影響木材干燥速度的因子
影響干燥速度的外界因素包括干燥介質的溫度,相對濕度和氣流循環(huán)速度;內因有木材的樹種、厚度、含水率、心邊材和紋理方向等
(1)溫度(T)溫度是決定干燥速度的主要因素,隨著溫度的升高木材中水蒸汽的壓力液態(tài)自由水水的粘度降低,同時干燥介質的容濕能力提高,加快木材表面水分的蒸發(fā)速度。但溫度過高,會引起木材的開裂和變形、降低力學強度、變色等,應適當控制。
(2)相對濕度:濕度是影響木材干燥速度的重要因子在溫度與氣流速度相同的情況下,相對濕度越高,介質內水蒸氣分壓越大,木材表面的水分越不易向介質中蒸發(fā),干燥速度越慢;反之干燥速度快。但相對濕度過低,會造成開裂及蜂窩裂等干燥缺陷的發(fā)生或加重
(3)氣流循環(huán)速度(V)高速氣流能破壞木材表面上的飽和蒸汽界層,從而改善介質與木材之間傳熱、傳質條件,加快干燥速度
上述三因子是可以人為控制的外因,控制得當,可在確保木材干燥質量的前提下加快干燥速度
(4)木材樹種及構造特征不同樹種的木材具有不同的構造,它的紋孔大小與數(shù)量,以及紋孔膜上微孔的大小都有很大差異,因此水分沿上述路徑移動的難易程度有別,即木材樹種是影響干燥速度的主要內因
(5)木材厚度木材常規(guī)干燥過程可近似認為是沿材厚方向的一維傳熱傳質過程,厚度增加,傳熱傳質距離變長、阻力加大,干燥速度明顯下降
(6)木材含水率纖維飽和點之下,隨著含水率的降低,吸著水的橫向擴散系數(shù)減小,而水蒸氣在細胞腔中的擴散系數(shù)則增大,由于干燥過程中吸著水在細胞壁中的擴散系數(shù)很小,制約著吸著水的移動速度,所以含水率對其的影響亦為吸著水干燥速度的影響,即含水越低越難干燥
(7)木材心邊材闊葉樹心材細胞中內含物較多,針葉樹心材中的紋孔多數(shù)是閉塞的,所以心材較邊材難干燥
(8)木材紋理方向木射線有利于水分傳導,沿木材徑向的水分傳導比沿弦向約大15%~20%,所以,弦切板通常比徑切板干燥速度快
樹木的大多數(shù)細胞呈縱向排列,少數(shù)細胞呈徑向排列。木材細胞的次生壁的S1、S2和S3層的微纖絲排列方向不同,是引起木材各向異性的一個重要原因,從而導致木材在干燥過程中發(fā)生不均勻的收縮,產生較大的收縮應力,引起諸如開裂、皺縮、翹曲(Warp)等變形以及內部殘留應力的產生。
木材在進行干燥時,水分若要順利地向外移動,木材內部就必須有水分移動的通道,即細胞腔、紋孔、細胞間隙及細胞壁內的微毛細管等。這些通道若呈開放狀態(tài),則木材容易干燥;反之,木材難干
木材干濕程度的分級在生產和使用上通常根據(jù)木材中水分含量程度的不同,木材可分為6級:
濕材:*浸泡于水中、含水率大于生材的木材,如水運、水貯過程中的木材。
生材:和新采伐的木材含水率基本*的木材。
半干材:含水率介于生材與氣干材之間的木材。
氣干材:*貯存于大氣中,與大氣的相對濕度趨于平衡的木材。其含水率取決于周圍環(huán)境的溫度和相對濕度,一般在8%~20%之間,我國國標把氣干材平均含水率定為12%室干材:木材在干燥室內,以適當?shù)臏囟群拖鄬穸葪l件進行干燥,含水率約為7~15%的木材,通常根據(jù)木材的使用區(qū)域、場合及用途等條件而定。
絕干材:含水率為零的木材稱為絕干材或全干材。
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