第二章 木材干燥基础知识b

1. 已知空气的温度 ＝64℃，Φ＝60％，求将空气加热到 ℃时的空 已知空气的温度t＝ ℃ ＝ ％ 求将空气加热到86℃ 气状态； 气状态； 2. 已知空气的温度t＝88℃，相对湿度Φ＝55％，确定此时空气的露 已知空气的温度 ＝ ℃ 相对湿度 ＝ ％ 点温度t 和湿球温度t 点温度 露和湿球温度 湿。 3. 若干燥室内的循环空气状态为 2＝72℃，Φ2＝90％，有500kg这种 若干燥室内的循环空气状态为t ％，有 ℃ ％， 这种 循环空气与50kg的t1＝72℃，Φ1＝60％的新鲜空气相混合后空气 ℃ ％ 循环空气与 的 的状态？（ ？（求 的状态？（求tcm，Φcm）
（3）热含量（I） ）热含量（ ）
定义为1kg干空气的湿空气中含有的热量，即（1＋0.001d）公斤 干空气的湿空气中含有的热量， 定义为 干空气的湿空气中含有的热量 ＋ ） 湿空气中含有的热量。 湿空气中含有的热量。 计算公式为： 计算公式为：
I=1.0 • t+2.5 • d+0.0019 • t • d
2.1.3 热学、电学性质 热学、
2.1.3.1 热学性质 (1)比热 ：加热单位质量的木材，当温度升高 ℃时所吸收的热量。 比热C 加热单位质量的木材，当温度升高1℃时所吸收的热量。 比热
(2)导热系数 ：表示木材传递热量的能力。 导热系数λ：表示木材传递热量的能力。 导热系数 λ＝a • c • λρ （W / m • k） ＝ ） (3)导温习数 ：木材在加热或冷却时，木材断面均衡温度的能力。 导温习数а：木材在加热或冷却时，木材断面均衡温度的能力。 导温习数 (m2/s)
ρ汽
（2）湿含量（d） ）湿含量（ ）
湿含量是指湿空气中含有水蒸汽的多少，其定义为1 湿含量是指湿空气中含有水蒸汽的多少，其定义为1公斤干空气的 湿空气中含有水蒸汽的克数。 湿空气中含有水蒸汽的克数。 假设，已知湿空气的湿含量为d 则含有1kg干空气的湿空气的重 假设，已知湿空气的湿含量为d，则含有1kg干空气的湿空气的重 量为1 001d 量为1＋0.001d 通过气态方程式换算： 通过气态方程式换算：
木材可以看成是木质部分、空气和水的混合电介质。 木材可以看成是木质部分、空气和水的混合电介质。湿木材置 于微波或高频电磁场中，在频繁交变的电磁场作用下， 于微波或高频电磁场中，在频繁交变的电磁场作用下，水分子极化 做定向运动，相互摩擦，产生热量，加热和干燥木材。 做定向运动，相互摩擦，产生热量，加热和干燥木材。 （2） 辐射加热 ） 物体是由带电粒子所组成， 物体是由带电粒子所组成，当带电粒子振动或激动时都能辐射 出电磁波向空间传播。当物体温度低于500 ℃时，物体发出的热辐 出电磁波向空间传播。当物体温度低于 射线几乎全是红外线。红外线的波长介于可见光和微波之间，波长 射线几乎全是红外线。红外线的波长介于可见光和微波之间， 的红外线短波的热效应最显著。 为0.4 — 40ｕm 的红外线短波的热效应最显著。
a.空气的加热与冷却：过程在加热、或冷却过程中，其湿含量 空气的加热与冷却：过程在加热、或冷却过程中， 空气的加热与冷却 不变，因无水汽增减即d＝ 不变，因无水汽增减即 ＝const
d.两种不同状态介质的混合 两种不同状态介质的混合
新鲜空气与循环介质的混合。 混合前后热含量、湿含量不变） 例：新鲜空气与循环介质的混合。（混合前后热含量、湿含量不变）
2.3 木材加热与干燥的物理基础
木材干燥是一个复杂的物理过程，包含多种物理现象， 木材干燥是一个复杂的物理过程，包含多种物理现象，如木材 的加热、水分的传导、木材的干燥内应力等 的加热、水分的传导、木材的干燥内应力等。
2.3.1 木材的加热
传热有三种基本形式，即导热、对流和热辐射。 传热有三种基本形式，即导热、对流和热辐射。 在木材干燥技术中，导热，对流和热辐射都具有重要的意义。 在木材干燥技术中，导热，对流和热辐射都具有重要的意义。 木材加热可分为两种类型: 对流传热、 ）非对流传热。 木材加热可分为两种类型 ( 1 ) 对流传热、（2）非对流传热。非对 流传热包括电介质加热和辐射加热。 流传热包括电介质加热和辐射加热。 2.3.1.1 木材对流加热与冷却 （1）对流传热：由于流体各部分发生相对位移而引起的热量传递过 ）对流传热： 程叫对流传热。对流传热只发生在液体和气体中。 程叫对流传热。对流传热只发生在液体和气体中。 （2）木材对流加热：指流体与木材表面接触时的热量传递过程。 ）木材对流加热：指流体与木材表面接触时的热量传递过程。 在干燥过程中，我们需要知道： 在干燥过程中，我们需要知道： 木材加热与冷却的时间（时间是干燥过程中主要参数）；木材 木材加热与冷却的时间（时间是干燥过程中主要参数）；木材 ）； 横断面上，板材厚度上温度场的分布规律。 横断面上，板材厚度上温度场的分布规律。
2.1.3.2 电学性质： 电学性质：
(1)介电常数ε：高周波式含水率测定仪 介电常数ε 电阻率R (2)电阻率R: 电阻式含水率测定仪
2.2 木材的干燥介质
干燥介质是指在干燥室内能够传热、传湿的媒介物质。 干燥介质是指在干燥室内能够传热、传湿的媒介物质。即把热量 传给木材，同时将木材排除的水汽带走的媒介物质。 传给木材，同时将木材排除的水汽带走的媒介物质。 气态干燥介质主要包括（ 空气，炉气和常压过热蒸汽三种 三种。 气态干燥介质主要包括（湿）空气，炉气和常压过热蒸汽三种。
2.2.3湿空气 湿空气
2.2.3.1 湿空气的含义
湿空气是干空气和水蒸汽的混合物，或是含有水蒸汽的空气。 湿空气是干空气和水蒸汽的混合物，或是含有水蒸汽的空气。
2.2.3.2 湿空气的状态参数
相对湿度（ （1）相对湿度（Ф） 定义： 定义：每1m3湿空气中含有水蒸汽的重量与同温同压下可能含有 的最大水蒸汽的重量之比。Ф＝ρ汽/ρ饱 的最大水蒸汽的重量之比。 式中： ρ汽式中：ρ饱 绝对湿度： 湿空气所含水蒸汽的重量； 绝对湿度：每1m3湿空气所含水蒸汽的重量； 湿容量： 在一定温度下每1 湿容量： 在一定温度下每1m3湿空气中所含 干饱和蒸汽的克数（ 干饱和蒸汽的克数（g/m3） 饱和空气的绝对湿度。 即：饱和空气的绝对湿度。
对流加热过程时间的计算： 对流加热过程时间的计算： 在不稳定的热交换中， 在不稳定的热交换中，物体任意一点的温度变化可用傅立 叶偏微分方程来确定。由该方程可得出下列函数： 叶偏微分方程来确定。由该方程可得出下列函数：
我们要做的计算： 我们要做的计算：木材中心面及锯材板面加热时间 ；（2） （1）已知时间求温度；（ ）已知温度求时间 ）已知时间求温度；（ 木材直径D＝ 水温t=70 ℃,导温系数 例: 木材直径 ＝30cm，t初＝15 ℃，水温 ，初 导温系数 a=5× 确定木段内半径等于10cm的圆周上 温度达到40 10cm的圆周上， 40℃ a=5×10-4m2/h 。确定木段内半径等于10cm的圆周上，温度达到40℃ 所需要的时间。 时，所需要的时间。
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木材干燥基础知识
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2.1.1.5 木材的纤维饱和点
当自由水蒸发完毕， 当自由水蒸发完毕，而吸着水处于饱和状态时木材的含水率叫 纤维饱和点。 纤维饱和点。
2.1.1.6 木材平衡含水率
当木材含水率低于纤维饱和点时， 当木材含水率低于纤维饱和点时，细胞壁内的微毛细管系统能从 湿空气中吸收水分，这现象叫做吸湿，水分从微毛细管系统排往空 湿空气中吸收水分，这现象叫做吸湿， 气的现象叫做解吸。若木材含水率较高，随着时间的延续， 气的现象叫做解吸。若木材含水率较高，随着时间的延续，含水率 将减少，含水率最后达到并保持的数值叫解吸稳定含水率； 将减少，含水率最后达到并保持的数值叫解吸稳定含水率；若木材 含水率较低，随着时间的延续，含水率将增加， 含水率较低，随着时间的延续，含水率将增加，含水率最后达到并 保持的数值叫吸湿稳定含水率。 保持的数值叫吸湿稳定含水率。 薄小木料在一定空气状态下最后 达到的吸湿稳定含水率或解吸稳定含 水率叫做平衡含水率 平衡含水率。 水率叫做平衡含水率。 干燥木材最终的含水率为多少合 适, 要根据使用地区的平衡含水率来 确定。 确定。 通常情况下取 W终= W平衡―2.5%
2.1.2 木材的干缩、变形与密度 木材的干缩、
2.1.2.1 木材的干缩和变形
木材含水率在周围气候条件的影响下不断发生变化， 木材含水率在周围气候条件的影响下不断发生变化，含水率的增 减将导致木材体积与尺寸的改变。干缩规律：弦向>径向 纵向; 径向>纵向 减将导致木材体积与尺寸的改变。干缩规律：弦向 径向 纵向 衡量木材干缩的标准采用干缩系数。 衡量木材干缩的标准采用干缩系数。干缩系数是指纤维饱和点以 下吸着水每减少1％的含水率所引起的干缩的数值。利用干缩系数， 下吸着水每减少 ％的含水率所引起的干缩的数值。利用干缩系数， 可以算出纤维饱和点以下和任何含水率相当的木材干缩系数。 可以算出纤维饱和点以下和任何含水率相当的木材干缩系数。 公式为： 公式为： 式中： 指定含水率下的干缩数值（ 式中：Yw― 指定含水率下的干缩数值（％）； 干缩系数（ K ― 干缩系数（％）； W ― 指定木材含水率（％） 指定木材含水率（
Yw = K •(30―W )(%) 30― )(%
2.1.2.2 密度
密度是指单位体积的质量， 密度是指单位体积的质量，木材密度是木材性质的一项重要指 密度越大，干缩系数也越大。就干燥工艺而言， 标。密度越大，干缩系数也越大。就干燥工艺而言，密度较大的木 材较难干燥。 材较难干燥。 基本密度： 绝干密度： 基本密度： 绝干密度：
设在干燥室内的湿度计的两个参数为t 例：设在干燥室内的湿度计的两个参数为 干＝72℃和t湿＝56℃， ℃ ℃ 确定此时湿空气的其它参数。 试：确定此时湿空气的其它参数。
作业：利用Id-图计算湿空气的加热 冷却及蒸发水分过程。 图计算湿空气的加热， 作业：利用 图计算湿空气的加热，冷却及蒸发水分过程。
2.2.3.3湿空气的Id-图及其应用
（1）图的组成 ）
Id-图如下所示，是以热含量（I）为纵坐标，以湿含量（d）为 图如下所示，是以热含量（ ）为纵坐标，以湿含量（ ） 图如下所示 横坐标绘制而成， 横坐标绘制而成，图中绘有五组线系 I, d, t, Ф, P汽
（2）Id-图的应用 ） 图的应用
2.3.1.2 木材非对流加热
（1） 电介质加热 ） 电介质加热包括微波加热和高频加热。 电介质加热包括微波加热和高频加热。 当将某种电阻物体 电阻物体置于两块高频电流发生器连接的电极板之间 当将某种电阻物体置于两块高频电流发生器连接的电极板之间 时，由于该物体分子被高频电场激励而剧烈振动，温度会很快升高。 由于该物体分子被高频电场激励而剧烈振动，温度会很快升高。 这时，那两块电极板与放置其中的物体即构成一个电容器， 这时，那两块电极板与放置其中的物体即构成一个电容器，位于两 电极板之间的物体就称为电介质 电介质。 电极板之间的物体就称为电介质。
2.1.1 炉气体
燃料燃烧产生的炽热气体称为炉气。炉气可由燃料（如煤、 燃料燃烧产生的炽热气体称为炉气。炉气可由燃料（如煤、木 材废料、石油、天然气和焦炉煤气）燃烧产生。 材废料、石油、天然气和焦炉煤气）燃烧产生。
2.2.2 常压过热蒸汽
常压过热蒸汽是在干燥室内形成的， 常压过热蒸汽是在干燥室内形成的，一般是用加热器在室内加热 由木材中蒸发出来的水蒸汽，使其过热而形成过热蒸汽。 由木材中蒸发出来的水蒸汽，使其过热而形成过热蒸汽。
干空气) ( kj / kg 干空气)
相对湿度也可称作空气的饱和度， 相对湿度也可称作空气的饱和度，说明在 一定温度下空气被水蒸汽所饱和的程度。 一定温度下空气被水蒸汽所饱和的程度。在木 材干燥生产中，经常需要测定空气的相对湿度， 材干燥生产中 ，经常需要测定空气的相对湿度 ， 通常采用的温度计是由两支经过校正的温度计 组成。一支温度计的感温包外面包着纱布， 组成。一支温度计的感温包外面包着纱布，纱 布下面浸在清洁水里， 布下面浸在清洁水里，另一支温度计的感温包 不包纱布。 包着纱布的温度计叫做湿球温度计， 不包纱布 。 包着纱布的温度计叫做湿球温度计 ， 用它测得的温度叫做湿球温度， 表示。 用它测得的温度叫做湿球温度，用t湿表示。木 材干燥生产中，空气的Ф值 材干燥生产中，空气的 值，可在根据干球温 度t干和湿球温度计差两个数值制定的温湿度表 查的（课本附录1-P 查的（课本附录 329）