木材高温过热蒸汽干燥的传热传质特征
云南杉木锯材高温过热蒸汽干燥工艺研究
云南杉木锯材高温过热蒸汽干燥工艺研究作者：李军伟来源：《林业科技》2021年第05期摘要：对杉木锯材高温过热蒸汽干燥工艺进行试验研究的结果表明：杉木锯材高温过热蒸汽干燥工艺能够使杉木锯材达到预定的温度和湿度，通过干燥末期高温过热喷蒸处理工艺，消除了木材干燥应力，提高了杉木锯材的干燥质量和出材率，是一种可行的干燥方法。
关键词：杉木锯材; 干燥方法; 高温过热蒸汽干燥中图分类号： S 791. 27 文献标识码： A 文章编号：1001 - 9499（2021）05 - 0032 - 03杉木（Cunninghamia lanceolata）属杉科、杉木属，俗称沙木、沙树、刺杉、香杉等，作为一种亚热带树种，是我国南方种植面积最大的树种之一，也是我国特有的速生材树种。
杉木为云南省部分地区的主要针叶速生用材树种，主要分布在文山、红河、保山、普洱、曲靖、昭通等州市。
目前，杉木人工速生林主要分布在广西、云南、贵州、湖南和四川等省份，占我国商品材的20%～25%。
作为建筑、家具、桥梁、造纸及木纤维等工业的优良原材料，杉木种植加工产业已成为南方林农增收途径之一。
通过研究云南杉木锯材高温过热蒸汽干燥工艺，减少杉木锯材干燥缺陷，提高杉木锯材的干燥质量和出材率，旨在提高杉木的经济效益。
1 云南杉木速生材材质特征作为速生材种，杉木具有生长速度快、木纹通直、结构均匀、密度较小、重量较轻、外观美观的特点。
通过对10年树龄杉木材性进行测定，杉木密度为0.39 g/cm3，杉木年轮数平均为3.0个/cm，杉木木材晚材率为22.0%，杉木干缩系数为0.386，木材顺纹抗压极限强度358 kg/cm2 ，静曲极限强度661 kg/cm2，端面强度285 kg/cm2。
杉木木材本身具特殊香味，含有“杉脑”，具有抗虫耐腐的功效。
据报道，杉木中的香杉木醇能杀死空气中的细菌、抑制人体病原菌，并对各种皮肤炎症具有一定的抑制作用，能够缓解人体疲劳，舒缓人体压力。
过热蒸汽干燥
过热蒸汽干燥过热蒸汽干燥(SuperheatedSteamDrying)是一项最近发展起来的新技术，它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式.与传统的热风干燥相比，过热蒸汽干燥以水蒸气作为干燥介质，于燥机排出的废气全部是蒸汽利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率较高。
并且由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位热耗低。
根据国际干燥协会主席Mujumdar介绍，过热蒸汽干燥的单位热耗仅为1000-1500kj/kg水，为普通热风干燥热耗的1/3，是一种很有发展前景的干燥新技术。
普通热风干燥时物料表面会形成硬壳，阻碍水分蒸发，而过热蒸汽干燥所用的干燥介质是蒸汽，不会形成硬壳，不会氧化褐变，收缩较小，故干燥的品质较好。
过热蒸汽的传热系数大，干燥效率高，有时可达90%，据英国学者Stubbing介绍英国每年干燥去水量为2700万吨，如果把热风干燥全部改成过热蒸汽干燥，一年可节约3亿英磅，此外过热蒸汽干燥对环境无污染，无起火爆炸危险，蒸发的水分本身就可作为干燥介质。
由于过热蒸汽干燥具有以上优点，近年来美国、加拿大百德国、日本、新西兰、丹麦和英国等发达国家已将过热蒸汽干燥技术用于烘干木材及木头压块煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧、污泥、酒糟、牧草、鱼骨和鱼肉、蔬菜、食品以及城市废弃物等多种物料。
在我国，过热蒸汽干燥技术基本上未得到应用，很少有人进行这方面的研究。
因此，掌握这一干燥技术，对提高干燥效率，降低干燥能耗，减少环境污染具有重要意义。
为此，将过热蒸汽干燥技术的现状，发展和问题综述如下。
1过热蒸汽干燥的优点1.1节能效果显著利用过热蒸汽作干燥介质的节能效果已被很多学者所证实。
瑞典学者Svenson用(2-5)×l05Pa压力的过热蒸汽干燥纸浆，每吨耗能0.4·0.5GJ，而用普通的闪蒸干燥机则为3~3.5GJ，每吨纸浆的花费由19美元降到10美元。
木材干燥学 第五章 木材干燥时的传热、传湿
例如，木材在气体或液体介质中的加热（或冷 却）就是在对流换热边界条件下的不稳定导热 现象。
• 木材加热过程中，木材内任意一点的温 度变化是用傅立叶偏微分方程来确定：
t
a( 2t x 2
2t y 2
2t ) z 2
a
c
二、质转移的基本公式
• 1.扩散(diffusion)：在两种或两种以上的成分所组成的气体或 相融的液体内，由于分子运动引起的成分的连续移动，成为 扩散。 o 扩散也是质转移方式之一。 o 干燥时，水分在木材中的扩散包括： 水蒸气穿过细胞腔中空气的扩散；吸着水在细胞壁中的扩散。
t1
α1
q
t x
• 室壁内外表面与干燥介质之间
的传热为对流换热，用牛顿公式
1
t3 λ
2
t2
计算：
q 1 (t1 t3 )
b t4 α2
q t3 t4
b q 2 (t 4 t 2 ) Nhomakorabeaq
t1 t2 1 b 1
K (t1 t 2 )
1 2
v（2）不稳定的热交换：温度场随时间和 空间而变化。
v 不等温水分转移的公式可写成：
i =－a’ρ0 （
W+ x
t）
x
详见P173－178
• 4.木材中不同状态水分移动的动力 当W木＜ WFSP时， Ø 汽态水移动的动力为水蒸汽分压差
吸附点之间吸附水的移动以及水分在大毛细管 系统中的移动。 Ø 液态水移动的动力是毛细管压力差
微毛细管间以及从大毛细管到微毛细管的水分 移动。 v注： 当W木 ＞ WFSP时，即自由水存在的状态下， ∵木材内的蒸汽分压等于饱和压力，毛细管压 力不变，∴不存在水蒸汽分压差和毛细管压力 差， ∴在没有外力作用或不与其他物体接触， 木材内水分不能移动。
木材干燥技术—木材干燥基础知识
第二章木材干燥基础知识2.1 与干燥有关的木材性质2.1.1 木材中的水分2.1.1.1 木材中水分的由来2.1.1.2 木材中水分的状态存在于大毛细管系统（细胞腔和细胞间隙）中的水叫自由水。
自由水的增减，只能影响木材的重量、保存和燃烧能力，而不影响木材的性质；存在于微毛细管系统（细胞壁）中的水叫吸着水。
吸着水的增减变化，不仅使木材发生膨胀和收缩，而且也影响到木材的其它物理力学性质。
2.1.1.3 木材含水率木材中水分的含量叫做含水率（W），用水分的重量对木材重量之比的百分率（％）表示。
2.1.1.4 木材干湿程度的分级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2.1.1.5 木材的纤维饱和点当自由水蒸发完毕，而吸着水处于饱和状态时木材的含水率叫纤维饱和点。
纤维饱和点是木材性质的转折点，木材的强度、收缩性能，以及导热、导电性能都与其密切相关。
纤维饱和点随树种与温度而不同，就多种木材来说，在空气温度约为20℃空气湿度为100％时，纤维饱和点对应的含水率平均值为30%，变异范围为23～33％。
2.1.1.6 木材平衡含水率当木材含水率低于纤维饱和点时，细胞壁内的微毛细管系统能从湿空气中吸收水分，这现象叫做吸湿或吸收。
水分从微毛细管系统排往空气的现象叫做解吸。
薄小木料在一定空气状态下最后达到的吸湿稳定含水率或解吸稳定含水率叫做平衡含水率。
干燥木材最终的含水率为多少适宜，要根据使用地区的平衡含水率来确定。
通常情况下取终含水率=平衡含水率-2.5%.2.1.2 木材的干缩、变形与密度2.1.2.1 木材的干缩和变形干缩过程与湿胀过程一般限制在纤维饱和点与全干状态之间。
木材是各向异性体，由于弦、径、纵向干缩不一，进而导致木材的开裂和变形。
干缩规律：弦向〉径向〉纵向；干缩系数：是指纤维饱和点以下吸着水每减少1%的含水率所引起的干缩的数值。
利用干缩系数，可以算出纤维饱和点以下和任何含水率相当的木材干缩的数值。
木材的热稳定性和热传导
木材的热稳定性和热传导木材作为一种天然的生物质材料，广泛应用于建筑、家具、造纸等行业。
在木材的使用过程中，其热稳定性及热传导性能是评价其使用性能的重要指标。
本文将从这两个方面展开讨论。
一、木材的热稳定性木材的热稳定性是指木材在受热时，其物理、化学性质发生变化的能力。
木材在高温下容易发生变形、开裂、炭化等现象，这与其化学组成、结构及环境条件密切相关。
1.1 木材的化学组成木材主要由纤维素、半纤维素、木质素和树脂等有机物质组成。
在高温下，木材中的纤维素、半纤维素和木质素会发生分解，导致木材质量的减轻和强度的下降。
1.2 木材的结构木材的结构对其热稳定性有很大影响。
木材中的细胞结构复杂，含有大量的孔隙，这使得木材在受热时，热量容易通过木材内部传导，导致木材内部温度的升高。
同时，木材的结构不均匀性也使得木材在受热时容易出现局部炭化、开裂等现象。
1.3 环境条件环境条件对木材的热稳定性有很大影响。
例如，湿度较高的木材在受热时，水分会蒸发，导致木材体积的收缩和热稳定性的降低。
此外，氧气浓度、气氛等因素也会影响木材的热稳定性。
二、木材的热传导性能木材的热传导性能是指木材在受热时，热量在其内部的传递能力。
木材的热传导性能受木材的密度、结构、含水率等因素的影响。
2.1 木材的密度木材的密度对其热传导性能有直接影响。
一般来说，木材的密度越大，其热传导性能越好。
因为密度大的木材，其细胞结构更加紧密，热量在木材内部的传递更加容易。
2.2 木材的结构木材的结构对其热传导性能有很大影响。
木材中的细胞结构含有大量的孔隙，这使得热量在木材内部传导时，容易受到孔隙的影响。
同时，木材的结构不均匀性也使得热量在木材内部的传递存在障碍。
2.3 木材的含水率木材的含水率对其热传导性能有很大影响。
含水率高的木材，在受热时，水分会蒸发，带走部分热量，降低木材的热传导性能。
反之，含水率低的木材，其热传导性能较好。
本文主要从木材的化学组成、结构、环境条件等方面分析了木材的热稳定性，以及从木材的密度、结构、含水率等方面讨论了木材的热传导性能。
木材干燥学 第三章 干燥介质与载热体
热空气的传热作用
3.2 湿空气
湿空气是指含有水蒸气的空气。湿空气中的水蒸气在一定条 件下会发生集态变化，可以凝聚成液态或固态。
3.2.1 湿空气的性质
是干空气和水蒸气的混合物，干空气主 要是由N2、H2、O2、CO2、CO等和微量稀 有气体组成，组成气体之间不发生化学反应， 通常这些气体远离液态，可看作理想气体； 湿空气中水蒸气含量很少，水蒸气分压力很 低(0.003MPa～0.004MPa)，其相应饱和温度 低于当时空气温度，湿空气中水蒸气一般都 处于过热状态，很接近理想空气性质。
ρv =mv /V= pv /RgvT
mv ---湿空气中水蒸气质量；V ---湿空气容积； Rgv ---水蒸气气体常数；pv ---湿空气中水蒸气分压力。
※绝对湿度只说明湿空气中所含水蒸气 的多少，不能表明湿空气所具有的吸 收水分的能力大小。 ※饱和湿空气的绝对湿度又称为湿容量 ，用ρs表示。
研究处于大气压力(Pb)或低于大气压力 下工程中的湿空气时，可做如下假设：
（1）将湿空气这种气相混合物作为理 想气体处理； （2）干空气不影响水蒸气与其凝结相 的相平衡，相平衡温度为水蒸气分压力 所对应的饱和温度； （3）当水蒸气凝结成液相水或固相冰 时，其中不含有溶解的空气。
湿空气的讨论和计算可遵循理想气体规律，其状 态参数间的关系用理想气体状态方程式(克拉贝龙状态 方程)表述，即
a)等d线，b)等h线， c)等t线 ，d)等φ线，e) 水蒸气分压力线 。
通过h-d图查得的参数则满足不了要求，这时往往通过湿空气热力性质表附录4来 查得相对精确一些的参数值。
3.2.4 湿空气的基本热力过程
（1）加热冷却过 程
湿空气加热，湿含 量d保持不变，在h-d图上 过程沿等d线方向上下移动。 加热中湿空气温度升高， 焓增加，相对湿度减小， 为图中的1→2。冷却过程 相反，为图中的1→2′。 过程中吸热量(或放热量) 等于焓的增量，即
木材浮压干燥过程的传热传质
木材浮压干燥过程的传热传质(作者：伊松林导师：张璧光教授、常建民教授) 摘要木材干燥是木材加工与利用的基础环节，其能耗约占木制品生产总能耗的40%～70%。
对木材进行正确合理的干燥处理，既是保证木制品质量的关键，又是木材合理利用和节约木材的重要手段，其重要性和经济效果也越来越被人们所认识、所实践。
传统的干燥方法通常是以湿空气作为干燥介质，将空气温度、相对湿度和气流速率作为控制木材干燥过程的“三要素”。
然而，在影响木材内部水分移动和表面蒸发强度的外部因素中，周围空气的压力也同样是一个决定性的因素。
木材的浮压干燥就是在充分考虑了外界压力影响的基础之上，出现的一种新型的干燥技术。
它与传统的常规蒸汽干燥以及通常意义上的真空干燥相比，最主要的区别在于是以过热蒸汽作为干燥介质，且将压力因素从基本保持压力不变扩展到改变压力并使其浮动。
这种环境压力的波动可大大加快木材内部水分的移动速率，而且在整个浮压干燥过程中，木材表面始终处于湿润状态，从而可以有效地防止因表面水分蒸发过程快而导致木材干燥应力的增加，进而防止开裂和变形的产生。
木材的浮压干燥以其干燥速率快、质量好等一系列突出的优点，日益受到木材干燥界的广泛重视，被国际上认为是最具发展前景的木材干燥新工艺。
在目前我国木材供需矛盾日益突出的今天，研究开发这种干燥工艺和技术，对提高干燥质量和干燥效率，节约木材具有重要意义。
浮压干燥技术尽管在德国、丹麦、法国、加拿大等国有小规模的工业应用，但诸多工艺问题并未从机理上得到根本的解决。
目前，国内外对木材浮压干燥的理论研究还比较少见，关于浮压干燥的干燥特性和干燥规律等方面缺乏系统深入地研究，特别是对浮压干燥过程中木材内部热质传递规律的研究尚属空白。
因此，开展浮压干燥的基础研究与实用性试验，将具有重要的理论意义和实用价值。
本篇论文来源于国家自然基金课题（59876005），其研究内容与实际生产需要密切相关，着眼于当前急需解决的进口硬阔叶材等难干材以及速生材和幼龄材的干燥问题。
木材的传导和传热性能
木材的传导和传热性能木材作为一种天然的生物质材料，因其独特的物理和化学性质，在建筑、家具、造纸等行业中有着广泛的应用。
在工程应用中，木材的传导和传热性能是一个重要的考虑因素，它直接影响了木材在各种使用环境下的表现。
木材的导电性木材是一种不良导体，其导电性主要取决于木材的含水量、木质纤维的排列以及木材中其他杂质的含量。
通常，木材的电阻率远高于金属等良导体，这使得木材在电流传递方面表现不佳。
在湿润环境下，木材的导电性会略有提高，因为水分子的存在可以促进电子的移动。
然而，过于湿润的木材容易导电，也更容易受到腐朽和虫害的影响，因此在使用木材时需要控制其含水量。
木材的导热性与导电性类似，木材的导热性也相对较低。
木材的导热系数通常在0.1至0.2 W/(m·K)之间，远低于金属材料。
这种低导热性使得木材成为优良的隔热材料，适用于需要保温隔热的场合。
木材的导热性受多种因素影响，包括木材种类、含水量、密度以及结构。
例如，较粗的木材含有较少的空气，因此其导热性会比细小的木材要好。
此外，木材中的纤维方向也会影响其导热性，通常沿着纤维方向传导的热量要多于垂直于纤维方向。
木材的导热机制木材的导热主要通过三种机制进行：传导、对流和辐射。
1.传导：这是木材导热的主要方式，热量通过木材内部的分子振动传递。
由于木材内部的分子间存在间隙，热量通过分子间的碰撞传递，但这种传导效率相对较低。
2.对流：在木材内部液体（例如水分）的存在可以导致对流现象，热量通过对流在木材内部传递。
对流的效果受到木材含水量、温度以及液体流动性的影响。
3.辐射：木材也可以通过热辐射的方式传递热量，这种机制在木材表面与外界接触时尤为重要。
热辐射不依赖于介质的流动，而是取决于温度差和表面积。
木材作为一种天然的有机材料，在传导和传热性能方面表现出独特的特性。
其不良的导电性和较低的导热性使其成为理想的绝缘和隔热材料。
了解木材的传导和传热性能对于其在各种工程应用中的合理使用至关重要。
木材的热传导性与保温性
添加标题
应用：在木材的 应用中，需要根 据实际需求选择 合适的木材，以 实现最佳的热传
导性和保温性
添加标题
木材热传导性与保温性的平衡
热传导性：木材的热传导性主要取决于木材的密度和导热系数
保温性：木材的保温性主要取决于木材的厚度和热阻系数
平衡点：在保证木材热传导性的同时，也需要考虑其保温性，以达到最佳的热传导性与 保温性的平衡 应用：在建筑、家具等领域，需要根据实际需求选择合适的木材，以达到最佳的热传导 性与保温性的平衡
04
05
木材的保温性能与密度的关系：木材 的保温性能与密度成反比，密度越小， 保温性能越好
04
木材热传导性与保温性 的关系
热传导性与保温性的相互影响
热传导性：木材 的热传导性主要 取决于木材的密 度、含水量和温
度
添加标题
保温性：木材的 保温性主要取决 于木材的厚度、
密度和含水量
添加标题
相互影响：热传 导性与保温性之 间存在一定的相 互影响，热传导 性高的木材保温 性相对较差，反
木材保温与其他材料的比较
01
木材保温性能：木材具有较好的保温 性能，可以有效地减少热量的流失
木材与其他材料的比较：木材的保 温性能优于金属、玻璃等材料，但 低于聚氨酯、聚苯乙烯等保温材料
02
03
木材的保温原理：木材的纤维结构可 以有效地阻止热量的传导，从而起到 保温的作用
木材的保温性能与厚度的关系：木材 的保温性能与厚度成正比，厚度越大， 保温性能越好
木材的热传导性可 以通过加工处理和 结构设计来改善
03 木材的保温性
木材保温的原理
木材的导热系数低，能有效阻隔热量的传递 木材的孔隙结构，能吸收和储存热量，起到保温作用 木材的纤维结构，能形成空气层，起到隔热作用 木材的吸湿性，能吸收空气中的水分，起到调节室内湿度的作用
木材干燥学 第四章 干燥过程热质传递
可得
q 1 a 1 b c 1 (t f1 t f 2 ) k (t f1 t f 2 )
（W/㎡）
1
a
b
c
2
α1、α2— 干燥室内、外壁与空气的换热系数。 α1 ，干燥介质为湿空气取11.63W/(㎡· ℃)，常压过热蒸汽时取14W/( ㎡· ℃)； α2 ，干燥室建于露天取23.26(㎡.℃)，厂房内取值范围为11.63～ 23.26(㎡· ℃)； a、c、b — 干燥室内壁、外壁、保温层厚度，m； λa、λc、λb— 干燥室内壁、外壁、保温层的导热系数，W/(m· ℃)； k— 干燥室传热系数，W/(㎡· ℃)。干燥室壁为更复杂的结构，其传 热系数为 1
4.1.2 热对流
指由于流体的宏观运动，流体各部分之间发生 相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过 程。 由于液体和气体内部可发生相对宏观位移，故 热对流只能发生在流体介质中。
木材干燥中常发生的是流体（干燥介质） 流过固体（木材、干燥室等）壁面时对流和 导热联合起作用的热量传递现象，称其为对 流换热。
影响因素很多：气体的流动状态，如湍流、紊流，速度的高低，物理性质即 湿空气的导热、比热、密度；固体的性质，如形状（圆、方翼管，平滑管）和大 小等。
对流换热的热流密度q ：
q t (t1 t 2 )( W m )
2
q
t1
α
t2
α— 对流换热系数，简称换热系数(放
热系数)，W/(㎡· K)或W/(㎡· ℃)； 换热系数取决边界面处介质流动性 质、边界层厚度及其它热传导。 t1— 与固体接触的介质温度，℃； t2—固体表面温度，℃。 t1
自由水吸着水毛细管张力减压引起的内外静压力差含水率梯度温度梯度水蒸气压力梯度流动加热引起的水蒸气分压常规干燥过程中木材的水分移动示意水分移动路径移动形式驱动力纤维饱和点之上大毛细管路径细胞腔和细胞壁上纹孔a自由水流动毛细管张力纤维饱和点之下穿过连续细胞壁b吸着水扩散含水率梯度水蒸气压力梯全过程上述ab水蒸气扩散水蒸气压力梯443干燥过程中木材表面水分蒸发蒸发只有当水面或湿木材表面上的空气没有被水蒸气所饱和空气的相对湿度100时才能发生
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５ ０ ０ ℃， 并且在 ３ １ ０～ ４ ２ ０ ℃ 范 围 内最 为剧 烈 。
２ ． １木 材 高温 过 热 蒸 汽 干 燥机 理
（ ２ ） 高温、 高湿度 处理后木材 的相对 结晶度会有一定程度 受相对 湿度 的影响不显著。
高温过热蒸汽干燥过程 中， 过热 蒸汽 既是 热的载体 ， 又是
２ ０ ０ ９ ， ２ ５ （ １ １ ） ： １ － ５ ．
ｃ ｈ ｉ ｔ ｏ ｓ ａ ｎ ［ Ｊ ］ ． Ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｓ ， １ ９ ９ ８ ， ３ ７ （ ２ ） ： １ ０ ９ ．
【 ４ 】 林 旭 明， 赵靖， 史伟云． 壳聚糖构建 的组织工程角膜 基质 的 【 ８ 】 胡晓洁， 王敏， 柴岗， 等． 组织工程技术构建兔角膜基质组织
过热 蒸汽干燥 是指用过热蒸汽直接与被干物料接触而去 明显 。（ ４ ） 处理后木材抗压强度 变化 不明显， 抗 拉强度有所下 抗弯强度和弹性模量 因树种而异 。 除水分 的干燥方式 。在木材科学领域开展过热蒸汽干燥 的研 降，
－ ３ 高温 过 热 蒸 汽 干 燥 的优 缺 点 究始 于 ２ ０世纪 ５ ０年代 ， 由于干燥介质是高温水蒸气 ， 将大大 １ 缩短干燥 时间， 提 高 干 燥 效 率和 干燥 质 量 ， 被 国 际 干燥 协 会 主 席 Ｍｕ ｊ ｕ ｍｄ ａ ｒ 称 为未 来 很 有 发 展前 景 的干 燥 新 技 术 。 过 热 蒸汽 干 燥 机 理独 特 ， 与 常 规干 燥 相 比， 具有较多优点： （ １ ） 热效率高， 节 能效 果 显 著 ； （ ２ ） 比热 大 ， 蒸 汽用 量少 ； （ ３ ） 传 热 系 数大， 传 质 阻 力小 、 传热速率高； （ ４ ） 具有灭菌消毒作用； （ ５ ） 无爆
热蒸汽 的流速对提高木材高温过热蒸汽干燥速 率具有 重要意义 ； 最后对 高温过 热蒸汽干燥提 出一些新思考 ， 为
过 热蒸 汽 干 燥 提 供 一 定 的理 论 基 础 。
关键词 ： 过 热蒸 汽
中图分类号： ￥ ７ ８ １
传 热传质 干燥速率
文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ７ － ３ ９ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ０ ５ — ０ ５ ３ － ０ ２
（ １ ） 过热蒸汽条件下 ， 随着温 度的增加 ， 木材应力松弛急剧 气流 中， 再利用风机 强制循环将水分带走 ， 从而达到干燥的 目 增大 ， 收缩应力显著降低； 残余应力得到有效抑制 。 （ ２ ） 处理材 的 。 ． ２木材 高温过热蒸汽干燥过程 中的传 热特征 的热 稳 定性 随 处 理温 度 的升 高 而 提 高 ； 相 同温 度 条 件 下 ， 相 对 ２ 湿度较低 时处理材热稳定性较好 。（ ３ ） 木材 的吸湿性可降低， 木材 中的水分 由自由水和 结合 水组成 ， 自由水存在于细 处理后木材平衡含水 率降低 １ ％一 ２ ％， 并且吸湿滞后现象更 为 胞腔和细胞间隙组成的大毛细管系统中，与液态 水的性质接
ａ １ ． Ｃｏ ｌ ｌ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｙ ｐ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｈ ｉ ｔ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ
ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｌ ｙ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｃ ｇ ｌ ｙ ｃ ｏ ｌ ｉ ｅ ａ ｃ ｉ ｄ［ Ｊ 】 ． Ｉ Ｆ ＭＢ Ｅ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ，
１高温过热蒸汽干燥对木材化学、 物理性 能的影响
１ ． １高温过热蒸汽干燥对木材化 学组成及结 晶特征的影响
（ １ ） 在 高温 条件下 ， 木材组分会发生热降解 反应 、 缩聚反应
炸和失火危险： （ ６ ） 干燥产 品尺寸稳 定性好 ， 防潮耐候性优 良。 过热蒸汽干燥缺 点： 过热蒸汽干燥设备对耐热 、 耐腐蚀性 、
等的化学反应 。三大 组分 的降解速率表现为 ： 半纤维素＞ 纤维 气密性的要求较 高， 且装 、 卸料装置结构复杂 ， 高温作业 时管 索＞ 木素 。半纤维素剧烈降解的温度范围为 ２ ２ ５～ ３ ２ ５ ℃， 纤 道易失效破裂 。设 备筹建和维修 费用高 。
维素为 ３ ２ ５～ ３ ７ ５ ℃； 木 质 素 发 生 降 解 反 应 的温 度 范 围为 ２ ５ ０ ２木材高温过热蒸汽干燥过程 中传热传质特征 的探 究
方式 传 给 湿 材 ， 提 高木 材 表 面及 内部 水 分 子 的动理后木材 的相对 结晶度受温度 的影响非常显著 ， 质的载体 。它作为干燥介质掠过木材表面 ，将热量 以对流 的
１ ． ２高温过热蒸汽干燥对木材物理及力学性能的影响
分与木材 的结合力 ，使水分气化为蒸汽进入周围的过热蒸汽
实验研究【 Ｊ 】 ． 眼科 研 究， ２ ０ ０ ８ ， ２ ６ （ ６ ） ： ４ ０ ９ － ４ １ ２ ．
的实验研究【 Ｊ 】 ． 中华 眼科杂志， ２ ０ ０ ４ ， ４ ０ （ ８ ） ： ５ １ ７ － ５ ２ １ ．
［ ５ 】 闰 涛， 张 明 昌． 组 织工 程 角 膜 支 架 材 料 再 生 丝 素膜 的 生 物 ［ ９ 】 Ｇｒ ａ ｆ Ｊ Ｏ， Ｇｌ ｅ Ｒ Ｃ ， Ｒ ｏ ｂ ｅ ｙ Ｆ Ａ， ｅ ｔ ａ １ ． Ａ ｐ ｅ ｎ ｔ ａ ｐ ｅ ｐ ｔ ｉ ｄ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ 相容 性 【 Ｊ 】 ． 国 际 眼科 杂 志， ２ ０ ０ ８ ， ８ （ ８ ） ： １ ５ ５ ７ － ｌ ５ ５ ９ ．
木材 高温过热蒸汽干燥 的传热传质特征
口 邱 展 何 正斌
１ ０ ０ ０ ８ ３ ）
（ 北京林业大学
北京
摘
要： 介绍高温过热蒸汽干燥的特点、 发展过程及其对木材物理化学性质 的影响 ， 高 温过 热蒸汽干燥法 的优缺
点。 着重探 究木材在高温热蒸汽过程中热一质迁移特征 ， 分析得 出在 “ 逆转点”以上， 提高过热蒸汽 温度 ， 增大过