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          木材利用微波干燥的可行性分析

          發布時間:2017-03-12 20:12:57       點擊次數:1198

          微波干燥原理

              微波干燥是一種新型的干燥方式。干燥時,微波能直接作用于介質分子轉換成熱能,由于微波具有穿透性能使介質內外同時加熱,不需要熱傳導,所以加熱速度非常快,對含水量在30%以下的有機分子物料,干燥速度可縮短數百倍。同時不管物體任何形狀,由于物體的介質內外同時加熱,物料的內外溫差小,加熱均勻,不會產生常規加熱中出現外焦內生的狀況,使干燥質量大大提高。

          微波木材干燥描述:

              在常規工藝下,木材干燥總是按如下方式進行,表面水分被蒸發,形成內部和表面之間的含水量梯度,依照這一梯度,內部的水分向表面擴散,然后再從表面被蒸發,返復循環,以達到木材的干燥。

              從根本上來說,微波干燥是基于在微波電磁場中性水分子相互之間劇烈地摩擦,這種分子之間的摩擦產生的熱量使木材中的水分升溫和蒸發,與對流加熱、傳導和紅外輻射加熱相比,微波加熱的特點是具有強烈的滲透性。木材進入微波電磁場,電磁場就立即滲透進木材的深處(對薄木板說即能穿透)使木材的表層和內部同時迅速地得到加熱。由于這一獨有得特性,微波干燥木材就有兩個作用過程。一個是常規干燥木材一樣的作用過程;另一個作用過程,也是獨有的優點,就是借助于微波能的滲透作用,使木材內部的水分迅速地受熱汽化,形成向外擴散的強大"壓勢",使內部的水分快地擴散到表面上來。

          實際證明:在微波干燥中,木材內部水分向外擴散的速度遠大于表面水分蒸發的速度。因此那種在自然干燥和熱空氣干燥木材中所出的表面硬化,及其影響水分向外擴散的現象根本就不存在。由于微波干燥木材具有這樣雙重的驅水作用過程,又無表面硬化等缺陷,所以干燥速度快。相比之下,常規干燥需要25天以至一個月,而微波干燥只需要十幾分鐘到幾十分鐘。由于微波干燥原理的特殊,其干燥結果也是與眾不同的。這就是:無論木材沿橫截面的濕度是完全一致,還是具有一定梯度,微波干燥的結果都是呈現為接近木材表面的濕度大,而中心小。這在實際應用中也是有利的。1)速度快:微波干燥由于它獨特的優點,故干燥速度快。經客戶選用我司設備干燥木材的實際情況來看,結果表明:當微波功率為60千瓦左右,在不造成干燥缺陷的條件下,從8毫米厚的薄木板到50毫米厚方料,來料水分由35~40%烘干至20%左右,其干燥時間只需10分鐘至26分鐘。若增大微波功率,必須采取相應的合理工藝。否則,其干燥速度雖然隨之加快,但由于木材內部溫度急劇上升,水分汽化,氣壓劇增,超過木材纖維允許的程度,造成開裂。所以微波烘干木材,其輸出功率密度的增加是有限制的。

          2)效率高:我們利用"提水率"這一指標來考核干燥效率的。所謂"提水率"是被定義為1千瓦的微波功率在1小時內,使被干燥物失水的公斤數,單位為公斤/千瓦小時(kg/kwh)。提水率高,說明設備的效率高。

          我們對4類樹種的成材,在其規格基本相同的條件下進行考核實驗。結果表明:各類樹種木材的提水率都在1kg/kwh左右或略為超過。同一種木材在其厚度規格不同的情況下,其提水率也都大約等于1kg/kwh 。同一種木材沿纖維方向的長度不同,則干燥效果具有明顯的差別,我們用纖維結構比較緊密的柞木進行試驗比較,長度短提水率高,反之則提水率低。眾所周知,被加熱的木材,隨著逐漸冷卻過程的進行,其內的水分是要進一步蒸發的。所以適當的烘后冷卻,能提高干燥效果。 

               3)質量好:木材在常規干燥過程中變的形、開裂,是由于木材失水后纖維收縮不均勻產生的。在自然干燥中,一方面由于木材表面的蒸發速度遠大于內部水分的擴散度,形成了表面干內濕的狀況,表層的干燥使纖維收縮,產生表里之間的應力。一方面,木材沿纖維方向的兩端纖維毛細孔遠大于其它部位,故纖維的收縮大大超過其余的部分,所以實際上木材兩端在自然干燥中幾乎沒有不開裂和變形的,一般裂縫的長度在10~30公分不等,嚴重的一塊板裂或幾塊碎板。同時木材推放在曬場上,經長時間風吹日曬雨淋的反復侵蝕變質,引起許多木材霉爛,這種變形、開裂、霉爛變質都嚴重影響了木材的質量并造成了大量的報廢。 

              在微波干燥過程中,情況就完全不同了,由于微波干燥具有強烈的滲透性和選擇性等優點,在干燥過程中,木板表里之間、兩端和中間纖維的收縮基本上比較一致,所以開裂和變形小。經實際考察,一致認為微波干燥的木材質量較自然干燥的好。 

                應當再次提出的是:當微波功率密度過大,木材內部汽化"壓勢"超過木材纖維所允許的限度,也會出現木材內部炸裂的現象。這就是微波干燥木材仍需要一定作用時間的原理所在。 a)節約木材:木材是國家一類物資,節約木材不但具有經濟效益,而且可以減少森林采伐,有重大的環境效益。在自然干燥中,由于變形、開裂、霉爛變質造成的木材報廢相當嚴重,實踐證明,采用微波干燥,木材的利用率至少可提高5% , 加快了木材使用的周期:由于木材自然干燥需要長達一年甚至數年的時間,為了維持生產的正常進行必須儲存大量的木材以做周轉,不僅占用很大的場地而且還要經常翻曬。采用微波干燥后,濕木材及時得到干燥,上述現象均可得到適當的改善。 b) 殺死木蛀蟲:木蛀蟲大多蟲卵棲隱在木材中,變成成蟲后就會破壞家具的外觀和使用價值,木材在微波過程中,其內部的蟲卵、幼蟲也同時被殺死。據試驗,在2450MHz的微波能量作用下,若木材的溫度在70~80度,只需3分鐘就能全部殺死蟲卵和幼蟲。

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