干燥基准的种类
干燥基准就是根据干燥时间和木材状态(含水率、压力)的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表,在实际干燥过程中,正确执行这个程序表,就可以合理地控制木材的干燥过程,从而保证木材的干燥质量。
按干燥过程的控制因素通常将干燥基准分为时间干燥基准和含水率干燥基准。
时间干燥基准:是按干燥时间控制干燥过程,制定介质参数的大小,即把这个干燥过程所需要的时间分为若干个时间阶段,规定每个时间阶段的权重,并按每一时间阶段规定相应的介质温度和湿度。
时间干燥基准是在长期使用含水率基准的基础上总结出的经验干燥基准。只要操作者对使用的干燥设备和被干木材的性能相当了解,并按干燥时间控制干燥过程就可以赶在出合格的板材。
含水率干燥基准:是按木材的含水率控制干燥过程,制定介质参数的大小,即在整个干燥过程中按含水率阶段的幅度划分成几个阶段,并按阶段指定出相应的介质温度和湿度。每个阶段内含水率降低的幅度是一致的,如由35%到30%;由30%到25%等。
将整个干燥过程划分为2个或3个含水率阶段,叫做双阶段或三阶段干燥基准。
对于那些硬阔叶树材的厚板,因其干燥较为困难,在干燥过程中容易产生很大的含水率梯度。为了加快干燥速度,避免产生较大的含水率梯度,可采用波动式干燥基准。在整个含水率阶段,介质的温度作升高、降低反复波动变化的,称作波动式干燥基准;介质温度在干燥前期逐渐升高,在干燥后期做波动变化的,称半波动干燥基准。
波动干燥工艺是使干燥温度不断波动变化,即周期性地反复进行“升温——降温——恒温”的过程,升温过程只加热木材而不干燥,当木材中心温度接近介质温度时,即转入降温干燥阶段,降到一定程度在保持一定时间的恒温,以便充分利用内高外低的温度梯度。当木材中心层的温度降低,是温度梯度平缓时,需再次升温,如此周而复始,以确保内高外低的温度梯度,波动干燥工艺在干燥前期对提高干燥速度比较明显,后期则不甚明显。但前期波动须确保一定的相对湿度,否则木材易产生开裂,后期波动则安全。
在生产上,通常使用半波动工艺,即前期干燥采用常规干燥工艺,后期采用波动工艺。
连续升温干燥基准
干燥温度从环境实际温度开始,在干燥过程中,根据锯材的树种、厚度和干燥质量要求,等速上升干球温度,相对湿度不控制,也不进行中间处理,但要求干燥介质以层流状态流过材堆(气流速度为0.5~1m/s),不改变气流方向。为了保持干燥介质和木材温度之间的温差为常数,在木材的整个干燥过程中,匀速升高干燥介质的温度,从而能恒定干燥介质传给木材的热流量,并使木材的干燥速度基本保持一致。在美国被广泛地应用在针叶材的干燥过程中。
干燥梯度基准
在多数自动控制木材干燥过程中采用了干燥梯度基准,干燥梯度就是木材的平均含水率与干燥介质平衡含水率之比,这是木材干燥学上特殊的梯度,这一意义下的梯度可直接反映木材干燥的快慢。
在自动控制木材干燥过程中,木材的含水率和干燥介质的平衡含水率都可以用测含水率法实现动态测量,而干燥介质的平衡含水率是可以通过调节其温度和湿度得以控制,从而控制干燥梯度。在干燥梯度基准中,规定了不同阶段的干燥梯度,这样可以根据木材的含水率随时控制干燥介质的平衡含水率,并得以控制木材的干燥速度。
干燥梯度的制定是根据木材的厚度和干燥的难易程度以及不同含水率阶段木材水分移动的不同性质,使干燥梯度维持在一定的范围内,从而保证木材的干燥质量。
三段干燥基准
三段干燥基准源自前苏联国家标准的干燥基准,所有的干燥基准都分为三个阶段:第一阶段由初含水率干燥至含水率30%,第二阶段为含水率30%干燥至20%,第三阶段为含水率干燥至终含水率。三个阶段的干燥强度差异明显,复合木材的干燥规律,具有较强的可操作性。但三个阶段间温度突变,严重影响干燥质量和干燥设备的寿命。
单向升温常规强化干燥基准
这种干燥工艺同常规干燥工艺一样,都是按含水率变化划分阶段,但在含水率30%和20%为界限的三个区间,基准的软硬程度明显有差距,并注意逐步过渡吗,每个区间内又分若干阶段,使整个基准由软到硬逐渐变化。干燥前,先预热半小时,再提高干球温度,而湿球温度则保持不变;处理时,只提高湿球温度,干球温度保持不变,或自然升高1~2℃。单向升温干燥基准前期硬度适中,中后期硬度较大;不需要大量喷蒸和排气,可减少热量损失;阶段过渡容易调节,既易确保基准状态,又可缩短调节过程的时间;干燥质量好,干燥速度快。
联合干燥工艺
采用两种干燥工艺和两种干燥方式或两次干燥作业,完成木材干燥的整个作业的干燥工艺。如:低温预干和常规或高温干燥等。联合干燥工艺可以在同一设备中完成,也可以在两个不同的干燥设备中完成。这种干燥工艺是基于木材在干燥前期水分蒸发比较容易的特点,目的是降低干燥成本,保证干燥质量,通常的做法是将木材用低温干燥工艺干燥到含水率为20%左右,之后用其他干燥工艺干燥到要求的含水率。
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