第四章干燥(11木結(jié)構(gòu))

1、 本章本章主要介紹單板、刨花和纖維等基本單元的干燥機(jī)理、干燥工藝、干燥設(shè)備及其干燥過(guò)程控制。 基本單元的含水率與生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能的關(guān)系十分密切 ，因而干燥工序必不可少，并應(yīng)嚴(yán)格控制。 4.1.1 干燥過(guò)程干燥過(guò)程 4.1.1.1 水分的移動(dòng) 1、水分在木材中的存在形式 自由水 存在于細(xì)胞腔內(nèi)； 吸著水 存在于細(xì)胞壁內(nèi)； 化合水 與木材分子化學(xué)結(jié)合。 2、水分在木材中的移動(dòng)通道 縱向通道 細(xì)胞腔 平行纖維方向 橫通道向 細(xì)胞壁的紋孔 垂直纖維方向 3、木質(zhì)原料單元的干燥過(guò)程 1) 傳熱過(guò)程 在溫度的作用下，熱量首先傳遞給物料表面，并逐漸向內(nèi)部傳遞。 2) 傳質(zhì)過(guò)程 物料表面水分汽化； 物料內(nèi)部

2、水分向表面移動(dòng)。 1 1、預(yù)熱階段、預(yù)熱階段 預(yù)熱階段通過(guò)干燥介質(zhì)與干燥預(yù)熱階段通過(guò)干燥介質(zhì)與干燥單元直接接觸單元直接接觸,使物料溫度快速使物料溫度快速上升上升,此階段一般不蒸發(fā)水分。此階段一般不蒸發(fā)水分。 2 2、恒速干燥階段、恒速干燥階段 恒速干燥階段以蒸發(fā)自由水為恒速干燥階段以蒸發(fā)自由水為主，且蒸發(fā)速率不變。主，且蒸發(fā)速率不變。 3 3、減速干燥階段、減速干燥階段 可分為兩段：第一段蒸發(fā)剩下可分為兩段：第一段蒸發(fā)剩下的自由水和大部分吸著水，第的自由水和大部分吸著水，第二段蒸發(fā)剩余的吸著水。其特二段蒸發(fā)剩余的吸著水。其特點(diǎn)是：水分移動(dòng)和蒸發(fā)的阻力點(diǎn)是：水分移動(dòng)和蒸發(fā)的阻力逐步加大，干燥速率

3、逐步降低，逐步加大，干燥速率逐步降低，供給的熱量除蒸發(fā)水分外，還供給的熱量除蒸發(fā)水分外，還使干燥單元溫度上升。使干燥單元溫度上升。 溫度曲線曲線 干燥曲線C 曲線 AB段 預(yù)熱階段 升溫 BC段 恒速干燥 自由水蒸發(fā)物料表面溫度基本不變 CD段 減速干燥 部分自由水和吸著水蒸發(fā) 適宜的含水率是保證膠合強(qiáng)度的基本要求。 對(duì)酚醛樹(shù)脂和脲醛樹(shù)脂膠粘劑，單板含水率812；對(duì)于血膠和蛋白質(zhì)膠，單板含水率815。 4.2.1.1 按傳熱方式按傳熱方式 空氣對(duì)流式 接觸式 聯(lián)合式 4.2.1.2 按單板傳送方式按單板傳送方式 縱向進(jìn)板 進(jìn)板方向與單板纖維方向一致；（先剪后干） 橫向進(jìn)板 進(jìn)板方向與單板纖維方

4、向垂直；（先干后剪） 網(wǎng)帶式 上網(wǎng)帶用于支承和傳送，下網(wǎng)帶用于壓緊。厚0.5mm以上的單板都可以傳送。 輥筒式 采用上下成對(duì)的輥筒組，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)和摩擦力帶動(dòng)單板前進(jìn)。適合于傳送厚度1mm以上的單板，干燥后的單板平整度優(yōu)于網(wǎng)帶式。 4.2.1.3 按熱空氣循環(huán)方式按熱空氣循環(huán)方式 縱向通風(fēng)干燥機(jī) 熱空氣沿干燥機(jī)長(zhǎng)度方向循環(huán)。已不常用。 橫向通風(fēng)干燥機(jī) 熱空氣沿干燥機(jī)寬度方向循環(huán)。干燥速度高，效果好，目前廣泛使用。 噴氣式網(wǎng)帶干燥機(jī)是一種連續(xù)的單板干燥設(shè)備。噴氣式網(wǎng)帶干燥機(jī)是一種連續(xù)的單板干燥設(shè)備。由干燥段和冷卻段組成。干燥段通過(guò)熱空氣循環(huán)，由干燥段和冷卻段組成。干燥段通過(guò)熱空氣循環(huán)，加熱單板，加速

5、單板內(nèi)水分排出，可由若干分室加熱單板，加速單板內(nèi)水分排出，可由若干分室組成（每室長(zhǎng)約組成（每室長(zhǎng)約2m），干燥段越長(zhǎng)，單板傳送速），干燥段越長(zhǎng)，單板傳送速度越快，干燥能力越強(qiáng)；冷卻段通入冷風(fēng)冷卻，度越快，干燥能力越強(qiáng)；冷卻段通入冷風(fēng)冷卻，可以消除單板的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)利用單板內(nèi)的溫度可以消除單板的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)利用單板內(nèi)的溫度梯度蒸發(fā)一部分水分，冷卻段一般由梯度蒸發(fā)一部分水分，冷卻段一般由12個(gè)分室個(gè)分室組成。組成。 噴氣式網(wǎng)帶干燥機(jī)利用高溫高速熱氣流從單板帶噴氣式網(wǎng)帶干燥機(jī)利用高溫高速熱氣流從單板帶的兩面垂直噴射在板面上，沖破單板表面的臨界的兩面垂直噴射在板面上，沖破單板表面的臨界層，使單板干燥速

6、度大大加快，為單板連續(xù)干燥層，使單板干燥速度大大加快，為單板連續(xù)干燥創(chuàng)造了必要的條件。創(chuàng)造了必要的條件。4.2.2.2噴氣輥筒式干燥機(jī)噴氣輥筒式干燥機(jī) 采用上下成對(duì)的輥筒組，適合干燥厚度為采用上下成對(duì)的輥筒組，適合干燥厚度為1毫米以上毫米以上的單板。的單板。 特點(diǎn)特點(diǎn)：干燥后的單板平整度優(yōu)于網(wǎng)帶干燥。但耗用干燥后的單板平整度優(yōu)于網(wǎng)帶干燥。但耗用 鋼材多，鋼材多，只能縱向進(jìn)板。只能縱向進(jìn)板。 輥筒的作用：傳送和壓榨單板，并對(duì)單板傳熱。輥筒的作用：傳送和壓榨單板，并對(duì)單板傳熱。 注意：注意： 輥筒干燥單板過(guò)程中，在高溫區(qū)域內(nèi)，其傳熱方式輥筒干燥單板過(guò)程中，在高溫區(qū)域內(nèi)，其傳熱方式從對(duì)流式轉(zhuǎn)向接觸式

7、傳熱。從對(duì)流式轉(zhuǎn)向接觸式傳熱。 單板干燥質(zhì)量主要從干縮、變形、含水率及其分布等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。 4.2.3.1 單單板干縮板干縮 特點(diǎn)：先由寬度方向局部干縮，再?gòu)暮穸确较蚋煽s。 1、變形原因 木材的結(jié)構(gòu)因素；干燥過(guò)程中，單板邊緣部分水分比中間部分蒸發(fā)快，邊緣部分的干縮受到限制，導(dǎo)致邊部生產(chǎn)波浪形甚至開(kāi)裂。 2、減少變形的措施 逐張干燥時(shí)，邊部重疊12cm，減小邊部水分蒸發(fā)速度；帶狀干燥時(shí)，兩邊6mm寬度上噴水，增加邊部含水率；連續(xù)干燥時(shí)，單板兩段貼加強(qiáng)膠帶，提高橫紋強(qiáng)度，防止端向開(kāi)裂。 4.2.3.3 單板含水率分布 含水率偏差的原因：心邊材初始含水率差異，在干燥機(jī)中的位置不同等。 連續(xù)檢測(cè)干燥

8、后的單板含水率。 干燥單板堆放24h后再使用。 4.2.4.1 干燥介質(zhì)干燥介質(zhì) 1、熱空氣溫度、熱空氣溫度 熱空氣溫度升高，含水率熱空氣溫度升高，含水率梯度、壓力梯度、水蒸氣梯度、壓力梯度、水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)及水分傳導(dǎo)系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)及水分傳導(dǎo)系數(shù)均增加，單板內(nèi)水分蒸發(fā)均增加，單板內(nèi)水分蒸發(fā)速率增大。速率增大。 恒速干燥階段，干燥速率恒速干燥階段，干燥速率與干球溫度或干濕球溫差與干球溫度或干濕球溫差幾乎成直線關(guān)系；在減速幾乎成直線關(guān)系；在減速干燥階段，干球溫度對(duì)干干燥階段，干球溫度對(duì)干燥速率的影響大于干濕球燥速率的影響大于干濕球溫差。溫差。 2、熱空氣相、熱空氣相對(duì)濕度對(duì)濕度 干球溫度一干球溫度一定

9、時(shí)，干濕定時(shí)，干濕球溫差大，球溫差大，則干燥速率則干燥速率大；大； 單板含水單板含水率高，干率高，干濕球溫差濕球溫差的影響程的影響程度大，反度大，反之則小之則小。 干球溫度干球溫度高，相對(duì)高，相對(duì)濕度對(duì)干濕度對(duì)干燥時(shí)間的燥時(shí)間的影響??；影響??；干球溫度干球溫度低，相對(duì)低，相對(duì)濕度對(duì)干濕度對(duì)干燥時(shí)間的燥時(shí)間的影響大；影響大； 3、熱空氣、熱空氣風(fēng)速風(fēng)速 對(duì)于對(duì)流干對(duì)于對(duì)流干燥機(jī)，風(fēng)速燥機(jī)，風(fēng)速12m/s，風(fēng)速超過(guò)風(fēng)速超過(guò)2m/s，對(duì)干，對(duì)干燥速率影響燥速率影響已經(jīng)很小。已經(jīng)很小。如果再提高如果再提高風(fēng)速，動(dòng)力風(fēng)速，動(dòng)力消耗則大大消耗則大大增加。增加。 對(duì)于噴氣式干對(duì)于噴氣式干燥機(jī)，風(fēng)速達(dá)燥機(jī)，風(fēng)

10、速達(dá)到到1520m/s，才能有效破壞才能有效破壞單板表面的臨單板表面的臨界層，達(dá)到提界層，達(dá)到提高水分蒸發(fā)速高水分蒸發(fā)速率的效果。率的效果。 4、熱空氣噴射方、熱空氣噴射方式式 高速氣流垂直噴高速氣流垂直噴射于單板表面，射于單板表面，提高熱傳導(dǎo)效率，提高熱傳導(dǎo)效率，加速內(nèi)部水分?jǐn)U加速內(nèi)部水分?jǐn)U散，縮短干燥時(shí)散，縮短干燥時(shí)間間 1、樹(shù)種與初始含水、樹(shù)種與初始含水率率 一般情況下，密度大一般情況下，密度大的樹(shù)種，細(xì)胞壁較厚，的樹(shù)種，細(xì)胞壁較厚，細(xì)胞腔較小，在低含細(xì)胞腔較小，在低含水率范圍，水分傳導(dǎo)水率范圍，水分傳導(dǎo)阻力大，干燥速率降阻力大，干燥速率降低。低。 同一樹(shù)種、同一厚度同一樹(shù)種、同一厚度的

11、單板，初始含水率的單板，初始含水率高，干燥時(shí)間延長(zhǎng)。高，干燥時(shí)間延長(zhǎng)。 2、單板厚度、單板厚度 厚度越大，水分傳厚度越大，水分傳導(dǎo)和水蒸氣擴(kuò)散的導(dǎo)和水蒸氣擴(kuò)散的路程及阻力增大，路程及阻力增大，干燥速率下降，干干燥速率下降，干燥時(shí)間延長(zhǎng)。燥時(shí)間延長(zhǎng)。 單板厚度與干燥時(shí)單板厚度與干燥時(shí)間的關(guān)系：間的關(guān)系：t=t0(d/d0)n n為系數(shù)，一般取為系數(shù)，一般取1.3。 4.4.1 刨花干燥目的與刨花干燥目的與要求要求 4.4.1.1 干燥目的干燥目的 使刨花的含水率均勻一致使刨花的含水率均勻一致;使使刨花的含水率達(dá)到規(guī)定的要刨花的含水率達(dá)到規(guī)定的要求。求。 4.4.1.2 刨花干燥的基本要求刨花干燥

12、的基本要求 1、達(dá)到均勻一致的終含水率：、達(dá)到均勻一致的終含水率：表層表層36，芯層，芯層24； 2、盡量避免刨花破碎；、盡量避免刨花破碎； 3、有可靠的防火防爆措施。、有可靠的防火防爆措施。原料種類原料種類絕對(duì)初含水率絕對(duì)初含水率水運(yùn)材水運(yùn)材120生材生材6070陸地貯存陸地貯存12月的木材月的木材4060膠合板廠加工膠合板廠加工剩余物（濕）剩余物（濕）6575膠合板廠加工膠合板廠加工剩余物（干）剩余物（干）812家具廠邊條廢家具廠邊條廢料（干）料（干）1220工廠（機(jī)床）工廠（機(jī)床）刨花刨花1220 4.4.1.3 含水率偏差的影響含水率偏差的影響 1、含水率過(guò)低、含水率過(guò)低 1）運(yùn)輸與伴

13、膠時(shí)，增加刨花的破碎率；）運(yùn)輸與伴膠時(shí)，增加刨花的破碎率； 2）刨花過(guò)量吸膠造成表面缺膠，使刨花）刨花過(guò)量吸膠造成表面缺膠，使刨花板強(qiáng)度下降；板強(qiáng)度下降； 3）塑性差，難壓縮，需增大加壓壓力；）塑性差，難壓縮，需增大加壓壓力； 4）板坯熱傳導(dǎo)速率降低。）板坯熱傳導(dǎo)速率降低。 2、含水率過(guò)高含水率過(guò)高 1）需延長(zhǎng)熱壓時(shí)間；）需延長(zhǎng)熱壓時(shí)間； 2）熱壓時(shí)容易發(fā)生分層和鼓泡現(xiàn)象。）熱壓時(shí)容易發(fā)生分層和鼓泡現(xiàn)象。 4.4.2.1 刨花干燥方式 1、間接接觸傳熱和機(jī)械傳動(dòng)干燥 如：轉(zhuǎn)子式干燥機(jī)，滾筒干燥機(jī)等； 2、直接接觸傳熱和氣流傳動(dòng)干燥 如：?jiǎn)瓮ǖ罋饬鞲稍餀C(jī)，三通道圓筒式氣流干燥機(jī)等； 3、直接接觸

14、傳熱和機(jī)械傳動(dòng)干燥 如：多層帶式干燥機(jī)，爐氣加熱圓筒干燥機(jī)等。組成組成:燃燒室、三層燃燒室、三層同軸干燥筒和排氣同軸干燥筒和排氣系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)等組成。干燥參數(shù)：進(jìn)口溫干燥參數(shù)：進(jìn)口溫度度500550，出，出口溫度口溫度125；內(nèi)層；內(nèi)層圓筒的刨花前進(jìn)速圓筒的刨花前進(jìn)速度度20m/s，中間通中間通道道67m/s，外層外層通道通道45m/s。內(nèi)層刨花由氣流傳內(nèi)層刨花由氣流傳送，在懸浮狀態(tài)下送，在懸浮狀態(tài)下干燥；進(jìn)入中間和干燥；進(jìn)入中間和外層通道，從氣流外層通道，從氣流中落下的濕重刨花中落下的濕重刨花被轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒內(nèi)的葉被轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒內(nèi)的葉片帶起重返氣流中，片帶起重返氣流中，干燥快的碎小刨花干燥快的碎小刨

15、花隨氣流排出，保證隨氣流排出，保證了干燥刨花的含水了干燥刨花的含水率均勻。率均勻。 4.4.3.1 樹(shù)種和樹(shù)種和初始含水率初始含水率 針葉樹(shù)材的刨針葉樹(shù)材的刨花干燥速度快花干燥速度快,干燥時(shí)間短干燥時(shí)間短(圖圖)。 初始含水率高初始含水率高的原料，干燥的原料，干燥時(shí)間長(zhǎng)。時(shí)間長(zhǎng)。 4.4.3.2 刨花刨花尺寸尺寸 刨花厚度越大，刨花厚度越大，干燥時(shí)間越長(zhǎng)。干燥時(shí)間越長(zhǎng)。 大尺寸刨花比大尺寸刨花比小尺寸刨花需小尺寸刨花需要更多的干燥要更多的干燥時(shí)間，如有條時(shí)間，如有條件，大小刨花件，大小刨花應(yīng)分開(kāi)干燥。應(yīng)分開(kāi)干燥。 4.4.3.3 干燥干燥介質(zhì)狀態(tài)介質(zhì)狀態(tài) 介質(zhì)溫度：介質(zhì)溫度：根據(jù)刨花初根據(jù)刨花

16、初始含水率確始含水率確定最高干燥定最高干燥溫度；溫度； 濕度：相對(duì)濕度：相對(duì)濕度越低，濕度越低，干燥速度越干燥速度越快。快。 4.4.3.4 環(huán)境條件 環(huán)境的溫度和濕度影響，氣溫較高、濕度較低時(shí)，可適當(dāng)降低干燥溫度或縮短干燥時(shí)間。 4.5.1 纖維干燥目的纖維干燥目的 對(duì)于中密度纖維板生產(chǎn)，熱壓前板坯含水率要求在8%12%，而熱磨纖維的含水率為40%50%，施膠后達(dá)到50%60%，故必須進(jìn)行纖維干燥。 4.5.2 干燥方式干燥方式 最早使用滾筒干燥機(jī),隨后出現(xiàn)了噴氣干燥機(jī),目前廣泛采用的是一級(jí)或二級(jí)管道氣流干燥系統(tǒng)（閃擊式管道干燥機(jī)）。 先施膠再干燥，先干燥再施膠 。 先干燥再施膠先干燥再施膠

17、 施膠均勻性較差，纖維易結(jié)團(tuán)，會(huì)導(dǎo)致板坯鋪裝不均，影響產(chǎn)品密度與厚度穩(wěn)定性，以及產(chǎn)生板面膠斑、膠塊等缺陷 先施膠再干燥先施膠再干燥 優(yōu)點(diǎn)：施膠均勻，干燥工藝易控制，減少著火的幾率，不需伴膠機(jī)，簡(jiǎn)化工藝流程。 缺點(diǎn)：少量膠粘劑提前固化，略增加施膠量。 現(xiàn)代干燥系統(tǒng)的組成：燃燒爐、空氣預(yù)熱器、干燥管道、風(fēng)送系統(tǒng)、旋風(fēng)分離器、檢測(cè)控制裝置與防火設(shè)施等。 主干燥管道通常為70100m長(zhǎng)、直徑約11.5m。 4.5.3 一級(jí)干燥系統(tǒng)一級(jí)干燥系統(tǒng) 纖維一次干燥達(dá)到最終含水率要求。纖維一次干燥達(dá)到最終含水率要求。 纖維干燥介質(zhì)溫度纖維干燥介質(zhì)溫度130170，出口溫度，出口溫度6568。纖維在管道內(nèi)的時(shí)間。纖維在管道內(nèi)的時(shí)間57s。 干燥過(guò)程：一級(jí)干燥系統(tǒng)分為前后兩段，前段稱為干燥過(guò)程：一級(jí)干燥系統(tǒng)分為前后兩段，前段稱為加速段，管徑略小，熱介質(zhì)流速高，濕纖維與熱介加速段，管徑略小，熱介質(zhì)流速高，濕纖維與熱介質(zhì)有較大的速度差，因而纖維水分可以快速汽化，質(zhì)有較大的速度差，因而纖維水分可以快速汽化，含水率急劇下降。后段稱為干燥段，管徑略有加大，含水率急劇下降。后段稱為干燥段，管徑略有加大，熱介質(zhì)流速減小，纖維干燥主要依靠纖維與熱介質(zhì)熱介質(zhì)流速減小，纖維干燥主要依靠纖維與熱介質(zhì)之間的溫度差來(lái)完成。之間的溫度差來(lái)完成。 特點(diǎn)：干燥時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資少，熱特點(diǎn)：干燥時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資