干燥基準(zhǔn)的種類
干燥基準(zhǔn)就是根據(jù)干燥時間和木材狀態(tài)(含水率、壓力)的變化而編制的干燥介質(zhì)溫度和濕度變化的程序表,在實(shí)際干燥過程中,正確執(zhí)行這個程序表,就可以合理地控制木材的干燥過程,從而保證木材的干燥質(zhì)量。
按干燥過程的控制因素通常將干燥基準(zhǔn)分為時間干燥基準(zhǔn)和含水率干燥基準(zhǔn)。
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時間干燥基準(zhǔn):是按干燥時間控制干燥過程,制定介質(zhì)參數(shù)的大小,即把這個干燥過程所需要的時間分為若干個時間階段,規(guī)定每個時間階段的權(quán)重,并按每一時間階段規(guī)定相應(yīng)的介質(zhì)溫度和濕度。
時間干燥基準(zhǔn)是在長期使用含水率基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)干燥基準(zhǔn)。只要操作者對使用的干燥設(shè)備和被干木材的性能相當(dāng)了解,并按干燥時間控制干燥過程就可以趕在出合格的板材。
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含水率干燥基準(zhǔn):是按木材的含水率控制干燥過程,制定介質(zhì)參數(shù)的大小,即在整個干燥過程中按含水率階段的幅度劃分成幾個階段,并按階段指定出相應(yīng)的介質(zhì)溫度和濕度。每個階段內(nèi)含水率降低的幅度是一致的,如由35%到30%;由30%到25%等。
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將整個干燥過程劃分為2個或3個含水率階段,叫做雙階段或三階段干燥基準(zhǔn)。
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對于那些硬闊葉樹材的厚板,因其干燥較為困難,在干燥過程中容易產(chǎn)生很大的含水率梯度。為了加快干燥速度,避免產(chǎn)生較大的含水率梯度,可采用波動式干燥基準(zhǔn)。在整個含水率階段,介質(zhì)的溫度作升高、降低反復(fù)波動變化的,稱作波動式干燥基準(zhǔn);介質(zhì)溫度在干燥前期逐漸升高,在干燥后期做波動變化的,稱半波動干燥基準(zhǔn)。
波動干燥工藝是使干燥溫度不斷波動變化,即周期性地反復(fù)進(jìn)行“升溫——降溫——恒溫”的過程,升溫過程只加熱木材而不干燥,當(dāng)木材中心溫度接近介質(zhì)溫度時,即轉(zhuǎn)入降溫干燥階段,降到一定程度在保持一定時間的恒溫,以便充分利用內(nèi)高外低的溫度梯度。當(dāng)木材中心層的溫度降低,是溫度梯度平緩時,需再次升溫,如此周而復(fù)始,以確保內(nèi)高外低的溫度梯度,波動干燥工藝在干燥前期對提高干燥速度比較明顯,后期則不甚明顯。但前期波動須確保一定的相對濕度,否則木材易產(chǎn)生開裂,后期波動則安全。
在生產(chǎn)上,通常使用半波動工藝,即前期干燥采用常規(guī)干燥工藝,后期采用波動工藝。
連續(xù)升溫干燥基準(zhǔn)
干燥溫度從環(huán)境實(shí)際溫度開始,在干燥過程中,根據(jù)鋸材的樹種、厚度和干燥質(zhì)量要求,等速上升干球溫度,相對濕度不控制,也不進(jìn)行中間處理,但要求干燥介質(zhì)以層流狀態(tài)流過材堆(氣流速度為0.5~1m/s),不改變氣流方向。為了保持干燥介質(zhì)和木材溫度之間的溫差為常數(shù),在木材的整個干燥過程中,勻速升高干燥介質(zhì)的溫度,從而能恒定干燥介質(zhì)傳給木材的熱流量,并使木材的干燥速度基本保持一致。在美國被廣泛地應(yīng)用在針葉材的干燥過程中。
干燥梯度基準(zhǔn)
在多數(shù)自動控制木材干燥過程中采用了干燥梯度基準(zhǔn),干燥梯度就是木材的平均含水率與干燥介質(zhì)平衡含水率之比,這是木材干燥學(xué)上特殊的梯度,這一意義下的梯度可直接反映木材干燥的快慢。
在自動控制木材干燥過程中,木材的含水率和干燥介質(zhì)的平衡含水率都可以用測含水率法實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量,而干燥介質(zhì)的平衡含水率是可以通過調(diào)節(jié)其溫度和濕度得以控制,從而控制干燥梯度。在干燥梯度基準(zhǔn)中,規(guī)定了不同階段的干燥梯度,這樣可以根據(jù)木材的含水率隨時控制干燥介質(zhì)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據(jù)木材的厚度和干燥的難易程度以及不同含水率階段木材水分移動的不同性質(zhì),使干燥梯度維持在一定的范圍內(nèi),從而保證木材的干燥質(zhì)量。
三段干燥基準(zhǔn)
三段干燥基準(zhǔn)源自前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)的干燥基準(zhǔn),所有的干燥基準(zhǔn)都分為三個階段:第一階段由初含水率干燥至含水率30%,第二階段為含水率30%干燥至20%,第三階段為含水率干燥至終含水率。三個階段的干燥強(qiáng)度差異明顯,復(fù)合木材的干燥規(guī)律,具有較強(qiáng)的可操作性。但三個階段間溫度突變,嚴(yán)重影響干燥質(zhì)量和干燥設(shè)備的壽命。
單向升溫常規(guī)強(qiáng)化干燥基準(zhǔn)
這種干燥工藝同常規(guī)干燥工藝一樣,都是按含水率變化劃分階段,但在含水率30%和20%為界限的三個區(qū)間,基準(zhǔn)的軟硬程度明顯有差距,并注意逐步過渡嗎,每個區(qū)間內(nèi)又分若干階段,使整個基準(zhǔn)由軟到硬逐漸變化。干燥前,先預(yù)熱半小時,再提高干球溫度,而濕球溫度則保持不變;處理時,只提高濕球溫度,干球溫度保持不變,或自然升高1~2℃。單向升溫干燥基準(zhǔn)前期硬度適中,中后期硬度較大;不需要大量噴蒸和排氣,可減少熱量損失;階段過渡容易調(diào)節(jié),既易確?;鶞?zhǔn)狀態(tài),又可縮短調(diào)節(jié)過程的時間;干燥質(zhì)量好,干燥速度快。
聯(lián)合干燥工藝
采用兩種干燥工藝和兩種干燥方式或兩次干燥作業(yè),完成木材干燥的整個作業(yè)的干燥工藝。如:低溫預(yù)干和常規(guī)或高溫干燥等。聯(lián)合干燥工藝可以在同一設(shè)備中完成,也可以在兩個不同的干燥設(shè)備中完成。這種干燥工藝是基于木材在干燥前期水分蒸發(fā)比較容易的特點(diǎn),目的是降低干燥成本,保證干燥質(zhì)量,通常的做法是將木材用低溫干燥工藝干燥到含水率為20%左右,之后用其他干燥工藝干燥到要求的含水率。
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