木材干燥学

                            木材干燥学

1.按照木材中水分排出的方式木材的干燥可分为机械干燥、化学干燥和热力干燥这三种

 热力干燥按条件人为控制与否可分为大气干燥、人工干燥

 根据木材加热方式不同，热力干燥又可分为对流干燥，电介质干燥，辐射干燥和接触干燥

2.木材干燥的干燥设备动力设备、热力设备、检测设备、运输设备

3.木材干燥的干燥工艺准备工作，干燥基准测定，干燥结束，干燥储存

4.水蒸汽按其状态可分为：湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽

5.湿空气是干空气和水蒸气的混合物。湿度分为绝对湿度和相对湿度

6.I-d图主要线系构成等焓线和等湿含量线，等温线，等相对温度线，等水蒸汽压力线，此外还有密度和比体积线系等

7.干燥介质的炉气要求：少烟或无烟，无火花和灰尘，温度适宜稳定，炉气的气流量稳定

8.木材可按干湿程度分为六级：湿材、生材、半干材、气干材、室干材、绝干材

9.干缩规律：弦向>径向>纵向

阔叶树材的干缩>针叶木材   密度高的木材干缩>密度低的木材

10.干缩过程与湿胀过程一般限制在纤维饱和点和全干状态之间

11.气态干燥介质主要包括（湿）空气、炉气和常压过热蒸汽这三种

12.相对湿度也可称作空气的饱和度，说明在一定温度下空气被水蒸汽所饱和的程度

13.一定状态的空气冷却到饱和状态是的温度叫露点温度

14.影响木材热扩散的因素有木材密度，含水率，温度，热流方向

15.通常把传热现象看做是导热，热对流，热辐射这三种基本方式，传热的主要形式是导热和热对流。同样，湿交换也可分为：稳定湿交换和不稳定湿交换

16.按照温度场是否随时间变化，导热可分为稳定导热，非稳定导热

17.在木材干燥相对湿度的测量常用的是干湿球湿度计和毛发湿度计

18.干燥初期应力外拉内压阶段，干燥末期应力外压内拉阶段

19.干燥过程中产生内应力的原因：木材构造上的各向异性，木材断面上含水率分布不均匀

   应力种类：①湿应力②残余应力③全应力

20.测定含水率的方法有很多种，生产单位通常采用的的是重量法和电测法

1目前木材干燥室以湿空气为主要干燥介质，蒸汽为主要热源，对流换热为主要热交换方式

2按照作业方式，干燥室可分为周期式干燥室，连续式干燥室

3按照干燥介质的种类分为空气干燥室，炉气干燥室，过热蒸汽干燥室

4按照干燥介质的循环特性分为自然循环干燥室，强制循环干燥室

5周期式强制干燥室根据风机在干燥室布置的不同又可分为室内顶风机型，室内侧风机型，室内端风机型和喷气型

6室内顶风机型又可分为纵轴型，横轴型和直联型

7干燥室的设备供热设备，调湿设备，通风设备，木材运载与装卸设备及检视设备和仪表

8供热与调湿设备主要包括加热器，喷蒸器，疏水器和连接管路。疏水器是安装在加热管道上的必须设备之一，其作用是排除加热器中的冷凝水，阻止蒸汽损失，以提高加热器的传热效率，节省蒸汽

9喷蒸管是用来快速提高干燥室内的温度和相对湿度的装置。

10干燥设备的技术经济技能包括工艺性能，使用性能，节能效和经济效果

11温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式

12热电阻温度计是中低温区最常用的一种温度检测器

木材干燥技术上的温度测量，毛发温度计已被淘汰，目前应用较多的主要有干湿球温度计，平衡含水率传感器和湿敏传感器

13测量木材含水率的方法有称重法，电阻法，干馏法，滴定法和湿度计法。在木材加工领域通常采用烘干法和电测法

14电测法常用的含水率测量仪器有直流式含水率仪和交流介电式测湿仪

15干燥应力测定的方法可归纳为实测法，切片分析法，疏齿分析法

16检验板式整窑木材的代表，选制时应注意以下的问题，初含率较高，无腐朽无节疤材质密实，弦向板，边材多

17按干燥过程的控制因素通常将干燥基准分为时间干燥基准和含水率干燥基准。目前，常用的基准多为含水率基准。其又可分为波动干燥基准，半波动基准，过热蒸汽干燥基准

18干燥梯度是木材的平均含水率与干燥介质平衡含水率之比

19根据被干燥木材的干燥质量，干燥一般用效率，安全性，软硬度三个指标评价

20除湿干燥系统可分为木材干燥室和除湿机两部分

21木材除湿干燥过程中，热量是由除湿机的冷凝器提供

22木材真空干燥设备主要由干燥罐体，真空泵，加热系统，冷凝系统及控制系统组成

23真空泵课分为水环式真空泵，水喷射式，油环式

24整体上把握，真空干燥可分为预热，干燥，调湿处理三个阶段

25平板型集热器有吸热板，透明盖板，隔热板，外壳等组成

26太阳能干燥室根据集热器与干燥室的关系大致可分为暖房型，半暖房型，集热器型太阳能干燥室

27高频和微波加热可分为电磁感应加热和电介质加热

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

木材干燥：在热力作用下以蒸发或者沸腾的方式将木材内水分排出（或者使含水率降低到使用要求）的过程。

纤维饱和点：当木材细胞腔中的自由水蒸发完毕，而细胞壁中的吸着水还处于饱和状态时的木材含水率叫纤维饱和点。

木材平衡含水率：薄小木材在一定空气状态下最后达到吸湿稳定含水率或解吸稳定含水率叫做平衡含水率。

解吸：在纤维细胞点以下时，木材失去水分的过程，叫做解吸。或者木材的结合水失去的过程。或者木材细胞壁内水分失去的过程。

绝对湿度：每1立方米湿空气（空间）中所含有水蒸汽的克数（g）

相对湿度：每立方米湿空气中含有水蒸汽的重量与同温同压下可能含有的最大水蒸汽的重量之比。

湿含量：含有1kg干空气的湿空气中水蒸汽的克数g

干缩系数：在纤维饱和点以下时，木材的含水率每降低1%而引起木材的收缩量，叫做木材的干缩系数，简称干缩系数。

露点：一定状态的空气冷却到饱和状态时的湿度叫露点湿度。

干燥介质：指在干燥过程中将热量传给木材、同时将木材派出的水分带走的媒介物质，叫做干燥介质。种类：湿空气、过热空气、炉气。

导热系数：在木材单位厚度上温度每降低1摄氏度时单位时间内通过单位面积的热量叫做导热系数。

木材干燥室：装配有通风和加热设备，用来干燥木材的建筑物或者金属容器，叫做木材干燥室

干度：1kg湿蒸汽中干蒸汽的相对重量。叫做水蒸汽的干度，简称干度。

干燥基准：在木材干燥过程中暗木材干燥的时间和状态而变化的而变化木材干燥介质温度和相对数度变化的程序表，叫做木材干燥的干燥基准。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、木材干燥在整个木材加工过程中的意义？1.提高木材和木制品的使用稳定性，防止变形和开裂2.提高木材的力学强度，改善木材的物理性质能。3.预防木材的变质与腐朽，延长木制品的使用寿命。4.减轻了木材的重量。

二、木材干燥的发展趋势？1.降低干燥缺陷以外的木材损耗2.发展短周期、低能耗、低成本、高质量的干燥方法：A两段式 B联合式 C新型干燥技术的探索 D新能源干燥3.完善控制系统（温度、相对湿度、换气）4.对现有的干燥方法进行改造。

三、简述木材干燥的方法有几种？各自的特点如何？1.大气干燥：简称气干，它是利用自然界中大气的热力蒸发木材的水分，达到干燥的目的。分为自然大气干燥、强制大气干燥。特点：简单，不需要干燥设备，它节约能源，占地大，时间长，不能人为控制，受气候等影响，终含水率较高，易虫蛀，腐朽，变色，开裂

2人工干燥：常规干燥：干燥周期短，介质条件可控，可以得到任何终了含水率，干燥技术成熟，干燥质量好；能量消耗大（40-70%），设备投资打，干燥成本较高，对环境不太友好。

高温干燥：干燥速度快，时间短，木材尺寸稳定性好，易产生干燥缺陷，木材颜色变深，表面硬化、发脆加工略困难。

3.除湿干燥：节约能源，环境友好、干燥质量好，但是干燥温度低，干燥成本高，干燥时间长。

4.真空干燥：可分为预热、干燥、调湿处理三个阶段干燥。周期短，干燥质量好，适合于透气性好的硬阔叶材厚板或易皱缩的木材。能耗较高，容积较小，控制较为复杂  原理：在真空条件下，水的沸点降低，木材表面水分蒸发速度加快：木材内外存在较大压力差，使木材内部水分迁移速率加快。

5.太阳能干燥：太阳能干燥是利用集热器吸收太阳辐射能加热空气，再通过空气的对流传热，干燥木材。

6.高频与微波干燥：加热均匀、干燥速度快，周期短，周期短，干燥质量好，贵重树种及高档材，适合用微波干燥方法干燥，但是以电为能源，成本高，设备性能不完善    原理：把湿木材作为一种电介质，至于微波交变电磁场中，在频繁交变的电磁场作用下，木材中的极化水分子迅速旋转，相互摩擦，产生热量，从而加热和干燥木材。

 其具体的发热机理大致有三种：1.木材内的离子在微波电磁场的作用下迅速移动，引起离子导电损耗热效应。2.木材物质非结晶区域存在许多羟基等极性偶极子基团和吸着在亲水性羟基上的吸着水分子，其在交变电磁场作用下能够发生频繁取向运动而引起介质损耗热效应。3.木材中的极化水分子随着交变电磁场方向的变化而迅速旋转，相互摩擦，产生热量。

 7.加压干燥：干燥质量好，周期短，能耗较少，成材加压干燥后颜色变暗，在节子周围会出现较大裂纹；容器的容积小，生产量不大。

四、木材内部水分移动路径 1）连续的细胞壁路径 2）连续的细胞壁和细胞腔路径。3）连续的细胞腔路径

五、木材内部水分移动的影响因素内因：1）树种：纹孔大而多，且纹孔上膜上的微孔数量多、纹孔开放的树种水分移动快；一般密度小得树种水分移动快。2）木材的部位：心材较边材移动慢，主要是由于心材的纹孔多闭塞，且内含侵填成分。3）纹理方向：当温度高于50度时，顺纹移动的速度是横纹的5~8倍；径向比弦向快20~50%。4）含水率：含水率对水分移动影响不明显。干缩引起纹孔膜上微孔扩大 5）木材温度：温度越高，水分移动越快。一方面增加了水分子的动能，另一方面降低了水分子之间的粘度。

外因：干燥介质的温度、湿度和气流速度。

六、干燥室的主要设备，加热器的作用、类型及要求主要设备：供热设备、调湿设备、通风设备、木材运载与装卸设备及检视设备和仪表等。

加热器的作用：加热室内空气，提高室内温度，使空气称为有足够热量的干燥介质，或是使室内水蒸气过热，形成常压过热蒸汽，作为干燥介质来干燥木材    要求：1）能够均匀地放出足够的热量，有最大的传热系数及较大的传热面积2）能灵活可靠地调节所放出热量的大小3）耐腐蚀、结构紧凑，使用金属材料少，造价低4）当温度变化幅度比较大时，加热器的结合处不松脱    分类：1）铸铁肋形管加热器2）平滑钢管加热器3）螺旋绕片式加热器4）轧片式加热器

七、隔条的作用及摆放？1)使干燥介质能在每一层板材之间自由流通，以便将热量传递给板材，同时把从板材中蒸发的水分带走。2)使材堆在宽度方向上稳定；3)使材堆的各层木材相互挟持，防止和减轻木材的翘曲。

 隔条的摆放：25mm厚的板材，隔条间距不超过0.5m；50mm厚的板材，隔条间距按0.8~1.0布置；50mm以上木材，隔条间距取1.0m到1.2m

八、干燥的基准及种类？定义；根据干燥的时间和木材含水率的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表。分类：含水率干燥基准、时间干燥基准、连续升温干燥基准、干燥梯度基准。

九、木材干燥的整个过程?周期式强制循环木材干燥室的干燥工艺过程包括：准备工作、干燥基准（工艺）的控制、干燥结束和木材贮存等工序。

  1、准备工作：干燥前的准备工作包括干燥设备检查、指定或者选择干燥基准。确定最终含水率和干燥质量指标、锯制检验扳和试验板。、含水率测试、材堆近干燥室等。

  2、干燥基准的控制 A干燥室启动B锯材与热处理（加热木材，并使木材热透。使含水率梯度和温度梯度的方向保持一致，消除木材的生长应力，对于半干材和气干材还有消除表面应力的作用，对于生材和湿材，预热处理可以使含水率偏高的木材蒸发一部分水分，使含水率趋于一致。同时，预热处理也可以降低纤维饱和点和水分的粘度，是木材表面的毛细管扩张，提高木材表面水分移动的速度。）

  C 干燥室温度和湿度的调节

  D中期处理（喷蒸处理，使木材表面的水分蒸发停止，甚至有点吸湿，让木材内部的水分向木材表面移动，从而减少木材的应力）

  E终了处理，当锯材干燥到终含水率并经平衡处理后，需终了处理。消除奴才横断面上含水率分布的不均匀，消除残余应力。

  3、干燥结束 木材冷却后卸出，以防木材的开裂

  4、木材的贮存 技术上要求含水率不发生大幅度波动。对于贮存时间较长的幕僚，应按树种，规格分别堆放成互相衔接的密实材堆，一次减轻幕僚的变化程度。

十、木材干燥的缺陷，产生的主要原因及如何采取措施？断裂：木材干燥时木材端面沿径向的开裂。原因是木材端部水分蒸发过快。防止方法 可在木材端部图上耐高温的粘性防水涂料。堆料时，最外一根隔条要与木材断头齐平，防止端头水分过快蒸发。堆材之间的间隙要小。干燥前期降低干燥速度。

   表裂：木材表层沿木射线方向开裂，原因：干燥初期介质温度过高，湿度低，使表层水分蒸发过快，产生过大的表层啦应力。防止方法：及时调节干燥基准，降低干球温度，提高湿度

   内裂：原因：因干燥前期没有进行调湿处理，在干燥后期木材表层已硬化不能再干缩，而内部随含水率降低要干缩。防止方法：多进行中间的调湿处理，降低后期温度，或干燥前将木材进行改性处理。

   弯曲：原因：板材纹理不直，各部位的收缩不同或不同组织间的收缩差及局部塌陷引起 防止方法：控制干燥工艺，放置重物，合理装堆。

皱缩：原因：木材干燥时，由于水分移动太快所产生的毛细管张力和干燥应力使细胞溃陷而引起的不正常不规则的收缩。防治方法：低温干燥：先把生材或湿材气干到约30％再进行窑干，对已产生皱缩的木材，可以用气蒸方法回复一部分（要没有破坏木材）

碳化：在炉气干燥，熏烟干燥或微波干燥中经常出现的一种干燥的缺陷，由于温度太高而是木材内部或表面发生不同程度的碳化。防止方法，采用合适的温度，防止干燥过度。

 

 

 

1.燥室干燥方法的选用？有蒸汽加热干燥，炉气加热干燥，除湿干燥和其他干燥。蒸汽加热干燥有点：温度容易调节和控制，并可以调湿处理，干燥质量有保证。工艺成熟，操作方便，可实施自动换或半自动化操作，便于集中和统一管理。设备性能好，使用寿命长。干燥室的容量较大，节能效果较好，干燥成本适中或偏低。可以用煤，也可以用废木料做燃料。缺点是需要蒸汽锅炉。因此，这是最普遍的干燥方法，产量较大及有现成蒸汽供应企业，适合采用蒸汽干燥。对于干燥质量要求较高的中小型企业也考虑蒸汽干燥。过热蒸汽干燥要慎用。只有当干燥针叶树材薄板时并对于干燥质量要求不高时才采用。

   炉气干燥：优点是不用锅炉，并以工厂的加工剩余木废料做燃料，干燥成本低。缺点是干燥介质的温度和湿度状态不容易调节和控制，对于操作技术和责任心要求较高，劳动强度较大。适用于没有蒸汽供应的，干燥量不大，有大量的费木料做燃料的中小企业。

   除湿干燥：优点是可回收湿空气冷凝所释放的气化潜热，该方法几乎没有或者只有少量的废气热损失，而且工艺简单，操作容易，干燥安全，一般不会造成木材损伤。缺点是干燥温度低，干燥时间长，对于厚板或难干材不容易干透，并且因为采用电能，干燥成本高。适用于产量较低的小型企业，或因所处的环境不便于建造锅炉或炉气燃烧炉，或电能供应充足，电价较为便宜的地方。

  其他干燥方法：如太阳能干燥，微波干燥 高频干燥等。适合某些干燥量不大，质量要求高的特殊场合和行业。

2.竹材的基本结构 在生产习惯上，常将竹壁厚的不同组织由外之内称竹青 竹肉 竹黄  在解剖学上则进一步细分为表皮、皮层、基本组织、维管束和竹腔壁等五部分。竹材为非均质结构：竹子无形成层，生长期间不能横向增长，竹子无髓心，没有横向的木射线，各类细胞均与竹杆纵向平行排列，竹材维管束分布于基本组织之间，故竹材易于纵向劈裂。

3.竹材干缩特性横向大于径向，径弦差异不大   弦向干缩中竹青最大，竹肉次之。竹黄最小各个部位的干缩率              纵向干缩中竹青最小 竹肉次之 竹黄最大  竹龄 竹龄越小 竹材弦向和径向的干缩率越大   竹龄越大 反之

4.竹地板的生产工艺

毛竹截断——圆竹剖片——粗刨——蒸煮处理——（碳化）——干燥——精刨——涂胶——组胚——热压——截断——四面

5.平衡含水率的测定 1）图表法：根据干球温度及干湿球温度差 2）称重法：试件平衡后的质量及绝干质量 3）电测法：平衡含水率试片

6.木材的干缩与湿涨 1）干缩：细胞壁钟的吸着水排出时，木材的尺寸减小 2）湿涨：在木材由绝干状态逐渐润湿到纤维饱和点的过程中，木材的尺寸增大 3）原因：木材细胞壁内的吸着水向外蒸发，细胞壁的纤维与纤维之间、微纤丝之间的水层变薄，而相互靠拢，从而使木材细胞壁变薄，导致整个木材的尺寸减小。

7.弦向干缩大于径向干缩的原因是：1）木射线细胞在径向上是它的长度，在弦向上是它的端面，而木射线的横向干缩较纵向干缩大2）木射线沿径向排列，牵制着其他纵行细胞的收缩，而弦向上就不受这种牵制作用3）有些细胞在干缩时，弦向收到压力而径向却微有伸长4）木材径而细胞壁上的纹孔大而多，细胞壁的含量少，也就干缩小；而木材弦面细胞壁的纹孔小而少，细胞壁的含量多，也就干缩大   干缩规律：弦向-径向-纵向

8.干燥过程中，应力是如何形成、发展的？1）木材干燥可分为两个阶段，即自由水排除阶段和结合水排除阶段。自由水排除阶段不产生应力，只有结合水排除阶段才产生应力。2）干燥开始后，在很短的时间内，木材表层含水率降到纤维饱和点以下并产生压应力，而表层收到内层的拉伸产生拉应力。3）随着干燥的进行，内层含水率也降到纤维素饱和点以下并产生干缩，直到内外层之间没有相互作用为止。此时虽然没有相互作用，但存在含水率梯度以及表层的残余变形，因此存在含水率应力和残余应力。4）随着干燥的继续，内层进一步收缩，而表层因干缩变的不能收缩，致使内层受拉表层受压，因而内层产生拉应力而表层产生压应力。5）干燥结束后，随着木材含水率的逐步平衡，含水率梯度消除，含水率应力消失，但由于存在残余变形，因此木材内部还存在残余应力。

9.在生产和使用上通常根据木材中水分含量程度的不同，木材可分为6级1）湿材：长期浸泡于水中，含水率大于生材的木材 2）生材：和新采伐的木材含水率基本一致的木材3）半干材：含水率介于生材与气干材之间的木材4）气干材：长期储存于大气中，于大气的相对湿度趋于平衡的木材5）室干材：木材在干燥室内，以适当的温度和相对湿度条件进行干燥，含水率约为7~15%的干材，通常根据木材的使用区域、场合及用途等条件而定。6）绝干材：含水率为0的木材称为绝干材或者全干材。

10.典型常规干燥室的结构及特点：1）顶风机型干燥窑：风机在干燥窑的顶部。性能及特点：空气循环较均匀，干燥质量好，安装和维修比较方便，容量大，适合大规模生产；动力消耗小；投资大2）端部风机型干燥窑：风机在干燥窑的端部。性能特点：材堆高度方向气流均匀、安装维修方便、投资比较小、容积受限3）侧风机型干燥窑：风机在干燥窑的侧面 性能特点：利用系数高，投资少；安装维修方便；气流分布不均

11.木材干燥室的分类1）按干燥方式，可分为周期式干燥室、连续式干燥室2）按干燥介质，可分为空气干燥室、炉气干燥室、过热蒸汽干燥室3）按干燥介质的循环特性，可分为自然循环干燥室、强制循环干燥室4）按加热方式或能源种类，可分为蒸汽加热干燥室、炉气干燥室、电加热干燥室、太阳能干燥室、导热油干燥室、热水加热干燥室

12.材堆堆积应注意哪些方面？1）同一材堆树种、规格、含水率应一致，或树种不同而材性相近；2）隔条在材堆中自上而下保持一条线并落在支撑横梁上；3）支撑同一材堆的支撑横梁的高度应一致4）木材越薄、质量要求越高或终含水率要求越低，隔条数量应越多；5)材堆端部的两行隔条应与板端对齐。若木材长短不一，应把短料放在中间；6)材堆的最高两层放置低级木料，顶部放重物来防止木材翘曲；7)干燥厚度小于40mm、宽度小于50mm的毛料时，可互为隔条，不再另置隔条；8)自然循环干燥室，材堆内要有一系列竖直气道，每一气道应在一直线上。

13.锯材的堆积规则：1)合理搭配树种：每室木材应尽可能采种一致。特殊情况下，材性相似时可混装；2)初含水率要求：同一干燥室，木材初含水率，尽可能一致；绝对不允许湿材与气干材混装。3)板材厚度要求：同一干燥室板材的厚度应当一致，绝对不允许厚度误差超过1CM的板材混装。4)材堆中的各层隔条在高度方向上应自上而下地保持在一条垂直线上，落在材堆底部的支撑横梁上。5)板材质量要求：材质好在下部，材质差在上部，长度不同时，长材在材堆下部和两侧，短材应在上部和中间，以保证稳定性。6)材堆堆积时要求一端平齐，材堆两侧应整齐垂直，以利于循环气流沿材堆均匀流入。7)材堆堆积时要预留检验版的放置位置。8)在干燥毛料时，若其厚度和宽度都比较小（厚度在40mm以下，而宽度在50mm以下）时，可以将毛料木材直接作为隔条。9)在自然循环干燥窑内，材堆内部需要预留一系列垂直气道，且气道自上而下保持在一条直线上。10）.正确使用压铁：压铁的位置正对着隔条。

14.干燥基准的评价指标？效率 安全性 软硬度

15、木材干燥过程中的应力与变形的主要原因（1）木材厚度上的含水率不均匀引起（2）木材径弦向干缩不一致引起  影响木材干燥速度的因子：温度、湿度、气流循环速度、木材树种及构造特征、木材厚度、木材含水率、木材心边材、木材纹理方向。