兴安落叶松真空干燥脱脂过程中松节油迁移特性及机理的研究

论文摘要

我国森林资源匮乏,合理高效地利用现有的蓄积量最大的树种――落叶松木材资源,是缓解我国木材供需矛盾的有效方法之一。落叶松木材内应力大,干燥困难,内含物丰富,尤其是树脂的存在,是影响其高效合理利用的较为关键的因素。与其它的脱脂方法相比,真空干燥脱脂是一种较为有发展前途的脱脂方法,对落叶松木材的高效利用来说,具有重要理论和现实意义。本篇论文通过对落叶松真空干燥脱脂过程中的木材内松节油迁移机理及特性的研究,建立木材真空干燥脱脂过程松节油质量迁移的数学模型,为真空干燥脱脂工艺的优化设计和过程控制提供理论依据。本研究主要成果与创新点如下:1.通过大量的试验和理论分析,首次研究了木材真空干燥脱脂过程中树脂(松香和松节油)迁移的基本规律。实验表明:真空干燥过程中无论是在试件的径向还是弦向上松香含量的变化都相对比较小,将不作为本研究的重点;而松节油的移动较为明显,尤其是松节油径向的移动为弦向的2倍以上。因此,将松节油的径向移动作为重点研究对象。2.通过大量的实验和理论分析,首次深入系统地研究了木材真空干燥脱脂过程中松节油含量变化的基本规律。研究表明:①在真空干燥过程中,随着干燥温度、真空度、试件初含水率的提高和厚度的减少,松节油含量明显减少;②通过逐步回归分析可知:干燥温度、真空度、初含水率和厚度对脱脂效果的影响都具有显著性,影响的程度(从大到小的排列顺序)为:真空度>初含水率>温度>厚度。3.首次提出可将松节油含量随时间变化曲线分为快速脱脂和慢速脱脂两个阶段;木材内松节油含量随时间变化规律曲线与木材内含水率的变化规律相类似。4.首次揭示了真空干燥脱脂条件下松节油的迁移特性;并首次对木材内的质量扩散系数进行的分离。研究表明:①采用扩散杯法对水分和松节油混合气体的平均质量扩散系数进行了测定。确定了真空度、温度、试件厚度和初含水率对混合气体的平均质量扩散系数影响关系的数学表达式。对实验数据回归分析,结果表明:木材的混合气体的平均质量扩散系数随真空度、温度、试件初含水率和厚度的增加而呈二次多项式函数关系

论文目录

• 独创性声明
• 关于论文使用授权的说明
• 中文摘要
• 英文摘要
• 1. 引言
• 1.1 我国木材资源状况及兴安落叶松资源及利用状况
• 1.1.1 我国木材资源总体状况
• 1.1.2 兴安落叶松资源及其利用状况
• 1.2 兴安落叶松树脂的主要成分及性质
• 1.2.1 兴安落叶松树脂的主要成分
• 1.2.2 松节油的物理和化学性质
• 1.2.3 松香的物理和化学性质
• 1.3 落叶松脱脂研究历史和现状
• 1.3.1 物理法脱脂
• 1.3.2 化学法脱脂
• 1.3.3 综合法脱脂
• 1.4 存在的问题
• 1.4.1 落叶松脱脂的基础研究显得薄弱
• 1.4.2 缺乏简便、实用、效果好的脱脂技术
• 1.4.3 木材脱脂标准有待建立
• 1.4.4 脱脂过程中废汽废液对环境的影响有待于深入研究
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 主要研究内容
• 2 真空干燥脱脂过程中木材内松节油和松香移动规律的实验研究
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验材料
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 确定干燥温度和真空度的原则
• 2.3.2 松节油和松香含量分层测定的取样的方法
• 2.3.3 测量方法
• 2.3.4 调整试件初含水率
• 2.4 实验过程
• 2.5 实验结果与分析
• 2.5.1 沿径向和弦向松节油含量变化规律的结果与分析
• 2.5.2 沿径向和弦向松香含量变化规律结果与分析
• 本章小结
• 3 真空干燥脱脂过程中松节油含量变化影响因素的实验研究
• 3.1 实验装置及测试仪表
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验设计
• 3.4 实验过程
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 干燥温度对松节油移动规律影响的实验结果与分析
• 3.5.2 真空度对松节油移动规律影响的实验结果与分析
• 3.5.3 初含水率对松节油移动规律影响的实验结果与分析
• 3.5.4 试件厚度对松节油移动规律影响的实验结果与分析
• 3.5.5 影响因素的比较
• 本章小结
• 4. 真空干燥脱脂过程中松节油迁移特性的实验研究
• 4.1 木材内液态松节油迁移特性
• 4.1.1 几点假设
• 4.1.2 层流时液态松节油流动速度
• 4.1.3 液态松节油迁移的距离
• 4.2 木材内气态松节油的迁移特性
• 4.2.1 国内外水分湿迁移特性的研究
• 4.2.2 真空干燥脱脂过程中混合汽体质量扩散系数的实验研究
• 4.2.3 真空干燥脱脂过程中混合汽体质量扩散系数的实验内容
• 4.2.4 真空干燥脱脂过程中混合汽体质量扩散系数实验结果与分析
• 4.3 气态松节油质量扩散系数及混合气体质量扩散系数的修正系数
• 4.4 真空干燥脱原理及脂驱动力的分析
• 4.4.1 真空干燥脱脂的原理
• 4.4.2 真空干燥过程中松节油扩散的驱动力分析
• 本章小结
• 5. 真空干燥脱脂过程中气态松节油质量迁移模型的建立及模拟
• 5.1 气态松节油的质量守恒方程
• 5.1.1 几点假设
• 5.1.2 气态松节油质量守恒方程
• 5.2 气态松节油传质模型的建立及求解
• 5.2.1 气态松节油传质模型的建立
• 5.2.2 气态松节油传质模型的求解
• 5.3 真空干燥脱脂过程中松节油传质过程模拟
• 5.3.1 气态松节油传质模型参数的确定
• 5.3.2 初始条件和边界条件
• 5.3.3 气态松节油传质过程数值模拟结果与分析
• 5.4 气态松节油传质模型的讨论
• 本章小结
• 6. 总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 本研究主要创新点
• 6.3 建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明