木材微波干燥特性的研究

论文摘要

微波干燥作为一种快速高效的新型干燥技术,在其它领域已经得到了广泛的应用,但由于对木材微波干燥机理和干燥工艺研究的不够深入,使得微波干燥技术没能在木材干燥行业得到很好的应用。本文以马尾松为研究对象,较系统的研究了影响微波能利用率和木材干燥速率的一般特性,总结了微波干燥过程中木材温度和内部蒸汽压力的变化规律,从理论上分析了微波干燥过程中木材内部热量和水分迁移机理,建立了热质迁移模型并对模型进行了试验验证,目的是为微波干燥的应用提供科学依据和理论支持。本研究的主要成果和创新点如下:1.首次比较了连续输入微波能与不同方式间歇输入微波能时木材干燥速率和微波能利用率。间歇输入微波能,木材内含水率随干燥时间呈梯状变化,间歇时间越长梯状变化越明显。当微波辐射时,木材内含水率明显下降,当停止微波辐射时,木材内的含水率缓慢下降。微波能连续辐射时的平均干燥速率高于间歇辐射时的平均干燥速率高。无论何种微波能辐射方式,纤维饱和点以上的平均干燥速率和降水率都大于纤维饱和点以下的平均干燥速率。不同的间歇微波辐射方式,对降水率影响程度不同。采用适当间歇方法输入微波能干燥木材时,可以有效的提高微波能的利用效率。2.首次研究了微波间歇干燥过程中木材内温度和蒸汽压力的变化特性。周期性辐射微波能,木材内的温度也呈周期性变化。周期性辐射微波能时,温度的变化也大致分为快速升温段,“恒温”段和后期升温段三个阶段,但他是以波动形式出现的。在微波辐射能量相同的情况下,间歇辐射微波能,比连续辐射微波能木材的温度低,适当的间歇辐射微波能可以有效的避免干燥后期木材的炭化。周期性辐射微波能,木材内的压力也呈周期性变化。间歇辐射与连续辐射微波能相比,木材内的蒸汽压力是以一种波动形式表现出来的。间歇辐射微波能可以降低木材内的最大蒸汽压力,有助于防止木材内裂。木材在微波加热过程中,木材温度达到80℃之前,压力值比较小,压力上升比较缓慢,木材温度升到80℃之后,内部蒸汽压力迅速上升。当温度升高到恒温段时,压力也很快达到最大值。3.首次通过测量木材内蒸汽压力场分析木材微波干燥特性和水分迁移机理。微波干燥与常规干燥不论是从传热还是传质方面来说,都是两种完全不同的干燥方法。在微波干燥过程中,蒸汽压差是水分移动的主要驱动力,木材中的水分是在总压力梯度

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 微波加热的原理与特性
• 1.2 微波加热技术在木材干燥中的应用
• 1.3 木材干燥中热质传递方面的研究动态
• 1.4 本研究的目的和意义
• 1.5 主要研究内容
• 2 微波能利用率和木材干燥速率
• 2.1 概述
• 2.2 试验材料与装置
• 2.3 微波炉输出功率和能量分布的测定
• 2.4 微波能利用率与木材干燥速率
• 2.5 本章小结
• 3 微波干燥过程中木材内的蒸汽压力与温度变化
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料与装置
• 3.3 微波干燥过程中木材内部的温度变化特性
• 3.4 微波干燥过程中木材内部压力变化特性
• 3.5 微波干燥过程中木材内部压力随温度变化特性
• 3.6 本章小结
• 4 微波干燥过程中木材内的热质迁移特性
• 4.1 概述
• 4.2 木材内部温度场随时间的变化
• 4.3 木材内部水蒸汽压力场随时间的变化
• 4.4 木材内部含水率场随时间的变化
• 4.5 微波干燥过程中液态水被“挤出”木材表面的特点
• 4.6 微波干燥过程中木材内部热质迁移特性的理论分析
• 4.7 本章小结
• 5 木材微波干燥过程的数学模拟
• 5.1 传热、传质方程中相关参数的计算与确定
• 5.2 木材内部的水分迁移模型
• 5.3 木材内部的热量迁移模型
• 5.4 模型的验证与求解
• 5.5 本章小结
• 6. 总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 发表论文目录清单
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明