论文题目: 刨花对流干燥特性的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 木材科学与技术
作者: 李文军
导师: 张璧光,于志明
关键词: 刨花,对流干燥,水分迁移,传热传质,数学模型
文献来源: 北京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 木材刨花的干燥,是刨花板生产中的一个重要工序之一。刨花干燥质量的好坏、能耗的高低,都将影响到产品的性能及其成本。本篇论文题目的确定与实际生产需要密切相关,通过刨花干燥过程特性及影响因素等方面的研究,建立刨花对流干燥系统热质传递的数学模型,为刨花干燥工艺的优化设计和过程控制提供理论依据,具有重要的现实和经济意义。 本研究的主要成果与创新点如下: 1.首次通过大量的试验和理论分析,较系统深入地研究了刨花对流干燥的特性。研究表明:随着气流温度的升高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗也相应增加;随着气流速度的提高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗逐渐降低。随着刨花初含水率的升高,刨花平均干燥速率加大,单位能耗增加。随着装载量的增大,刨花平均干燥速率大幅减小,单位能耗基本不变,总能耗急剧增加。转筒的运动影响了刨花的干燥,其自转可提高平均干燥速率。实际生产中应根据产量和生产成本,选择合适的干燥条件进行生产。 2.本试验用环境扫描电镜观察了刨花内部的水分迁移过程,分析了刨花湿迁移特性。当刨花含水率在纤维饱和点以上时,刨花中的自由水和水蒸气分别在毛细张力梯度和蒸汽压力梯度的作用下以渗透流的形式从刨花内部向外迁移,刨花中的吸着水在这一阶段不产生移动;当刨花含水率降到纤维饱和点以下时,水分以吸着水和水蒸气的形式存在于刨花中,并以扩散的方式在刨花内部进行迁移。 3.在分析了刨花对流干燥过程的特性、刨花内部的水分迁移过程和传热传质特性的基础上,首次建立了刨花对流干燥的热、质迁移模型。计算和试验对比表明,这一模型基本反映了刨花对流干燥的全过程,可以应用于对流干燥的研究和分析,并可指导此类干燥系统的设计。 4.对刨花对流干燥过程进行了初步的热力学分析。分析表明:由于传质的影响将会使当量内热源减小,传热能力下降。刨花表面附近传质势较大,传质能力较强。在刨花对流干燥过程中,内部水分的种类不同,其迁移的机制不同,迁移过程的驱动势也不相同。干燥过程初期,内部水分的传递主要靠自由水的迁移;而在干燥过程的中后期,则主要靠吸着水的内部汽化和蒸汽的扩散过程。水的内部汽化过程在整个刨花内部进行,而不是在某一个汽化面上进行。水蒸气的分子质扩散沿传质势降低的方向进行,而不是蒸汽分压力降低的方向进行。
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摘要
Abstract
1 绪论
1．1 概述
1．2 刨花干燥方法
1．2．1 接触供热和机械传动干燥
1．2．2 对流供热和机械传动干燥
1．2．3 对流供热和气流传动干燥
1．3 对流干燥过程的传热传质理论
1．3．1 多孔介质对流干燥过程的传热传质研究
1．3．2 木材干燥的传热传质研究
1．4 本文的意义和来源
1．5 本文的主要研究内容
2 刨花对流干燥的实验研究
2．1 引言
2．2 实验设备
2．2．1 实验设备的组成及参数
2．2．2 系统工作原理
2．3 刨花干燥的实验研究
2．3．1 性能参数的测试项目与方法
2．3．2 气流温度对刨花干燥性能的影响
2．3．3 气流速度对刨花干燥性能的影响
2．3．4 刨花初含水率对刨花干燥性能的影响
2．3．5 装载量对刨花干燥性能的影响
2．3．6 转筒转速对刨花干燥性能的影响
2．4 本章小结
3 对流干燥过程中刨花的湿迁移特性
3．1 引言
3．2 刨花干燥中的几个关键含水率
3．2．1 湿刨花的初含水率
3．2．2 干燥刨花的终含水率
3．2．3 平衡含水率
3．2．4 纤维饱和点与临界含水率
3．2．5 小结
3．3 刨花干燥过程
3．3．1 刨花干燥过程
3．3．2 干燥曲线与干燥速率曲线
3．4 刨花内部水分迁移机理
3．4．1 环境扫描电镜的应用
3．4．2 环境扫描电镜的结构特点
3．4．3 试验材料与方法
3．4．4 试验观测结果和分析
3．4．5 刨花内部水分迁移机理分析
3．4．6 小结
4 刨花干燥过程中的热、质迁移模型
4．1 木材内部的水分迁移模型
4．1．1 刨花含水率在纤维饱和点以上
4．1．2 刨花含水率在纤维饱和点以下
4．2 刨花内部的热量迁移模型
4．2．1 刨花含水率在纤维饱和点以上
4．2．2 刨花含水率在纤维饱和点以下
4．3 传热、传质方程中相关参数的计算
4．3．1 水、水蒸气和木材的比热、导热系数
4．3．2 木材的密度
4．3．3 刨花表面与干燥介质的换热系数和传质系数
4．3．4 刨花内水分扩散(迁移)的确定
4．3．5 水分的汽化潜热
4．4 传热传质模型的验证与求解
4．4．1 模型及边界条件
4．4．2 模型的求解
4．5 本章小结
5 刨花对流干燥的热力学分析
5．1 外部传热传质过程的热力学分析
5．1．1 概述
5．1．2 表面水分蒸发—扩散过程的热力学条件
5．1．3 外部传热传质过程物理机制
5．2 内部传热传质过程的热力学分析
5．2．1 概述
5．2．2 内部湿分迁移的物理机制
5．3 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
获得成果目录清单
致谢
发布时间: 2005-07-12
参考文献
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