根據(jù)供熱方式的不同，木材干燥可分為熱風(fēng)對(duì)流干燥、微波干燥和紅外線輻射干燥等。為了比較這3種供熱方式對(duì)木材干燥特性的影響，筆者進(jìn)行了干燥動(dòng)力學(xué)對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)定并分析樹種、板材厚度對(duì)干燥速度和能耗的影響規(guī)律，研究不同干燥方法的最佳分界點(diǎn)，旨在為合理制定干燥工藝提供依據(jù)。
　　1材料與方法
　　111試驗(yàn)材料與試件準(zhǔn)備速生馬尾松（Pinusmassoniana）、楊樹（Populusdeltoidscv1I269255），采自合肥，其氣干密度分別為0142和0148g/cm3。將原木加工成2m長(zhǎng)的木段，并鋸解成10、20、30和40mm等4種不同厚度規(guī)格的弦切板，厚度允許誤差±011mm.挑選質(zhì)地均勻，無(wú)裂紋、樹瘤、蟲眼等缺陷的板材備用。為了減少鋸材端頭和側(cè)面在干燥過程中的水分蒸發(fā)，每塊試樣的端頭和側(cè)面用耐高溫硅膠封涂。
　　112儀器設(shè)備與方法選用
　　熱風(fēng)對(duì)流干燥：選用DHG29240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)，總功率為400W，干燥溫度、風(fēng)速可調(diào)。干球溫度恒為105℃，濕球溫度為85℃，風(fēng)速為110m/s；微波干燥：選用格蘭仕微波爐，額定功率1200W，頻率2450MHz，試驗(yàn)采用60火力間歇加熱；遠(yuǎn)紅外干燥：選用JH型石英紅外輻射加熱器，功率為400W.
　　含水率測(cè)試采用稱重法，能耗測(cè)定選用數(shù)字式功率表。熱風(fēng)對(duì)流、紅外線輻射干燥的測(cè)試間隔為1h；微波干燥測(cè)試間隔為10min.采用混合正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。
　　2結(jié)果與分析
　　211干燥速度21111隨時(shí)間的變化不同供熱方式下，不同厚度的松木和楊木鋸材的干燥速度。
　　可知，熱風(fēng)對(duì)流供熱方式下，木材含水率從60降至8需8～13h；全過程可分為加速、恒速和降速3個(gè)階段。薄板材恒速階段不明顯，降速階段占全過程的60，總體干燥時(shí)間長(zhǎng)、速度慢。
　　顯示，在紅外線供熱方式下，木材含水率從60降至8需6～14h，無(wú)明顯的恒速階段，加速階段時(shí)間僅占全過程10.這是因?yàn)榧t外線輻射加熱無(wú)需中間介質(zhì)，直接傳遞熱量，木材表面自由水可迅速蒸發(fā)。木材吸收到的輻射能主要集中在表層，而木材內(nèi)部主要以水分傳導(dǎo)的方式從表面?zhèn)鲗?dǎo)熱量，熱轉(zhuǎn)移的速度慢，對(duì)厚板的干燥時(shí)間長(zhǎng)。
　　表明，在微波供熱方式下，木材含水率從60降至8僅需40～60min；全過程也可分為加速、恒速和降速3個(gè)階段，其中加速階段時(shí)間占全過程10，恒速階段占70，總體干燥時(shí)間短、速度快。
　　主要原因是，微波加熱的熱量是由木材內(nèi)部蒸汽生成，并形成壓力梯度，導(dǎo)致木材在失水過程中可保持較高的干燥速度，且基本處于恒速。還可以看出，微波加熱恒速階段（10～30min）有一個(gè)明顯的波動(dòng)，這是因?yàn)楦稍锍跗谀静牡暮矢哂诶w錐飽和點(diǎn)，自由水迅速向外滲透，干燥速度上升并趨于穩(wěn)定；隨著木材內(nèi)部溫度迅速升至100℃時(shí)，在蒸汽壓力的作用下，大量水分排出，干燥速度再次上升，致使恒速階段出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。
　　21112隨板材厚度、樹種的變化干燥速度是多因素函數(shù)，不僅與供熱方式、加熱器參數(shù)有關(guān)，還與干燥對(duì)象參數(shù)（板材含水率、樹種、厚度）有關(guān)。為了比較不同厚度、不同樹種板材的干燥速度，將試材初始含水率統(tǒng)一調(diào)為60，并設(shè)定最終含水率為8.
　　為板材厚度、樹種對(duì)其干燥速度的影響曲線。可以看出，熱風(fēng)對(duì)流和紅外線供熱方式下，干燥速度隨板材厚度增加而降低；對(duì)10mm薄板紅外線的干燥速度比熱風(fēng)干燥方式快，說明紅外適宜干燥薄板；微波干燥時(shí)，板材厚度對(duì)干燥速度的影響復(fù)雜，以20mm厚板的干燥速度最快。
　　將干燥速度與板材厚度進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明，對(duì)2種木材，熱風(fēng)對(duì)流干燥速度與板厚的相關(guān)性均達(dá)011水平顯著；紅外干燥速度與板厚的相關(guān)性達(dá)0105水平顯著；微波干燥速度與板厚不相關(guān)。
　　為了減少干燥缺陷，本試驗(yàn)確定：熱風(fēng)對(duì)流干燥、紅外輻射干燥功率密度為01025W/g，微波干燥功率密度為012W/g.考慮到在微波干燥中，木材處于整體加熱，加熱速度高于水分汽化和擴(kuò)散速度，因此，微波干燥采用60的火力間歇加熱，以增加水分繼續(xù)汽化和中心水分向外遷移的時(shí)間，減少干燥能耗。
　　由圖可見，微波干燥能耗比熱風(fēng)對(duì)流、紅外低。對(duì)10mm薄板干燥，3種供熱方式的平均能耗比為：1∶0187∶0182；20mm厚板干燥的能耗比為：1∶1106∶0156；40mm厚板的能耗比為：1∶1110∶0160.
　　就樹種而言，在熱風(fēng)對(duì)流和紅外干燥方式下，松木比楊木的速度快、能耗低，微波干燥則相反。其原因是微波干燥效果與樹種密度有關(guān)，通常密度越大，木材的介電系數(shù)和損耗角正切也越大，木材的加熱速度就越快。楊木屬散孔材，具有良好的透氣性及透水性，適于高溫微波干燥。
　　213干燥質(zhì)量
　　1）熱風(fēng)對(duì)流干燥易產(chǎn)生表裂和內(nèi)裂缺陷，其原因是，在干燥初期高溫使木材外表的水分迅速蒸發(fā)，而內(nèi)部仍處于冷濕狀況，存在溫度梯度，外部由于不能達(dá)到應(yīng)有的干縮程度而產(chǎn)生表裂缺陷；隨著熱量的傳遞，木材內(nèi)部水分開始蒸發(fā)，同樣由于不能達(dá)到應(yīng)有的干縮程度而產(chǎn)生內(nèi)裂缺陷。試驗(yàn)結(jié)果表明，馬尾松比楊木更易產(chǎn)生表裂和內(nèi)裂缺陷。
　　2）微波加熱屬于體積加熱，溫度梯度小，可解決帶髓心方材的干燥問題。微波干燥速度快，若工藝操作不當(dāng)，易出現(xiàn)內(nèi)裂和炭化等干燥缺陷。其原因是在干燥初期，木材內(nèi)部水分形成大量的水蒸氣，過量的水蒸氣壓力易使木材內(nèi)部沿木射線方向內(nèi)裂；干燥后期木材含水率低，內(nèi)部溫度高，由于過熱易炭化。試驗(yàn)結(jié)果顯示，馬尾松比楊木易產(chǎn)生炭化。
　　3）紅外加熱透入木材的深度有限，輻射能主要集中在木材表層，而木材內(nèi)部主要以水分傳導(dǎo)的方式從表面?zhèn)鲗?dǎo)熱量，熱轉(zhuǎn)移的速度遠(yuǎn)低于輻射加熱速度，因而在木材厚度方向形成較大的溫度差和含水率差，導(dǎo)致鋸材在干燥過程中易產(chǎn)生表面硬化、干裂和變形缺陷。由此可知，紅外輻射加熱僅適用于薄板的干燥。
　　3結(jié)論
　　1）熱風(fēng)對(duì)流、紅外線干燥速度與板厚成反比；微波輻射干燥速度與板材厚度無(wú)關(guān)。
　　2）微波干燥的能耗比熱風(fēng)對(duì)流、紅外線輻射干燥的能耗低。不同樹種之間，在熱風(fēng)對(duì)流和紅外輻射干燥方式下，馬尾松比楊木的速度快、能耗低；微波干燥則相反。
　　3）熱風(fēng)對(duì)流干燥周期長(zhǎng)，易產(chǎn)生表裂和內(nèi)裂缺陷；微波加熱屬體積加熱，適于干燥厚板，但其干燥速度快，若工藝操作不當(dāng)，易出現(xiàn)木材內(nèi)裂和炭化等干燥缺陷；紅外干燥成本較高，干燥質(zhì)量較差，僅適于薄板干燥?！?br /> 　 來(lái)源:http://www.edry.cn/Html/news/20117/2011726164600.html