木材干燥原理是怎样的？

2024年11月14日 16:17

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网友（1）：

在实施木材干燥过程时，所必须遵循的关于气体介质中水蒸气分压力对物体干燥起制约作用的基本规律。水分在物体内部移动时的水分流强度（克/平方厘米·秒）和在通过表面向外界蒸发时的蒸发强度（克/平方厘米·秒）都受湿空气（或其他气体介质）内的水蒸气分压力的节制。当此分压力较低时，水分的移动和蒸发快；若分压力较高时，水分的移动和蒸发就缓慢以至停顿。但对木材干燥来说，还须考虑：构成细胞壁的微毛细管系统的超显微构造；对大块难干木材所须采取的特别工艺措施；吸着水干燥的特殊规律。

木材由沿纵、横方向排列的多种细胞交织而成。每个细胞都具有细胞壁和细胞腔。整块木材的全部细胞腔以细胞壁上的纹孔和穿孔相通连，形成大毛细管系统。包含在此系统内的水分的移动和蒸发不受系统的约束，叫做自由水。在细胞壁内的纤维素链与纤维素链之间、基本纤丝与基本纤丝之间、微纤丝与微纤丝之间、纤丝与纤丝之间都有超显微间隙，形成微毛细管系统。包含在此系统之内的水分受纤维素羟基的吸引和超显微间隙张力的束缚，不能自由移动和蒸发，叫做吸着水。木材中的水分含量以水分重量占全干木材重量百分率为准，叫做木材的含水率。吸着水含水率的上限在20℃时约为30%。（见木材含水量）

在板院内贮放甚久的大块锯材，其内部的干湿程度不一，温度的分布也不均匀。如突然开始干燥，木材在加热不透的情况下表层首先失水并干缩，尚处于冷湿状态的内部既不失水也不干缩。内外干缩的不一致必然导致内应力与表面硬化，并由此形成表裂、内裂与其他缺陷。为了避免出现这些不良现象，须用水蒸气分压力较高的热湿空气对木材进行预热处理，让木材在既不失水又不吸湿的情况下透热到指定温度，然后降低空气的温度、湿度与水蒸气分压力，使木材内的含水率梯度、温度梯度，以及在此两种梯度的综合作用下形成的木材水分的水蒸气压力梯度，都是内部高，外部低，便于水分向表层移动，并向空气中蒸发。干燥阶段自此开始。

干燥开始之后，蒸发面及其附近诸层木材中的自由水先蒸发完毕。然后是吸着水的移动与蒸发。其过程是：吸着水在外界传来的热能的作用下，从其原位置移迁到附近位置，气化，并从水蒸气压力高处向低处转移，然后向外界蒸发，直到此吸着水的水蒸气压力和湿空气中的水蒸气分压力大致相等为止。此时吸着水的含水率叫做平衡含水率。

吸着水的移动强度和蒸发强度二者的均衡一致，是保证良好干燥质量与较高干燥速度的关键。一般情况是：整个干燥过程分为若干个含水率阶段。每个阶段有两个含水率指标：一个是木材在检验当时的含水率（Wm），另一个是与湿空气的温度和相对湿度（由此二者确定水蒸气分压力）相适应的木材的平衡含水率（Wp）。平衡含水率指标实际上就是湿空气的温度、相对湿度和水蒸气分压力的指标，它也是木材含水率在此阶段内应当降到什么程度的指标。Wm对Wp的比值叫做干燥势，其大小决定干燥速度的大小。若木材含水率为定值，而人为规定的干燥势（Wm/Wp）偏大，则平衡含水率就偏低，这意味着作为介质的湿空气的水蒸气分压力也必然偏低。在此条件下，木材外部水分将急剧蒸发，而由内部传递到外部的水分不足以弥补蒸发所失水分，致使木材发生应力和种种缺陷。为此须使湿空气降温、加湿，提高水蒸气分压力，减小干燥势，使在内部移动的水分流强度和表面的水分蒸发强度相适应。

大块木料以材堆方式在保温和气密的干燥器内进行。器内应有引起对流循环的装置，以便于破坏紧附在木材表面、不利于传热和传湿的饱和蒸汽层，并使材堆各处干燥均匀。器上应有通风换气装置，以便于排出水蒸气分压过高而不能再从木材内蒸发水分的过湿空气，同时吸入水蒸气分压力较低的新鲜空气。

湿空气的水蒸气分压力不易检测，而其干球温度与湿球温度则易于检测。因之，干燥过程中对湿空气（或它种气体介质）内水蒸气分压力大小的调节与控制主要依据干、湿球的温度加以调节与控制。

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