木材干燥技术—其他特种干燥方法

第六章其他特种干燥方法

6.1 除湿干燥方法

6.1.1 除湿干燥的基本原理

除湿干燥与传统干燥方法的原理基本相同，所不同的是传统干燥方法是通过换气的方式排除从木材中蒸发了来的水蒸汽；而除湿干燥则是通过专用设备除湿器冷凝的方法，排除从木材中蒸发出来的水蒸汽，即湿空气是在封闭系统内作“冷凝→加热→干燥”往复循环。除湿干燥能够回收水蒸汽的汽化潜热，从理论上没有热量的损失，是一种节能的干燥方法。

除湿干燥系统

左图为单热源除湿干燥机：1.压缩机 2.除湿蒸发器 3.膨胀阀 4.冷凝器 5.湿空气

6.脱湿后的干空气

7.送干燥室的热风

8.电加热器

9.干燥室风机 10.材堆

右图为双热源除湿干燥机：1.压缩机 2.除湿蒸发器 3.膨胀阀 4.冷凝器 5.湿空气

6.脱湿后的干空气

7.送干燥室的热风

8.热泵蒸发器

9.外界环境空气 10.排出的冷空气 11.单向阀

6.1.2 除湿干燥设备组成

整个除湿干燥系统分为木材干燥室和除湿机两大部分，干燥室与普通低温干燥室相似，但有两点不同：①湿热废气不是排入大气，而是引入到除湿机中，经脱湿后，再返回干燥室；

②干燥室内通常不设加热器，而靠除湿机供热（有时设辅助加热器）。

除湿机由外壳、制冷压缩机、蒸发器（冷源）、冷凝器（热源）、热膨胀阀、辅助加热器、风机、连接管道及一定量的制冷剂组成。

6.1.3 除湿干燥工艺

除湿干燥通常是低温干燥。干燥开始时，辅助加热器把干燥室内空气温度预热到有效工作温度。然后，辅助加热器自动切断电源。靠除湿机中的压缩机不断提供能量。在干燥过程中，干燥室内温度逐渐升高到除湿机的最高工作温度。

干燥过程中，除了控制空气温度之外，还要控制空气的相对湿度。干燥针叶材时，相对湿度控制在63％至27％；干燥阔叶材时，相对湿度控制在90％至35％。

6.1.4 除湿干燥的应用

除湿干燥在我国适用于下述情况：水电资源丰富，电费便宜的地区；没有锅炉的中、小型企业；对环境污染要求高的地区；小批量干燥硬阔叶树材或用于硬阔叶树材的预干。

6.2 高频干燥和微波干燥

6.2.1 高频与微波干燥的基本原理和特点

高频电磁波一般指波长1000m～7.5m、频率0.3MHz～40MHz的电磁波；

微波是指波长1m～lmm、频率 300MHz～300GH Z的电磁波。

高频干燥和微波干燥都是把湿木材作为电介质，置于高频或微波电磁场中，在电磁场的作用下，引起木材中水分子的极化，由于电磁场的频繁交变，使被极化了水分子高速频繁地转动，水分子之间发生摩擦而产生热量，从而加热和干燥木材。

由于微波的频率远高于高频电磁波的频率，故对木材加热和干燥的速度也快得多。因此，木材的高频干燥已逐渐被微波干燥所代替。但电磁波对物料的穿透深度与频率成反比，频率越高，穿透深度越浅。所以高频电磁波对木材的穿透深度比微波大，适宜于干燥大断面的方材。

6.2.2 木材的高频干燥

为了大幅度地节省电能，生产上采用高频干燥和对流干燥相结合的联合干燥法。联合干燥时，全部保留原有的对流加热室的热力和通风设备。

高频干燥时，木材堆垛要注意同一层木材之间不应留有空格；在电极板垂直排列时，更应遵守这一要求，以免隔条着火。含水率不一致的木材不应堆放在同一组电极之间。

6.2.3 木材的微波干燥

6.2.3.1 微波干燥的设备

微波干燥设备主要由微波发生器、微波加热器、以及传动系统、通风排湿系统、控制和测量系统等几部分组成。

微波发生器其心脏部分是产生微波的电子管——微波管。目前用于木材加热和干燥的微波管主要采用磁控管。国内用得较多的是915MH Z20—30kw的磁控管以及2450MH Z5kw的磁控管。其中功率较大的915MH Z的磁控管比较适合于木材干燥生产使用。微波加热器适合于木材干燥使用的微波加热器有隧道式（或称为连续式）谐振腔加热器和曲折波导加热器。

具有谐振腔加热器的微波干燥系统

1.微波源

2.波导

3.传动装置

4.漏场抑制器

5.谐振腔

6.排湿管

7.中间过渡托滚

8.传送带

6.2.3.2 微波干燥工艺

为了减少耗电，降低干燥成本，微波干燥应与气干结合起来。即湿木料先气干到一定的含水率（通常为30％左右），然后再微波干燥。成材微波干燥时，若工艺或操作不正确，也会出现各种干燥缺陷。主要缺陷有内裂、表裂和炭化。

6.2.4 高频和微波干燥的应用

在一定条件下，高频和微波干燥是可行的。如干燥大断面的带髓心的方材时，其它方法很难解决，可用高频电磁波与湿热空气相结合的联合干燥法。干燥贵重树种的高档用材，如工艺雕刻用材、高级乐器用材等，可用气干或对流热空气或真空与微波相结合的干燥方法。

6.3 真空干燥

6.3.1 真空干燥的基本原理

我们知道，一个大气压下水的沸点为100℃，当压力小于一个大气压时，水的沸点则小于100℃；据测定当温度为40℃，在压力为0.008MPa(60mmHg)时，木材内的水分移动速度大约是压力为0.1MPa (760mmHg)时的5倍。因此，在真空作用下，木材可采用较低的加热温度，获得快速干燥的效果。根据上述原理，将木材置于密闭的干燥容器内，一方面提高木材的温度，另一方面降低容器内的压力，使木材中水分在比较低的温度下就开始汽化与蒸发，从而达到快速干燥木材的目的。

6.3.2 真空干燥设备

木材真空干燥设备主要由干燥筒、真空泵、加热系统、控制系统组成。

①干燥筒

干燥筒通常为圆柱体，水平安放。两端呈半球形，一端为门，也有两端都为门的。国外也偶有采用方形截面结构。由于其承压性能差，需要较厚的筒壁，钢材用量大，制作成本高，生产上很少采用。

干燥筒的直径通常为1.2～2.6m，有效长度3～20m。近些年也有将直径扩大到4.0m的干燥筒面市。

真空干燥系统结构示意图

1.真空干燥筒

2.喷蒸管

3.加热器

4.材车

5.风机

6.冷凝器

7.汽水分离装置

8.真空泵

②真空泵

木材真空干燥主要在粗真空范围内进行，采用一般的机械式真空泵即可。机械式真空泵种类很多，但适合木材真空干燥的主要有水环式真空泵、水喷射真空泵和液环式真空泵三种。

③加热系统

木材真空干燥主要采用热风对流加热，热板接触加热和高频电场加热等三种方式。真空干燥设备主要是依其加热方式命名和相互区别的。

④控制系统

真空干燥过程中可采用普通电器开关手动控制或采用可编程系统自动控制。需测量和控制的主要工艺参数是木材含水率、木材中心温度、干燥筒内的真空度和温度。

6.3.3 真空干燥工艺