为23-33%。
纤维饱和点，随着温度的升高而变小。以下木材在被水蒸汽饱和的空气内，纤维饱和点的变化情况。
空气温度(℃)20 60 120
纤维饱和点(℃)30 26 18
从中可以看出，随着温度的升高，木材从饱和空气中吸湿的能力将降低。
木材的纤维饱和点这个概念，在干燥工艺中经常用到，应当记住。当木材的含水率在纤维饱和以上时（W纤＞30%），木材不产生干缩；当木材含水率在纤维饱和点以下时（W纤＜30%），其干缩趋势呈直线变化，即从含水率30%降低时，每减少1%，而相应的干缩系数的数值是不变的，只是随着树种及弦、径向的不同而稍有差异。
另外，木材的纤维饱和点与其导电性有关。全干木材是良好的绝缘体。湿木材是半导体。当含水率由0%增加到30%左右时，木材的比电导加大达10万倍以上；含水率从30%增大到最高限度时，比电导的加大不过4倍。
8、什么叫木材的平衡含水率？
放置在大气中的湿木材，它的含水率将随着时间的延续而逐渐降低。当木材中的水分与大气中的水分不再进行交换而达到平衡状态，即水分处于静止状态时，木材的含水率即是该温度、湿度条件下的平衡含水率，以W衡表示。
平衡含水率随着木材所处的空气状态的不同而变化。当空气的相对湿度升高时，平衡含水率也升高；空气的相对湿度降低时，平衡含水率也降低；与上述情况相反，当空气温度升高时，将使平衡含水率降低。这就是说，随着温度的升高，木材的吸湿性将会降低。
木材在由湿变干和由干变湿的过程中，在一定的空气状态下都逐渐地趋向于平衡含水率。在一般的情况下，由湿变干的含水率常常稍大于由干变湿的含水率。这是由于木材的微毛细管系统内的空隙，已有一部分被渗透进来的空气所占据，而防碍了木材对水分吸收的缘故。这个现象叫做吸湿滞后或吸收滞后，用ΔW表示。
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