第九講 木材干燥設備

第九講木材干燥設備（P92）木材干燥設備：供熱與調濕設備氣流循環(huán)設備木材運載與裝卸設備檢測與控制設備一、供熱與調濕設備⒈供熱設備（加熱器、蒸汽管路、疏水器）⑴加熱器作用、分類作用：加熱室內空氣，提高室內溫度，使空氣成為有足夠熱量的干燥介質，或是使室內水蒸氣過熱，形成常壓過熱蒸汽，作為介質干燥木材。分類：a.鑄鐵肋形管加熱器

(分圓翼管和方翼管)b.平滑鋼管加熱器

c.片式加熱器（注：a、b已不用）片式加熱器根據所用加熱管的結構不同分為：螺旋繞片式、套片式和雙金屬軋片式翅片管加熱器三種。螺旋繞片加熱管：是將一定寬度的薄金屬帶（鋁帶、鋼帶、銅帶等）通過機械均勻拉伸外側同時使內側折邊（鋁帶）或直接折皺（銅帶或鋼帶）后，按一定螺距直立纏繞在鋼管上，使管和片緊密連成一體，如圖，一般由二至三排螺旋翅片管組裝而成。有鋼管繞鋁翅片的SRL型、鋼管繞鑲鋁翅片的SXL型、銅管繞銅翅片然后鍍錫的

S型、B型和U型等。木材干燥中，為了提高其抗腐性能，多用鋼管繞鋁翅片加熱管。（注：木材在干燥過程中會釋放一些有機揮發(fā)物質，這些物質中弱酸的數量較多，易腐蝕干燥室的殼體，而鋁具有耐弱酸的能力。

）套（串）片式加熱管：也稱板狀加熱管，由直徑20～30mm的平行排列的鋼管束緊密套上許多薄鋼片或薄鋁片制成，薄鋼片的厚度一般為0.75～1mm，片距為5mm左右。木材干燥中所用多為鋼管套（串）鋁片。雙金屬軋片加熱管：由兩種不同材料的金屬管復合軋制而成。基管材料有：銅、銅合金、不銹鋼、碳鋼等；翅片材料為純鋁。將鋁管緊套在基管上，然后在鋁管上經粗軋、精軋等多道工序，軋出翅片。木材干燥中所用多為鋼鋁復合翅片管，內層為鋼管，耐壓，外層為鋁材，抗腐。雙金屬（天津暖風機廠）單金屬（天津暖風機廠）螺旋繞片式加熱管和套片式加熱管：優(yōu)點：生產加工方便，成本低，散熱面積大，結構緊湊，重量輕，安裝方便。缺點：對氣流的阻力大，翅片間容易被灰塵堵塞，片與管間容易松動，影響散熱性；鋼管未完全被包裹，很容易被干燥介質腐蝕。雙金屬軋片加熱管：優(yōu)點：防腐性能好、強度高，

兩層管壁之間結合牢固緊密，傳熱性能良好，是一種性能理想的木材干燥加熱管。缺點：生產工藝復雜，造價較高。加熱器的配置（P94）加熱器的安裝（P96）：加熱器安裝時要求沿干燥室長度方向散熱均勻。為了便于調節(jié)干燥室內的溫度，加熱管應分組布置，每組蒸汽管及冷凝水管都需要安裝單獨的閥門。每組的管數及排數不宜太多，要組裝。每組加熱器兩端各有一個集管箱，進汽接口一般設在集管箱上端，回水管接口設在集管箱下端，并盡量偏下，以免積水。加熱器在安裝時應留出熱脹冷縮的余地，既不要緊靠墻壁，也不要固定死。⑵加熱器的配置與安裝⑶疏水器疏水器的作用：排除加熱器及蒸汽管道中的冷凝水，同時阻止蒸汽的泄露，從而提高加熱設備的傳熱效率，節(jié)省蒸汽消耗（排水阻氣）。疏水器的類型：熱動力式、靜水力式。疏水器的安裝：應安裝在室外低于冷凝水管的地方，且進出口的位置要水平，利于排水阻氣；為使檢修時不停止散熱器的工作，須設旁通閥（兩個作用）。S15H—16型鐘形浮子式疏水器的外形圖疏水器的選用（P97）：

首先確定其類型，然后根據疏水器的進出口壓力差Δp=p1-p2，及最大排水量而定。進口壓力p1采用比蒸汽壓力?。?/10～1/20）的數值。出口壓力p2采用如下數值：若從疏水器流出的凝結水直接排入大氣，則p2=0；如排入回水系統(tǒng)，則p2=（0.03～0.05）

MPa。蒸汽設備開始使用時，管道中積存有大量的凝結水和冷空氣，需要在較短時間內排出，因此疏水器的最大排水量按凝結水常量的2～3倍選用。[例]：已知干燥室加熱器的平均耗汽量為240kg/h，蒸汽壓力為3.2×105Pa，凝結水排入大氣，如選用熱動力式疏水器型，試確定其規(guī)格。[解]：疏水器進口壓力p1=0.95×3.2×105=300kPa；壓力差△p=p1-p2=p1=300kPa；疏水器最大排水量240×2.5=600kg/h，查性能曲線圖選用直徑Dg32的S19H—16型熱動力式疏水器。使用疏水器時應注意以下問題：要定期檢查嚴密性；要及時清除閥片或閥座上面的水銹及過濾網中的污物；長期使用后，其閥片和閥座會有磨損，造成漏氣，可用金剛砂進行研磨；疏水器中斷使用后，在再次使用前應進行分解、清洗。⒉調濕設備（噴蒸管、噴水管、進排氣道）①噴蒸管：用來快速提高干燥室內相對濕度的裝置，一般是兩端封閉（從中間進汽）或一端封閉（從另一端進汽）的鋁管。其直徑一般為32～50mm，上面有用來噴射水蒸氣的小孔，噴孔直徑為3～5mm，孔間距為200～300mm。注：①噴射蒸汽時要求關閉進排氣道，避免蒸汽損失；

②噴射出來的水蒸氣在干燥室的長度方向上要均勻；

③噴射方向盡可能不與介質循環(huán)方向相對，也不能直接噴射到材面上，避免產生污斑。②噴水管：一般為鋼管，其噴頭用硬質聚氯乙烯塑料或不銹鋼制成。噴頭的噴嘴對準干燥室內的風機中心，經風機轉動，噴射的水流被甩出成霧狀。噴水不僅能提高介質的濕度，而且能很快降低干燥室的溫度。管徑為34mm，噴孔為14mm，孔間距為200mm。噴水噴頭結構圖干燥室中安裝的農用噴頭（左）及其霧化效果（右）③進排氣裝置進排氣道用鋁材做成，配有電動執(zhí)行機構控制其開關，開關時達到氣密良好。二、氣流循環(huán)設備風機的作用促使介質強制循環(huán)，加速干燥室內的熱交換和濕交換。風機的性能參數流量、風壓、主軸轉數、軸功率、效率。風機的分類根據其原理和形狀分為離心風機和軸流風機。離心風機軸流風機離心通風機離心通風機是由葉輪與蝸殼等部分組成，葉輪上的葉片與旋轉軸平行安裝。原理：當葉輪旋轉時，空氣便從外殼的側面吸入，被葉片帶動，受離心力的作用而向出風口排出，產生風量和風壓，氣流流動與機殼成切線方向脫離風機。離心通風機風壓較大、風量較小，在木材干燥生產上主要用于噴氣型干燥室，一般安裝在室外的管理間或操作室內。軸流通風機原理：是以回轉面成斜角的葉片轉動所產生的壓力使氣體流動，氣體流動的方向和旋轉軸平行。風機葉片數目為6~12片，葉片安裝角一般為：20°~30°

(Y系列)，或30°~50°(B系列)。

Y系列軸流風機可用于長軸型、短軸型或側向通風機干燥室；

B系列軸流風機由于所產生的風壓比較大（大于1kPa），一般可用于噴氣型干燥室。

注：a風量較大、風壓較低，可以直接安裝在干燥室內促成氣流強制循環(huán)。b直徑d＞1m的叫十幾號風機，直徑d＜1m的叫幾號風機。例：d＝1.0m、1.2md=0.4m、0.6m、0.8m耐高溫、高濕電機電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分A、E、B、F、H級。電動機的允許溫升是指電動機的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。

絕緣的溫度等級A級E級B級F級H級

最高允許溫度（℃）105120130155180

繞組溫升限值（K）607580100125

性能參考溫度（℃）8095100120145

電動機的IP防護等級

IP（InternationalProtection）防護等級是由兩個數字所組成。第一個數字表示防止外物侵入的等級，第二個數字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度，數字越大表示其防護等級越高。

例：IP55防塵(5)：完全防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進入，但侵入的灰塵量并不會影響正常工作。防止噴射的水侵入(5)：防止來自各方向噴嘴射出的水進入內部造成損害。⒈運載設備載料車：是直接承載材堆在軌道上運行的小車，即材車。三、木材運載與裝卸設備(P107)轉運車⒉裝卸設備堆垛機1.運輸鏈2.帶爪運輸鏈3.斜滾筒4.滑桿5.升降檔桿6.伸縮桿

7.卷揚機桿8.止回夾具堆垛的工藝過程：由前級運輸鏈傳送來的或由叉車運送來的木料經運輸鏈1傳送到帶爪運輸鏈2的底部。然后帶爪運輸鏈將木料一塊一塊地帶上，單塊板料靠斜滾筒3推到靠板，使木料一頭平齊，然后掉在滑桿4上并儲存起來。此時工人可在材垛上放墊條，與此同時伸縮桿6靠卷揚機7的動作伸在材垛上。當滑桿4儲滿一層木料時，升降檔桿5下落，一層木料全部滑到垛上的伸縮桿上，然后卷揚機反轉，伸縮桿向后抽回，木料就掉在垛上。當伸縮桿后抽時，止回夾具8擋住木料向后移動。伸縮桿抽回后，螺旋式升降機下落一層木料的距離，伸縮桿再重新伸在垛上。法國的木材堆積流水線示意圖1.車將板材送到堆積流水線始端；2.升降臺；3.傳動中將板材分開4.檢驗臺；5.傳送帶；6.隔條放置裝置；7.升降臺；8.叉車將材堆送往干燥室卸垛機叉車

叉車又稱叉式裝卸車，它以貨叉作為主要的取物裝置，依靠液壓起升機構實現物品的托取和升降，由輪胎式運行機構實現物品的水平運輸。叉車除使用貨叉外，還可換裝成各種類型的取物裝置，因此，它可以裝卸搬運各種不同形狀和尺寸的成件包裝物品。叉車的作用：裝載、卸載、堆垛、拆垛和水平運輸等多項作業(yè)。叉車的類型：

按結構形式可分為正面叉車、側面叉車和其它特種型式的叉車；按動力方式可分為電瓶叉車、內燃叉車和人力叉車。其中，內燃叉車的動力又可分為汽油機和柴油機兩種。一般說來，載重量小的叉車多采用蓄電池或汽油機作動力，載重量大的叉車則多采用柴油機作動力。叉車正面叉車四、檢測設備與儀表1溫度測量儀表①玻璃溫度計利用玻璃管內（毛細管）的液體（水銀、酒精）受熱而均勻膨脹的原理測量溫度。②雙金屬溫度計感溫元件是裝在保護管內的繞成螺旋形的雙金屬片，一端固定在套管的末端（固定端），另一端裝在細軸上，軸端裝有指針。當溫度發(fā)生變化時，由于雙金屬片內外側的膨脹系數不同，感溫元件自由端便旋轉帶動指針轉動，在刻度盤上指出溫度讀數。③壓力溫度計由感溫元件溫包4、傳壓元件毛細管3和變形元件彈簧管2組成。④熱電阻（偶）溫度計由熱電阻（偶）溫度傳感器、連接導線、測溫儀表組成。其原理是基于導體或半導體的電阻值與溫度成一定函數關系。⑤光導纖維測溫系統(tǒng)四、檢測設備與儀表2濕度測量儀表（P126）①干濕球溫度計干濕球濕度計使用注意事項（P128）：1、溫、濕度計的傳感器應裝在室內材堆進風側具有代表性的位置，感溫包距內壁應不小于150mm安裝，對于可逆循環(huán)干燥室，最好在材堆兩側都裝溫濕度計。目前，實際生產中很少分別在材堆進出風兩側安裝溫濕度計，這樣要注意總結進出風側溫濕度的變化規(guī)律，以便修正。2、濕球溫度計的水杯須用鋁或不銹鋼做成，并加蓋，水杯應及時加水，以保持水的清潔和適當的水面高度。3、濕球溫包高出水杯液面的距離，以3～5cm為適，若太小，會妨礙濕紗布處空氣的流通，太大則難以保持濕紗布潮濕。4、紗布以3～4層醫(yī)用脫脂紗布為宜。不能太厚，否則將無異于把濕球浸于水中，反映不出濕球溫度差。5、同一組干濕球溫度計其型號、量程、生產廠完全相同，并經常校驗，以減小誤差。②平衡含水率濕度儀

平衡含水率濕度儀包括平衡含水率傳感器、直流電阻式含水率測定儀和連接導線三部分。平衡含水率傳感器由感濕木片、木片夾和插座組成。（MEMC=f（T,φ））平衡含水率傳感器1.接線柱；2.插座；3.感濕木片；4.木片夾

感濕木片通常采用全干的白欖仁木（WhiteAfara），其尺寸為長（順紋）×寬×厚=30mm×25mm×1mm，要求紋理通直，無缺陷，并切面光滑。也可用其它材質均勻，刨切性能好的軟闊葉材代替。制作時先取紋理通直的氣干邊材，做成300mm×25mm×25mm的試件，于100～103℃的恒溫箱中烘至全干，然后刨出1mm厚的長片，再截成30mm長。然后立即放入塑料袋內封裝或干燥皿內存放。

木片夾實際上是一對電極，即由兩副相距20mm、相互平行的銅夾組成。每副夾子兩端裝有帶壓緊彈簧的螺釘。夾子的一端有彈性插頭。

插座裝在干燥室內進風側墻壁上，由導線與操作間控制柜內的電阻式含水率測定儀相連。采用平衡含水率濕度儀應注意以下問題：1裝感濕木片時應使其紋理方向與木片夾相垂直；2為避免“吸收滯后”性質的影響，每片感濕片只能使用一次；3應避免感濕木片被滴上水或直接被噴到水蒸氣。

3木材含水率檢測儀（木材測濕儀、木材測定儀、含水率儀）根據其工作原理不同可分為電阻式、介電式（1）直流電阻式木材測濕儀：只有在含水率為6%～30%范圍內測量較準確。一般用于測量干燥材。袖珍式木材測濕儀（室外用）體積小，探針短小，適合檢測表面或薄板含水率室內用木材測濕儀用于干燥過程中木材含水率的連續(xù)監(jiān)測或木材干燥的自動化控制便攜式木材測濕儀（室外用）

室內型并不是將儀表置于干燥室內，而是將探針釘入檢驗板（待測木板）后用專用耐高溫導線將其接到室外儀表上。針的安裝要在干燥室裝材堆的同時進行。室內型一般設計成多點檢測，各測點在儀器的盤面有單獨控制按鈕。室內型拓寬了測量范圍，但測量誤差較大。如國產SMS-2型室用木材測濕儀，測量范圍為6%～70%。當含水率≤28%時，測量誤差±2%，當含水率＞28%時，測量誤差為±5%。干燥過程中要測量木材含水率時，先根據被測木材的樹種及當時木材的溫度，調整好樹種修正旋鈕和溫度旋鈕，然后用檢測旋鈕檢測各點的含水率。當將儀表中的溫度修正設計成溫度自動跟蹤線路，就可實現干燥過程的自動控制。即根據設定的干燥基準和木材的含水率變化，來控制介質的溫度和濕度（或平衡含水率）。這種方法方便、迅速，并可多點連續(xù)監(jiān)測，是未來發(fā)展的趨勢，但目前使用還存在一些問題：一是測量誤差較大，在高含水率階段幾乎不能測量；二是干燥過程中由于木材內外收縮不一致，導致電極探針與木材接觸不良，以至測量失真，發(fā)現這種情況應將該測點的數據剔除。使用這種木材測濕儀要注意以下事項（P132）：a.不同樹種要進行修正。不同樹種，其構造和內含物、灰分及無機鹽含量都不相同，這些對木材的導電性都有影響，但木材密度對導電性影響不大，因此，修正最好不要簡單的按針葉與闊葉或軟木與硬木區(qū)分，而應按其導電性劃分更細一些。比較好的電阻式木材測濕儀一般分四個以上修正檔，并附有樹種分類表。產品說明書的樹種修正表中未列樹種可自行試驗確定歸檔，方法是：將沒有含水率梯度的已知樹種氣干材用該儀器進行分檔測試，并與烘干法進行對照試驗，偏差最小的檔即為該樹種的修正檔。b.溫度修正。溫度升高，電阻率減小，含水率讀數增加，大約溫度每增加10℃，含水率讀數增加1.5%。各種木材測濕儀是在20℃條件下進行標定的，因此當木材溫度不等于20℃時，測定結果也必須進行修正。一般木材測濕儀的溫度修正范圍為-10～+100℃，甚至更大。測量時只要將溫度修正鈕調到相應木材溫度值即可（剛從干燥室取出木材的溫度可近似視其為介質溫度）。c.紋理方向。木材橫紋方向的電阻率比順紋方向大2～3倍，弦徑方向差別不大，可忽略不計。各種木材測濕儀通常是按橫向電阻率進行標定的，測量時注意電極探針必須橫跨紋理。但注意在測量平衡含水率的感濕片時，其電極是兩個木片夾，所測的是順紋電阻率。d.注意電極探針的插入深度。測量鋸材含水率的針狀電極有二針二極，也有四針二極，使用差別不大。由于探針的形狀、間距等對測量結果都有影響，因此不同儀器探針不可隨意換用。有的儀器還備有不同長度的探針，以適應不同厚度木材的測量。探針有絕緣探針和無絕緣探針兩種，前者只暴露針極的端頭，可測量木材內部的含水率。后者全針裸露，測得的是整個插入深度范圍內最濕部分的含水率。如當被測木材表面被滴濕時，采用無絕緣探針將會產生較大的誤差。探針插入深度一般為板厚的1/5～1/4，此時所測結果近似為整個厚度的平均含水率。對于較薄的板，如插入深度為板厚的1/2，測得的是心層偏高的含水率。改進款：四針式木材含水率測定儀

測量范圍：量程Ⅰ7%—15%，量程Ⅱ16%—35%

測量精度：±1位顯示植（含水率）測量時：把四枚鋼針插入木材中深約6毫米左右。

測量時注意：

①按下量程Ⅰ開關時，如果顯示器全不發(fā)光，說明讀數低于7%，如果顯示器只有最下面一只發(fā)光管發(fā)光，說明讀數高于或等于15%，應改按量程Ⅱ開關，再讀數。

②按下量程Ⅱ開關時，同①。

③按下量程Ⅰ開關或量程Ⅱ開關時，如果顯示器相鄰二只發(fā)光管都發(fā)光，則讀數可取二位數的平均值，還可以根據不同的亮度，按比例增減讀數。（2）交流介電式木材測濕儀原理：根據木材的介電常數和功率損耗角正切值在一定頻率下隨木材含水率的增加而增加的原理制成的。類型：一種是只測定木材介電常數隨含水率而變化的，稱為電容式木材測濕儀；另一種是能同時測定介電常數和功率損耗角正切值隨含水率而變化的，稱為功率損耗式木材測濕儀。方法：測量時把極板緊貼在木材表面（圖），實際上相當于被測木材置于由極板組成的電容器中。優(yōu)點：電極無須插入木材內部，不受木材干縮的影響，測量迅速，操作容易。缺點：精度差，但如使用正確，測量精度比電阻式連續(xù)監(jiān)測儀高。影響因素：主要是密度、紋理方向和含水率梯度，而溫度影響較小。適用范圍：適于測定無含水率梯度的干材，或測量纖維飽和點以下木材含水率。電磁波感應式含水率測濕儀測量范圍：0～50%測量精度：±1%掃描深度：30mm高頻波含水率測定儀（3）干燥過程中的含水率在線測定技術進展查閱：《干燥過程中的含水率在線測定技術進展》

（許美琪，上海市家具研究所，上海200001）4其它檢測儀表指針式蒸汽壓力表：檢測加熱器中蒸汽壓力孔板式流量計或蒸汽旋渦流量計：計量蒸汽管路的蒸汽流量電流表：間接檢測電動機運行狀態(tài)五、木材干燥室的控制系統(tǒng)（P111）木材干燥過程中，對干燥環(huán)境參數的測量與控制以及木材狀態(tài)參數的測量等是實現合理的干燥工藝基準的關鍵?？刂葡到y(tǒng)：人工控制、半自動控制、全自動控制如：于1998年3月建成投產的單產達1000立方米的大規(guī)模木材干燥系統(tǒng)——廣州珠江鋼琴集團公司木材干燥系統(tǒng)，其規(guī)模宏大，智能化程度高，干燥質量穩(wěn)定，為珠江鋼琴的優(yōu)質高產作出了貢獻。1.手動控制(P113)主要操作過程：木材實際含水率的變化數值需要通過對檢驗板的稱重并用計算公式計算后獲得。干燥介質的溫度控制是通過觀察檢測系統(tǒng)中的干球溫度計的數值再調節(jié)加熱器的手動閥門來實現的。干燥介質的濕度控制根據被干木材是處于熱濕處理階段還是處于干燥階段這兩種情況分別進行控制，但都要通過觀察檢測系統(tǒng)的濕球溫度計的數值來進行相應的控制：被干木材處于熱濕處理階段時，要開啟和調節(jié)噴蒸管的手動閥門控制干燥介質的濕度；被干木材處于干燥階段時，要開啟和調節(jié)進排氣道的手動開關蓋門控制干燥介質的濕度。通風機的換向控制依靠定時啟動和關閉電動機的電鈕來完成。2.半自動控制①木材含水率的測定仍要通過檢驗板獲得。②溫度和濕度的控制通過溫度控制儀表（溫度指示調節(jié)器）、電動調節(jié)閥（電氣調節(jié)閥和電磁閥）和電動執(zhí)行機構自動進行。溫度控制儀表：代替了手動控制的只讀式溫度儀表；電動調節(jié)閥：分別安裝在加熱器和噴蒸管的主管路上，代替了人工控制的手動加熱器和噴蒸管的閥門；電動調節(jié)閥有電氣調節(jié)和電磁兩種。電動執(zhí)行器：代替了進排氣道的手動開關。電動執(zhí)行器可以有開關量控制和連續(xù)量控制兩種方式。

③可逆循環(huán)干燥室的風機定時換向是通過時間繼電器控制電機轉向實現的。半自動控制系統(tǒng)是根據干燥基準的不同階段進行分段控制的。

該系統(tǒng)分三個分支：①干球溫度指示調節(jié)器3、干球溫度傳感器1、電磁閥5和加熱器8組成的分支控制著干球溫度；②濕球溫度指示調節(jié)器4、濕球溫度傳感器2、電磁閥6和噴蒸管9組成的分支控制著介質的增濕；③濕球溫度指示調節(jié)器4、濕球溫度傳感器2、電動執(zhí)行機構7和進排氣道10組成的分支控制著介質的換氣降濕；注：干燥過程中操作者要注意隨時監(jiān)測木材含水率，并根據基準相應含水率階段的溫濕度要求在溫度調節(jié)器3、4上設定干球溫度和濕球溫度值。

半自動控制系統(tǒng)示意圖1.干球溫度傳感器；2.濕球溫度傳感器；3.干球溫度指示調節(jié)器；4.濕球溫度指示調節(jié)器；5.加熱器電磁閥；6.噴蒸管電磁閥；7.電動執(zhí)行機構；8.加熱器；9.噴蒸管；10.進排氣道3.全自動控制全自動控制系統(tǒng)把半自動控制系統(tǒng)的分階段性控制通過計算機軟件程序和硬件的連接，將階段性控制變成了連續(xù)性控