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1.常规窑干
4.真空干燥
7.接触(热压)干燥
2.除湿干燥
5.高频和微波干燥
3.太阳能干燥
6.红外辐射干燥
第一章木材中的水分与环境
2、木材含水率的测定方法?
(1)称重法(烘干法)
优点
缺点
测量数值较可靠
测量时间长,不能实现在线测量
:
含水率测量范围不受限制
测量繁琐
要破坏木材
当木材含有较多的松节油或其他挥发性物质时,测量会有误差。
(2)电测法
利用木材的电学性质,如电阻率、介电常数与木材含水率之间的关系,来测定木材的含水率。
电测法的木材含水率仪主要有两类:
A:
直流电阻式:
即利用木材中所含水分的多少对直流电阻的影响来测量木材的含水率。
B:
交流介电式:
即根据交变电流的功率损耗与木材含水率的关系而设计的含水率仪。
使用方便
含水率测量范围有限,6~30%测量较准确,其他范围测量准确性差
测量迅速,能实现在线测量
需要进行温度校正
不破坏木材
受木材的厚度和方向影响
(3)蒸馏法
适应于含树脂较多或经油性防腐剂处理后的木材
5.什么是FSP?
当细胞腔内液态的自由水已蒸发殆尽,而细胞壁内的吸着水仍处于饱和状态时,这时木材含水率状态叫纤维饱和点(FiberSaturationPoint简称FSP)。
6.什么是吸湿滞后?
气干材、窑干材的吸湿滞后有何不同?
窑干材的吸湿滞后一般是多少?
干木材吸湿过程中,吸湿稳定含水率或多或少低于在同样空气状态下的解吸平衡含水率。
这种现象叫吸湿滞后。
用ΔM表示:
ΔM=M解-M吸。
原因:
(吸湿的木材必定是已经干燥的,在干燥过程,木材的微毛细管系统内的空隙部分地被渗透进来的空气所占据。
这就妨碍了木材对水分的吸收。
木材在先前的干燥过程中,用以吸收水分的羟基借副价键彼此直接相连,使部分羟基相互饱和而减小了以后对水分的吸着性。
)
气干材、窑干材的吸湿滞后有何不同:
气干材及薄小木料的吸湿滞后很小,生产上可忽略,因此对气干材可粗略认为:
M解=M吸=M衡;
窑干材的吸湿滞后数值较大,且干燥介质温度越高,则干锯材的吸湿滞后越大。
平均值为2.5%,因此对于窑干材,可以认为:
M衡=M解=M吸+2.5%或M吸=M衡-2.5%。
木材平衡含水率随树种的差异变化很小,生产上并不考虑,平衡含水率主要随周围空气的温度和湿度而异,尤以湿度的影响最为重要。
7.木材要求到干燥什么样的含水率,才能保证木制品的使用质量?
终了含水率必须与木制品使用地点的平衡含水率相适应。
即符合下式:
M衡-2.5%<
M终<
M衡
按照干燥锯材终含水率比使用环境下木材平衡含水率低2~3%的要求。
8.木材干缩什么在什么含水率以下?
木材含水率在FSP以下时,木材的尺寸随含水率降低而减小,这种现象叫木材干缩。
9.浙江某公司生产的水曲柳实木地板,成品平均含水率8%,尺寸规格为长×
宽×
厚=910×
90×
18mm。
此批地板被销往广州(广州的年平均EMC=15.6%)。
铺设房间尺寸为5×
5m,问:
为了保证地板在长期使用过程中,不拱起,地板安装时应留多大空隙?
10.要加工一个水曲柳桌子腿,成品横断面净尺寸为80mm×
80mm,成品在广州使用,求湿材下锯时,湿板材横断面尺寸应为多少,加工余量按3mm计算。
答:
①水曲柳的径向干缩系数0.184%,弦向0.338%。
为了保证尺寸,用弦向干缩系数计算k=0.338。
②广州的年平均含水率为15.6%,M衡-2.5%<
M衡。
在这样的含水率条件下,木制品的含水率能基本保持稳定,而其尺寸和形状也基本保持稳定。
所以成品含水率最好是15.6%-2.5%为宜,即终含水率为13.1%。
③所以,YM=K(30%-M),YM为5.71%。
加工余量为3mm所以湿板材横断面尺寸应Lmax=LM/(1-YM)=83/(1-5.71%)=88.03mm
11.木材干燥为什么会产生横弯(瓦弯)?
由于木材构造上的各向异性,木材不同方向上的干缩是不同的,通常纵向最小,全干缩率约为0.1~0.3%,径向居中,约4.5~8%,弦向最大约8~12%。
横弯是板面横向发生弯曲,常出现在弦切板上。
产生的原因:
弦切板的正面(靠近树皮的面)横向干缩大于反面的横向干缩,故板材向树皮方向翘曲。
锯材终含水率越低,横弯越厉害。
12.干球温度80℃,湿球温度76℃的湿空气所对应的平衡含水率是多少?
13.解吸是指木材中什么水的排出?
若木材含水率高,在放在较干燥的空气中,木材细胞壁微毛细管中的水蒸气分压大于周围空气中的水蒸气分压,则微毛细管系统能向周围空气中蒸发水分,这种现象叫解吸。
第二章 木材干燥窑
1.什么是木材干燥窑?
木材干燥窑应满足的技术要求是什么?
木材干燥窑是指装配有加热设备、调湿设备和通风设备,并能控制干燥介质温、湿度和气流循环方向及速度的密闭建筑物或金属容器。
木材干燥窑应满足的技术要求有:
(1)
气流循环效果好,一般气流循环速度为1~3m/s,且分布均匀;
(2)有足够的加热能力和调湿能力,以满足工艺要求;
(3)
温、湿度检测安全、可靠;
(4)
设备耐腐、保温。
2.木材干燥窑的分类?
根据干燥作业方式进行分类:
1、周期式干燥窑:
周期式干燥窑是同时装满木料,干燥好后干燥过程停止,同时卸出木料,再装入一批新木料,此干燥作业是周期性的。
(材堆一次性装窑,干燥结束后一次性出窑)
2、连续式干燥窑:
为隧道状,部分干燥好的木料由窑的一端(干端)卸出,同时由窑的另一端(湿端)装入部分湿木料,装卸料时干燥过程不停止,此干燥作业是连续的。
按温度分:
1、低温干燥窑:
温度操作范围为21~48℃,一般不超过43℃。
2、常规干燥窑:
温度操作范围为43~82℃,大多数阔叶材和针叶材都采用常规干燥。
3、加速干燥窑:
温度操作范围43~99℃,最后阶段的干燥温度通常为87~93℃。
4、高温干燥窑:
干燥温度超100℃,温度操作范围通常为110~140℃,最高温度可达170~180℃。
常压过热蒸汽干燥也属于高温干燥。
三、根据热源种类进行分类
1、蒸汽加热干燥窑
2、炉气加热干燥窑
(1)炉气直接加热干燥窑
(2)炉气间接加热干燥窑
3、热水加热干燥窑
4、导热油加热干燥窑
5、以电作为热源的干燥窑:
包括除湿干燥、真空干燥、高频干燥、微波干燥等
6、太阳能干燥窑
(1)温室型太阳能干燥窑
(2)带辅助热源的太阳能干燥窑
四、根据干燥介质循环特性进行分类:
1、自然循环干燥窑自然循环是因冷热气体密度上的差异引起的,热气体轻而上升,冷气体重而下降,所以在干燥窑内,干燥介质能形成垂直的气流流动方向,循环速度低。
2、强制循环干燥窑:
强制循环是用通风机机械鼓动干燥介质造成的,流过材堆的理论循环速度为1m/s以上。
为了干燥均匀,强制循环一般是可逆的,也就是定期改变干燥介质流过材堆的方向。
五、根据风机的布置方式进行分类
1、顶风机型干燥窑
2、侧风机型干燥窑
3、端风机型干燥窑
六、根据木料装窑方式进行分类
1、轨道小车装窑木材干燥窑
2、叉车装窑木材干燥窑
3.短轴型顶风机干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
结构特点:
1.轴流风机横向地(与窑长方向垂直)分别安装在每根短轴上,通过皮带轮各用一台电动机传动。
这类干燥窑主要作为高温干燥窑使用,窑内温度可达到160~180℃。
图8-4为具有代表性的一种短轴型顶风机干燥窑。
优点:
窑内空气和循环比较均匀;
干燥质量较高,能满足高质量的干燥要求;
较长轴型,安装和维修方便;
干燥窑的容量较大,能适合较大规模干燥作业的要求;
可适用于高温干燥。
缺点:
需要配置电机夹间,生产面积利用不经济;
热量损失较大;
动力消耗较高;
投资较高。
4.风机直边顶风机型木材干燥窑的结构特点?
结构特点:
轴流风机与耐高温防潮电机直连安装在风机圈支架上
气流循环特点
优点:
窑内空气循环比较均匀,干燥质量较高,能够满足高质量的干燥要求;
安装和维修方便;
动力消耗较小。
缺点:
建窑投资相对较高.
5.长轴型顶风机干燥窑的结构特点?
安装不易平衡,轴承易坏,常发生故障;
安装困难,维修不便;
投资高,钢耗大,腐蚀严重。
技术性能比较稳定,窑内空气循环比较均匀;
干燥窑容量大;
动力消耗较少,每窑只用一台电动机。
安装不易平衡,轴承易坏,常发生故障;
6.端风机型木材干燥窑的结构特点?
轴流风机安装在材堆的端部,干燥窑由位于后部的档板隔成前部干燥间和后部风机间,根据材堆高,横向安装一台或两台轴流风机在风机间,干燥间的两侧壁自后部或中部向前逐渐倾斜成斜壁窑,加热器可布置在风机间或布置在干燥间材堆两侧,一对进排气装置设在风机前后的窑顶上
气流循环特点:
水平-横向循环
优点在材堆高度上气流循环比较均匀;
气流循环为“水平-横向”的可逆循环,特别适合于毛边板的干燥;
安装、维修方便。
缺点干燥长度不宜过长,一般不超过6m,故干燥窑的容量不大,一般适合于中、小型企业的干燥;
斜壁角度、气道宽度不当或气道内的档风板设置不妥,将影响沿木材长度方向气流循环的均匀性。
7.侧风机型干燥窑的结构特点?
风机、加热器、喷蒸管、进排气道都装在窑内侧边,采用吸风式单向气流循环。
根据风机位置高度又可分为风机位于材堆中部的侧风机干燥窑和风机位于材堆高下半部的侧下风机型干燥窑。
(a)对于侧面中部风机气流为:
水平-横向循环(一般采用大风机,在水平面内横向)
(b)对于侧下风机为:
垂直-横向循环
优点(侧风机型干燥窑,风机不论位于材堆高度的中部或下半部,气流通过风机一次,都可以流过材堆两次,与其他窑型相比,在材堆尺寸相同,循环风量相同的条件下,材堆高上的通风断面(风机位于堆高下半部)或材堆长度上的通风断面(风机位于堆高中部),等于减少一半,干燥介质的循环速度提高近一倍。
结构比较简单,干燥窑的容积利用系数较高,投资相对较少,安装维修较为方便,容易得到较大的气流循环速度。
含水率的均匀性差,干燥容量小。
8.什么是高温干燥?
高温干燥的特点和应用范围?
高温干燥(干燥温度超过100℃)
额外的:
一、木材干燥窑的类型分析
木材干燥窑的类型结构,直接关系到干燥窑内气体动力学特性,最终影响木材的干燥效果,对于现代周期式强制循环干燥窑来说,在类型结构上的基本要求是窑内干燥介质能实现均匀的横向循环。
实践证明,侧风机型干燥窑窑内干燥介质在材堆高度及长度上不能得到均匀分配,干燥后的板材含水率差异较大,干燥容量也不大。
端风机型干燥窑基本可消除窑内干燥介质在长度和高度上分配不均匀的缺陷,干燥后的板材含水率均匀性较好,但干燥量有限。
顶风机型干燥窑气体动力特性最好,在材堆长度和高度上,干燥介质循环速度分布比较均匀,干燥后的板材含水率均匀性也最好,而且能实现大容量的木材干燥作业。
第三章 木材干燥主要设备
1.蒸汽散热器分类、各种类型散热器的优缺点?
1.肋形管散热器2。
平滑管散热器
3.片式散热器:
(1螺旋绕片散热器
(2)套(串)片式散热器(3)双金属轧片管式散热器
(1)肋形管散热器
木材干燥中使用的肋形管散热器,大多数为铸铁的圆翼管(圆形肋片,如图所示)和方翼管(方形肋片)两种。
A铸铁肋形管散热器的优点是:
坚固,耐腐蚀,散热面积大,与平滑管相比,当管径和长度相等时,散热面积比平滑管大6~7倍,总散热量约大3倍。
B铸铁肋形管散热器的缺点是
由于铸铁肋形管散热器的质量大,耗用金属多,另外受管长限制需分段连接,法兰多,安装和维修不便,故在现代木材干燥设备中很少使用。
(2)平滑管散热器
平滑管散热器构造简单,接合可靠,制造与检修方便,承受压力的能力较大;
传热系数较大,不易积灰。
由于平滑管散热器的散热面积小,且易生锈,使用寿命不长,因此,这种散热器在干燥生产实践中已较少使用,仅见于生产规模较小、自建的木材干燥窑中。
(3.1)螺旋绕片散热器优点:
优点:
散热面积大,结构紧凑,质量轻,安装方便。
螺旋绕片散热器缺点:
对气流的阻力大,翅片间容易被灰尘堵塞,钢质翅片很容易腐蚀,铜质翅片耐腐蚀性和传热性能好,但材料紧缺、造价高,铝质翅片较耐腐蚀且经济
(3.2)套(串)片式散热器
这种散热器由直径20~30mm的平行排列的钢管束紧密套上许多薄钢片或薄铝片,然后组装而成(如图8-26)。
薄钢片的厚度一般为0.75~1mm,片距为5mm左右。
钢管束两端各与一集管箱(连箱)相通,一端进蒸汽,另一端排水。
优缺点同螺旋绕片散热器
(3.3双金属轧片管式散热器)
两层管壁之间结合牢固,传热性能好,防腐蚀性能好,强度高,散热面积大,安装方便。
对气流阻力大,翅片间隙易积灰尘,降低传热效应。
2.木材干燥窑对散热器的要求是什么?
散热器的面积配备,因被干木材的树种,厚度及选用加热器的类型而异。
•绕片式:
每立方米木材需要2~6m2散热面积。
•串片式:
每立方米木材需要4~8m2散热面积。
•铸铁散热器:
每立方米木材需要7~10m2散热面积。
•高温干燥时,散热器的面积要增加一倍。
3、散热器安装时应注意些什么?
1.为便于调节窑内温度,散热器应分组安装。
管组长度一般不超过6m。
2.如为轨道小车装窑,从大门端进汽较好,以减小窑长度方向的温差。
2.散热管在加热和冷却时,长度应能自由伸缩,肋形管不能和墙上的挂钩固定死,只要托住即可。
3.平滑管连接时,在窑内尽量少用法兰,多用焊接法,以免漏气。
4.蒸汽管过墙的孔眼必须在砌墙时预留安装孔,安装后用膨胀珍珠岩粉拌水泥堵孔。
5.安装时要考虑检修方便,将铸铁管预埋在墙壁中,两端用法兰与蒸气管连接,以便检测。
4、木材干燥用于增湿的有哪几种?
喷蒸管、雾化水装置、常压水蒸气发生装置、进、排气装置。
5、疏水器是作用是什么?
如何选用疏水器?
疏水器是作用是什么:
疏水器又叫疏水阀,其作用是排气阻水,即排出散热器及蒸汽管道中的冷凝水,同时阻止蒸汽的漏失,从而提高加热设备的传热效率,节省蒸汽消耗。
疏水器的选用主要根据疏水器的进出口压力差△P=P1-P2,及最大排水量而定。
进口压力P1采用比蒸汽压力小1/10~1/20表压力的数值。
出口压力P2采用如下数值:
若从疏水器流出的凝结水直接排入大气,则P2=0
如排水到回水系统,则P2=(0.2~0.5)表压力。
疏水器的最大排水量选用:
因蒸汽设备开始使用时,管道中积存有大量的凝结水和冷空气,需要在较短时间内排出,因此,按凝结水常量的2~3倍选用。
6、什么是相似风机?
相似风机参数之关系?
散热器安装时应注意如下:
3.如为轨道小车装窑,从大门端进汽较好,以减小窑长度方向的温差。
4.平滑管连接时,在窑内尽量少用法兰,多用焊接法,以免漏气。
5.蒸汽管过墙的孔眼必须在砌墙时预留安装孔,安装后用膨胀珍珠岩粉拌水泥堵孔。
6.安装时要考虑检修方便,将铸铁管预埋在墙壁中,两端用法兰与蒸气管连接,以便检测。
材干燥用于增湿的有:
1.喷蒸管2.雾化水装置3.常压水蒸气发生装置4.进、排气装置
什么是相似风机?
把尺寸大小不同,但几何构造相似的一系列通风机可归纳为一类,叫做相似风机
相似风机的风量Q,风压H,转速n,轴功率N和效率η之间的关系,
7.某型号的轴流风机,叶轮直径D1=800mm,转速n1=600r/min,流量Q1=8000m3/h,风压H1=120Pa,轴功率N1=1KW,若将叶轮直径放大到D2=1600mm,转速减小至n2=300r/min,问流量、风压及轴功率有何变化。
8.生产中通常采用什么方法提高风量?
利用大风机叶轮直径且降低转数的方法以(即大风机小转速),来提高风量,从而提高气流穿过材堆的速度是经济有效的。
9.风机的类型?
我国木材干燥窑生产上使用的轴流通风机有三种:
1.对称型扭曲叶片轴流通风机
2.平板型扭曲叶片轴流通风机
3.扇形平板叶片轴流通风机。
第4章对流干燥介质
1.什么是木材干燥介质?
干燥过程中,能在窑内不断循环流动,在经过加热器表面时能吸收热能,在经过木材表面时能把热能传给木材,同时能吸收木材表面蒸发出来的水分并把水分带走排出窑外,这种媒介物质叫做干燥介质
2.饱和蒸气和过热蒸汽有何区别?
饱和蒸汽在木材干燥中有何用途?
什么是过热度?
过热度表示什么?
过热度小又表示什么?
湿空气的状态参数有哪些?
在ID图上如何表示这些参数?
绝对湿度、相对湿度的概念?
什么是湿球温度?
什么是干湿球温度差?
干湿球温度差与相对湿度有何关系?
饱和蒸汽和过热蒸汽哪种用做干燥介质?
哪种用做载热体?
为什么?
木材干燥窑内的常压过热蒸汽是通过什么途径得到的简述确定湿空气的相对湿度的两种方法?
哪种更精确且使用范围更广?
7、已知在海拔高度1800m处的空气干球温度为30℃,湿球温度25℃,试用卡锐尔-卡喷特尔经验公式计算相对湿度,并与表5-1的结果作比较,分析两种方法的精确性。
8、什么是I-d图,I-d图上有些什么线系?
用I-d图表示湿空气的湿空气的加热和冷却过程、水分蒸发过程,不同状态空气的混合过程。
湿空气加热和冷却时其它参数如何变化?
水分蒸发过程中,其它参数如何变什么是露点温度?
它和湿
过热蒸汽:
无色、透明
是温度高于相同压力下饱和温度的蒸汽。
过热蒸汽是不饱和蒸汽。
有容纳更多水蒸气分子而不致凝结的能力。
/把饱和蒸汽通入干燥窑内加热器中,加热干燥介质,再通过干燥介质加热木材。
/
3.什么是高发热量?
什么是低发热量?
单位燃料完全燃烧后,生成的气体所放出的全部热量(包括水蒸气汽化热在内),叫高发热量。
用Qg表示,单位kJ/kg。
从高发热量减去所含水分及燃烧生成水分的汽化热后,即为低发热量,这是可利用的热量。
木废料含水率越高,可利用的发热量(Qd)越低。
4.窑外状态为1的新鲜空气进入干燥窑内,与窑内循环状态为2的湿热空气
混合为状态3的混合气体,在风机驱动下经加热后变为状态4的干热空气,然后对木材进行加热和干燥后变为状态2的湿热空气。
设循环空气量是新鲜空气量的n倍,请在Id图上表示空气状态的变化过程,并说过各过程的特征。
第五章 木材干燥时的传热、传湿及应力、应变
1.设有一木材干燥窑由两砖夹一保温层构成,内外墙用红砖,厚度为240mm,导热系数为λ=0.58W/m℃。
中间保温层为膨胀珍珠岩,厚度为100mm,导热系数为λ=0.046W/m℃。
干燥窑内的介质温度为湿空气,放热系数α1=11.63W/m2℃,干燥窑建于露天,放热系数α2=23.26W/m2℃。
已知:
干燥窑建于广州,窑内介质温度t1=80℃,窑外温度t2=10℃。
求:
通过窑壳的热流密度和各层接触面的温度。
2.木材在饱和湿空气中的加热速度快还是在饱和湿空气中的加热速度快?
3.扩散和流动的区别?
他们为流体穿过木材的迁移分为两种类型:
体积流或质量流,即流体在毛细管压力梯度的作用下,穿过木材组织孔隙的流动。
扩散,即水蒸气穿过细胞腔中空气的扩散及吸着水在细胞壁中的扩散。
4.木材水分移动的途径?
1、通过大毛细管系统路径:
由毛细管张力作用引起,液态自由水沿细胞腔和细胞壁上的纹孔作毛细管运动。
2、沿连续不断的细胞壁的移动(微毛细管路径):
由木材细胞壁横断面上的含水率梯度引起。
发生在FSP以下。
3、交替形式的路径:
水分交替地既呈液体状态又呈蒸汽状态,不断沿着彼此相邻的细胞壁和细胞腔的移动或扩散。
注意:
水蒸气的扩散无论在FSP以上或以下都会发生,扩散是以液态或气、液交替的形式进行。
5.影响木材干燥速度的因子有哪些?
有何影响?
影响木材干燥速度的因子有哪些?
哪些是可以人为控制的?
6.木材干燥时的应力产生的原因?
(1)含水率梯度引起的干燥应力(内外层干缩不一致引起的应力)
木材中任何一部分的含水率降低到FSP以下时,就要产生干缩,但受到其他部分的制约,不能正常干缩,而产生拉伸应力。
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