木材干燥的基本原理

    木材干燥是指在保證木材品質(zhì)優(yōu)良的前提下,采用適當(dāng)?shù)尼槍?duì)性的干燥工藝和設(shè)備對(duì)木材進(jìn)行熱濕處理,是木材中的水分連續(xù)排除的過程. 
　　一、木材中的水分:(自由水;吸著水;和化合水) 
　　1、 自由水是存在于木材大毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi).(此類型在木材干燥中是很容易去除的,并且含量是最大 的, 例如泡桐的自由水含量高達(dá)250%) 
　　2、 吸著水是存在于木材的微毛細(xì)管內(nèi),不同樹種的木材吸著水含量為23-33%,平均為30%,只有得到一定的能量,克服微毛細(xì)管的束縛力,吸著水才能從木材中排出,所以這種類型的水分是不容易排除的. 
　　3 、化合水存在于木材化學(xué)組成中,其含量約為1%,干燥無法除去,一般不予考慮. 
　　二 、木材干燥中常用的概念: 
　　1、 含水率:指木材中水分的含量.木材中所含水分的重量與絕干材重量之比叫絕對(duì)含水率,簡(jiǎn)稱含水率,用W表示. 
　　2 、電測(cè)法:根據(jù)木材電學(xué)特性和含水率的關(guān)系直接測(cè)定含水率的方法.常用的有電阻式木材含水率測(cè)定儀. 
　　3、 木材的纖維飽和點(diǎn):濕木材在存在大毛細(xì)管中的自由水全部蒸發(fā)完畢,而毛細(xì)管系統(tǒng)中的吸著水還在飽和狀態(tài)時(shí)的木材含水率.(自由水和吸著水的交接點(diǎn))木材纖維飽和點(diǎn)是材性變異的轉(zhuǎn)折點(diǎn),吸著水的增減會(huì)引起木材的脹縮而影響木材制品的尺寸穩(wěn)定性和其他木材物理學(xué)性質(zhì). 
　　4 、木材的平衡含水率:一塊木材在熱濕空氣中過一段時(shí)間,木材中的水分與空氣中的水分不再進(jìn)行交換而達(dá)到平衡狀態(tài)的含水率叫做該空氣狀態(tài)下的平衡含水率. 
　　三 、木材干燥過程中的水分移動(dòng): 
　　木材干燥時(shí)水分可以順纖維方向移動(dòng)從板的兩端排除,也可以橫跨纖維方向移動(dòng)從板的表面和側(cè)面排除,因?yàn)殇彶牡谋砻娣e和側(cè)面積大于端面積,因此鋸材干燥時(shí)的水分主要沿厚度和寬度的方向移動(dòng)和排出.當(dāng)含水率高于木材纖維飽和點(diǎn)時(shí)以液態(tài)水移動(dòng)為主,當(dāng)部分含水率低于木材纖維飽和點(diǎn)時(shí)以水蒸氣或汽水混合方式移動(dòng)為主. 
　　四 、木材干燥過程中的熱濕傳導(dǎo): 
　　木材干燥時(shí),把木材堆成材堆,借助一種既能將熱量傳給木材又能吸收木材中蒸發(fā)的水分的媒介物質(zhì),稱為干燥介質(zhì). 
　　干燥開始前,首先要預(yù)熱,預(yù)熱木材的介質(zhì)是飽和濕空氣或接近飽和的濕空氣,空氣中的水蒸氣將有一部分穿過界面層到達(dá)濕木材的表面,并在表面上凝結(jié)成水,此時(shí)水蒸氣所含的汽化潛熱變?yōu)轱@熱,傳給木材表面,并由表面?zhèn)魅雰?nèi)部,木材溫度逐漸升高,當(dāng)木材表面溫度等于介質(zhì)溫度時(shí),木材表面的水蒸氣分壓力等于循環(huán)蒸汽流的分壓力,互相傳遞的水蒸氣數(shù)量處于平橫狀態(tài),同時(shí),由于木材內(nèi)部的溫度低于表面溫度,干燥介質(zhì)中的熱將通過表面向內(nèi)部傳遞. 
　　預(yù)熱過后,開始干燥時(shí),木材蒸發(fā)面的自由水和部分吸著水在水蒸氣分壓差的作用下脫離木材進(jìn)入干燥介質(zhì)中然后被排出窯外.木材表層大毛細(xì)管的自由水首先蒸發(fā),然后蒸發(fā)微毛細(xì)管中的吸著水,由于表面水分的蒸發(fā),是蒸發(fā)面的含水率降低,在木材的表層和內(nèi)部各層之間出現(xiàn)內(nèi)高外低的含水率梯度和內(nèi)低外高的溫度梯度,在這兩種梯度的作用下,使內(nèi)部各層中的水分向表面移動(dòng),直到干燥完畢,木材內(nèi)外層含水率才接近一致. 
　　含水率梯度是水分移動(dòng)的動(dòng)力,水分移動(dòng)方向是從高含水率向低含水率方向移動(dòng).干燥時(shí),木材表層水分首先蒸發(fā),使表層含水率低于內(nèi)層,形成內(nèi)高外低的含水率梯度,在含水率梯度的作用下,內(nèi)層水分向表層移動(dòng),含水率梯度越大,移動(dòng)速度就越快.這種有含水率梯度而引起的水分移動(dòng)的難易與木材的構(gòu)造特征和物理學(xué)性能有關(guān),密度小的比密度大的容易,邊材比心材容易;順紋比橫紋容易;徑向比弦向容易;所以在紅木類木材干燥中,由于木材密度較大,干燥中,含水率梯度較小,所以干燥就比較困難.