论文题目: 杉木木束干燥特性的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 木材科学与技术
作者: 李延军
导师: 张璧光,张齐生
关键词: 高温干燥,杉木木束,水分迁移,热量传递
文献来源: 北京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 木束的干燥是积成材人造板及其它以木束为原料的各种产品生产中的一个重要环节,它关系到生产的效益、能耗和产品质量。在目前我国木材供需矛盾日益突出的今天,研究速生材新产品原料木束的干燥特性,对提高木束干燥效益,降低成本具有重要意义。 本文较系统全面地研究了杉木木束在高温干燥过程中的干燥特性,分析了各因素对干燥效益和能耗的影响,尤其是研究了木束内部水分迁移和热量传导过程的规律,建立并求解了传热传质的数学模型,为确定木束干燥生产的工艺参数及控制方案提供了理论依据。本研究主要成果与创新点如下: 1、研制了适于杉木小径材的梳解设备与梳解工艺,使杉木小径材梳解后可获得特定规格尺寸且尺寸分布具有规律性的单根状木束条,能满足人造板生产工艺要求,是速生小径材高效加工利用的新工艺、新技术。 2、首次通过大量的试验和理论分析,较系统深入地研究了杉木木束高温干燥的基本特性。研究表明:①在木束的高温干燥中,升温阶段占据的干燥时间较长。木束的干燥宜采用高温快速干燥。②在短木束试件高温干燥时,其内部的水分的移动是在纵向和圆周方向同时进行的,并且移动的速度大致相当;而细长木束试件水分移动主要是以圆周方向为主的,随着试件的长度增加,圆周方向的水分移动对干燥速度的贡献率将逐渐占主导地位。③木束初含水率越高,则平均干燥速率越大。 3、首次通过试验测定了封闭杉木木材试件在短期温度梯度作用下,木材内部温度场和含水率场的分布,含水率梯度与温度梯度比值(dM/dT)的大小及其影响因素。研究表明:木材即使在短期温度梯度的作用下也会出现热扩散效应,在木材内部形成与温度梯度相反的含水率梯度场,dM/dT的比值在0.9%/℃以下;随着木材温度和初含水率的增加,木材中的dM/dT越大,热扩散效应越明显;随着作用时间的延长,木材中的dM/dT增加。其中温度和含水率是影响热扩散效应的最主要因素。 4、分析了高温干燥条件下木束内部自由水和吸着水的驱动力及其移动特性。研究表明:①高温干燥中自由水的移动为毛细管压力下液体的团块迁移和在压力梯度下的水蒸汽迁移,建立了高温干燥过程中自由水迁移量计算方程。②高温干燥中吸着水的扩散移动为浓度梯度引起吸着水的扩散和在水蒸汽压力梯度下的水蒸汽扩散迁移,
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摘要
Abstract
1 绪论
1．1 概述
1．2 国内外高温干燥及热质迁移的研究进展
1．2．1 木材碎料干燥方面的研究动态
1．2．2 木材高温干燥方面的研究动态
1．2．3 木材高温中热质传递方面的研究动态
1．3 木束对流干燥过程中传热传质理论分析
1．4 课题的意义和来源
1．5 本论文研究的主要内容
2 杉木木束的制备
2．1 木材加工利用的基本方法及重组木
2．1．1 木材加工利用的基本方法
2．1．2 重组木
2．2 小径杉木静压试验
2．2．1 试验材料与方法
2．2．2 试验仪器设备
2．2．3 试验结果与分析
2．3 小径杉木梳解试验
2．3．1 木材梳解原理
2．3．2 木材梳解实验
2．3．3 木材梳解过程中采取新的技术措施与工艺
2．4 本章小结
3 杉木木束高温干燥的基本规律
3．1 概述
3．2 实验装置与测试仪表
3．3 木束高温干燥基本规律的试验研究
3．3．1 实验材料
3．3．2 温度对升温速度和干燥速度的影响
3．3．3 木材纹理和尺寸对干燥速率的影响
3．3．4 木束含水率对干燥速率的影响
3．4 本章小结
4 杉木木束干燥过程中热扩散效应的研究
4．1 概述
4．2 理论分析
4．3 热扩散效应的试验研究
4．3．1 试验材料与方法
4．3．2 试验结果与讨论
4．3．2．1 初含水率对热扩散效应的影响
4．3．2．2 温度对热扩散效应的影响
4．3．2．3 温度梯度对热扩散效应的影响
4．3．2．4 时间对热扩散效应的影响
4．4 本章小结
5 高温干燥过程中木束内湿迁移特性
5．1 概述
5．2 高温干燥过程中木束的水分迁移机理分析
5．3 高温干燥过程中吸着水移动过程的分析
5．3．1 水分扩散系数的理论计算
5．3．2 水分扩散系数的测定
5．4 高温干燥过程中自由水移动过程的分析
5．4．1 基本理论
5．4．2 毛细管压力下液体的团块迁移
5．4．3 自由水的蒸发或沸腾后所产生的水蒸汽的迁移
5．5 木束高温干燥的驱动力分析
5．6 本章小结
6 木束高温干燥过程中的热、质迁移模型
6．1 木束内部水分迁移模型
6．1．1 木束含水率在纤维饱和点以上
6．1．2 木束含水率在纤维饱和点以下
6．2 木束内部的热量迁移模型
6．2．1 木束含水率在FSP以上
6．2．2 木束含水率在FSP以下
6．3 传热、传质方程中相关参数的计算
6．3．1 水、水蒸气和木材的比热、导热系数
6．3．2 木材的密度和孔隙度
6．3．3 水分的汽化潜热、动力粘度和密度
6．4 传热传质模型的求解与验证
6．4．1 模型及边界条件
6．4．2 模型的求解
6．4．2．1 参数的确定
6．4．2．2 模型的求解与验证
6．4．2．3 模拟求解的分析
6．5 本章小结
7 杉木木束热风循环干燥工艺的实验研究
7．1 引言
7．2 试验装置与测试仪表
7．3 干燥参数对木束干燥效益与能耗影响的单因素试验
7．3．1 试验材料
7．3．2 试验方法
7．3．3 试验结果与分析
7．3．3．1 初含水率对干燥速度和能耗的影响
7．3．3．2 气流温度对干燥速度和能耗的影响
7．3．3．3 气流速度对干燥速度和能耗的影响
7．3．3．4 装载量对干燥速度和能耗的影响
7．4 干燥参数对干燥速度与能耗影响的正交试验
7．4．1 试验材料和试验方法
7．4．2 试验结果和分析
7．5 本章小结
8 结论
8．1 主要结论
8．2 主要创新点
8．3 建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
发布时间: 2005-07-12
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