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人工林落叶松锯材真空干燥工艺初步研究

作　者: 张立宾
导　师: 高瑞清
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 木材科学与技术
关键词: 真空干燥连续真空间歇真空过热蒸汽人工林落叶松
分类号: TS652
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

本试验采用对流加热连续真空干燥工艺,以50mm厚度人工林落叶松锯材为试验对象进行研究,拟为该工艺干燥基准的制定提供理论依据。论文开展了人工林落叶松锯材连续真空、多段式真空干燥和间歇真空干燥试验,探讨了压力和介质温度参数、连续和间歇真空干燥工艺分别对试材的干燥速率、厚度上含水率偏差、表裂和内裂等的影响及变化规律。本试验主要结论如下:(1)两组不同压力P、对应三种不同初始介质温度T_初条件下,人工林落叶松锯材连续真空干燥实验规律如下:初始介质温度T_初大于压力P对平均干燥速率的影响,本试验条件下,应考虑两者的综合效果对干燥速率的影响;同一压力P下,干燥速率随T_初提高而加快。同时,压力P越低,初始介质温度T_初越低,试材厚度含水率偏差越小,其中,迎风侧偏差最小,材堆中间偏差最大。(2)三组多段式连续真空干燥试验规律如下:同一干燥介质温度T条件下,压力对试材全程,特别是含水率(>30%)的干燥速率有较大影响;压力越低,全程干燥速率越高,干燥速率(>30%)越快;随干燥过程进行,试材干燥速率逐步下降,降幅以P=200 mmHg组最明显,而P=400-200 mmHg组试验和P=600-200 mHg组试验干燥速率接近于线性降低,降幅较为缓慢。三组多段式真空干燥试验中,试材厚度上含水率偏差随压力升高而增大,压力越低,偏差数值越小。在本试验条件下,以P= 200 mmHg组试验试材全程干燥速率最快,试材厚度上含水率偏差最小。(3)采用连续真空干燥工艺时,试材均未发生内裂。(4)表裂发生规律如下:恒定压力P下,随着初始介质温度T_初升高,同一位置试材表裂数量与表裂总长度增加,表裂宽度有加宽、加深趋势。同一温度水平下,压力P对试材表裂与表裂总长度有较大影响,随着压力P的升高,表裂数量、宽度、总长度均有增加趋势。本试验中,P= 200 mmHg、T_初=61℃组连续真空试验的表裂宽度控制在<2mm范围内,试材干燥质量最好。(5)采用间歇真空干燥时,试材干燥速率大大提高,试材各个位置厚度含水率偏差均小于2%,试材几乎不产生内裂;虽然试材表面蒸发强度过大,会使试材产生较多细小表裂,但表裂总长度明显降低。为兼顾落叶松试材的干燥速率与质量,建议干燥前期采用连续真空干燥工艺,干燥后期采用间歇真空干燥工艺,以改善密闭容器内传热、传质状况,促使木材内部水分的蒸发迁移。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-14
第一章绪论  14-23
  1.1 引言  14
  1.2 研究背景  14-15
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  15-20
    1.3.1 真空干燥技术应用  16-17
    1.3.2 国内研究现状  17-19
    1.3.3 国外研究现状  19
    1.3.4 发展趋势  19-20
  1.4 研究目标和主要研究内容  20-22
    1.4.1 研究的主要内容  20
    1.4.2 研究目标  20-22
  1.5 技术路线  22-23
第二章木材干燥的基本特性及相关理论  23-37
  2.1 人工林落叶松试材干燥特性  23-26
    2.1.1 蒸汽喷蒸脱脂处理  23
    2.1.2 落叶松干燥开裂  23-24
    2.1.3 木材含水率高于FSP 时的自由水迁移  24-25
    2.1.4 木材含水率低于FSP 时的吸着水迁移  25-26
  2.2 试材木质素软化点的测定与作用  26-27
  2.3 木材水分蒸发强度  27-30
    2.3.1 自由水面蒸发强度理论计算  27-28
    2.3.2 敞口容器自由水面蒸发强度  28-29
    2.3.3 木材水分蒸发强度换算  29-30
  2.4 真空环境下干燥介质的热力学性质  30-35
    2.4.1 水蒸汽或过热蒸汽的应用领域  30-31
    2.4.2 水蒸汽或过热蒸汽的热能改变  31-32
    2.4.3 干燥介质载热性能  32-35
  2.5 真空状态下木材平衡含水率  35-36
  2.6 总结与设想  36-37
第三章人工林落叶松锯材连续真空干燥工艺  37-52
  3.1 试验材料和方法  37-41
    3.1.1 试验材料  37-38
    3.1.2 主要仪器  38-39
    3.1.3 试验方法与试验参数设定  39-41
  3.2 试验结果与分析  41-50
    3.2.1 温度曲线分析  41-42
    3.2.2 试验参数对干燥速率影响  42-47
    3.2.3 试材厚度上含水率偏差分析  47-48
    3.2.4 干燥质量分析  48-50
  3.3 小结  50-52
第四章人工林落叶松锯材多段式真空干燥工艺  52-67
  4.1 试验材料和方法  52-53
    4.1.1 试验材料、仪器与方法  52
    4.1.2 试验参数设定  52-53
  4.2 试验结果与分析  53-57
  4.3 试材厚度上含水率偏差分析  57-59
    4.3.1 试材厚度上含水率偏差  57-58
    4.3.2 锯解截面开裂情况  58-59
  4.4 试材干燥质量  59-61
    4.4.1 试材内裂发生情况  60
    4.4.2 试材表裂发生情况  60-61
  4.5 间歇真空干燥试验  61-65
    4.5.1 干燥速率对比  62
    4.5.2 试材厚度上含水率偏差对比  62-63
    4.5.3 试材干燥质量对比  63-65
  4.6 小结  65-67
第五章总结论与建议  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 建议  68-69
参考文献  69-73
在读期间学术研究  73-74
致谢  74

人工林落叶松锯材真空干燥工艺初步研究

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