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?shù)尼槍π缘母稍锕に嚭驮O(shè)備對木材進行熱濕處理,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250%) 
　　2、 吸著水是存在于木材的微毛細管內(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含水率,簡稱含水率,用W表示. 
　　2 、電測法:根據(jù)木材電學特性和含水率的關(guān)系直接測定含水率的方法.常用的有電阻式木材含水率測定儀. 
　　3、 木材的纖維飽和點:濕木材在存在大毛細管中的自由水全部蒸發(fā)完畢,而毛細管系統(tǒng)中的吸著水還在飽和狀態(tài)時的木材含水率.(自由水和吸著水的交接點)木材纖維飽和點是材性變異的轉(zhuǎn)折點,吸著水的增減會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間,木材中的水分與空氣中的水分不再進行交換而達到平衡狀態(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: 
　　木材干燥時水分可以順纖維方向移動從板的兩端排除,也可以橫跨纖維方向移動從板的表面和側(cè)面排除,因為鋸材的表面積和側(cè)面積大于端面積,因此鋸材干燥時的水分主要沿厚度和寬度的方向移動和排出.當含水率高于木材纖維飽和點時以液態(tài)水移動為主,當部分含水率低于木材纖維飽和點時以水蒸氣或汽水混合方式移動為主. 
　　四 、木材干燥過程中的熱濕傳導: 
　　木材干燥時,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,首先要預熱,預熱木材的介質(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濕木材的表面,并在表面上凝結(jié)成水,此時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,當木材表面溫度等于介質(zhì)溫度時,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,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. 
　　預熱過后,開始干燥時,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入干燥介質(zhì)中然后被排出窯外.木材表層大毛細管的自由水首先蒸發(fā),然后蒸發(fā)微毛細管中的吸著水,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,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的動力,水分移動方向是從高含水率向低含水率方向移動.干燥時,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,含水率梯度越大,移動速度就越快.這種有含水率梯度而引起的水分移動的難易與木材的構(gòu)造特征和物理學性能有關(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.