微波真空干燥过程中木材内的水分迁移机理

该文以马尾松木材为研究对象，对微波真空干燥过程中木材内部的含水率分布进行了研究，首次阐述了微波真空干燥过程中木材内部的水分迁移机理.研究结果表明:在微波真空干燥过程中，木材内部的含水率分布比较均匀，在厚度方向没有明显的整体性含水率梯度，特别是在干燥的后期，木材内部的含水率分布更加均匀；当含水率在纤维饱和点(FSP)以上时，木材中的自由水和水蒸气在压力梯度的作用下以渗透流的形式在木材内部迁移；当含水率在FSP以下时，木材中的水分在压力梯度的作用下以水蒸气的形式向木材表面迁移；因热扩散、含水率梯度引起的水分迁移可以忽略不计.      

落叶松板材常规干燥过程的动态黏弹性特性

为了研究木材常规干燥过程黏弹性应变的发展模式与相对数量级,并为准确区分黏弹性应变与机械吸附应变提供理论依据,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,使用切片法测定沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势。基于高聚物与复合材料黏弹性理论,重点定性分析了木材干燥过程中干燥介质温度、蠕变恢复时间、干燥阶段等因子对木材厚度方向不同位置黏弹性应变特性的影响。结果表明:在环境平衡含水率保持在特定水平下,干燥介质温度水平与测定的拉伸弹性应变极值间具有一定正相关性;木材干燥过程中黏弹性应变的发展模式与弹性应变类似,经充分恢复后黏弹性应变的数值略大于弹性应变;木材表层、芯层在干燥过程中具有不同的黏弹性演化模式,干燥温度对木材表芯层黏弹性应变转换有一定影响,这种作用主要是由于不同温度条件下木材含水率梯度所导致的;根据试验测定的木材表层、芯层在3、6、24 h 3个应力释放时间内所达到的黏弹性应变极值,分别给出了干燥过程各阶段落叶松板材表层与芯层黏弹性应变恢复时间的推荐值。      

马尾松干燥特性研究

采用百度试验法,在(100±2)℃恒温干燥条件下对马尾松(Pinus massoniana Lamb)试件进行干燥试验,根据干燥过程中马尾松试件的初期开裂、内裂、截面收缩等干燥缺陷制定出马尾松木材的干燥基准。结果表明,马尾松试件的初期开裂等级为1等,内裂等级为1等,截面变形为2等,干燥速度等级为1等,综合特性等级为2等。马尾松的干燥初期温度为70℃,干燥初期干湿球温度差为4～7℃,干燥终期温度为90℃。厚度为25 mm的马尾松板材在强制循环干燥窑内干燥至含水率10%所需的时间为6.75(5)d(括号内为硬基准条件下的干燥时间)。马尾松木材的平均纵向收缩率为0.48%,平均径向收缩率为4.35%,平均弦向收缩率为5.97%。马尾松试件主要缺陷是截面变形,在实际生产过程中要尽量使用硬基准,干燥中、后期适时进行喷蒸处理。     

热处理材与常规窑干材的吸湿及流变特性差异

以北美赤杨木(Alnus japonica)板材为试验材料,长板材规格为20 mm(径向)×70 mm(弦向)×600 mm(轴向),分为常规干燥组(对照组,初含水率为约8%)、热处理组(180℃干燥6 h,初含水率为5%),每组在3根不同的长板材上各连续锯切出3块板材(每组各9块板材),分别将常规干燥组和热处理组的18块板材置于烘箱中重新干燥、烘至绝干;干燥结束后,常规干燥组和热处理组板材均按试验设计进行锯解,每组试件分为两类(自由湿胀试片、大试件),自由湿胀试片取自3块板材左端,每块板材取厚度为5 mm连续的试片5片(共15片试片),板材的剩余部分(尺寸为20 mm×70 mm×560 mm的部分)即为大试件;将常规干燥组和热处理组的自由湿胀试片沿木材径向分层(表层、次表层、芯层)并劈解为小试条,取各层小试条放入恒温恒湿箱进行吸湿处理;常规干燥组和热处理组的18块大试件放入相同条件的恒温恒湿箱进行吸湿,当各组大试件分别吸湿至5%、10%、15%时,各取3个试件,按试验设计锯解含水率试片、应力应变试片;参照有关国家标准,测定试件含水率、湿胀性、吸湿应力应变,分析热处理材与常规窑干材的...     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

高温热处理对马尾松木材机械加工性能的影响

以马尾松(Pinus massoniana Lamb.)素材(对照)及热处理材(处理温度分别为145、160、175℃)为研究对象,参照LY/T 2054—2012《锯材机械加工性能评价方法》对其机械加工性能进行评价,利用元素分析仪和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对其化学组成成分进行了定性分析,探索高温热处理对马尾松人工林木材机械加工性能的影响.结果表明,175℃以下热处理,对马尾松木材综合机械加工性能的影响不大;但对单项机械加工性能的影响各有不同,主要表现为:热处理后,马尾松木材的刨削、铣削性能得到提高,而砂削、钻削、车削、开榫性能则随着处理温度的升高表现出先降低后升高的规律.通过对热处理材化学组成成分的定性分析,发现在145～175℃的热处理过程中,木材组分中的羟基数量减少,半纤维素部分降解,结晶度增加,且木材中C元素质量分数呈增加趋势,而H、O元素质量分数呈降低趋势.高温热处理会在一定程度上改变马尾松木材的机械加工性能,影响到其后续加工利用.     

马尾松燃烧过程温度和含水率的变化规律

通过对马尾松木材燃烧过程中温度和含水率的测定,研究分析了纵向部位、横向部位以及燃烧方向等因子对其的影响.结果表明:纵向部位对温度变化率的影响最大,以靠近梢部最大;而对含水率变化率影响最大的是横向部位,以心材最大.为直观地看出燃烧过程中不同位置点的温度和含水率的变化趋势,描绘了温度场和含水率场的分布图.本研究可为揭示马尾松木材燃烧过程中的热质迁移规律提供依据,也为木材阻燃机理的研究提供新的思路.     

粗皮桉木材热处理位置对吸热量及升温速度的影响

对粗皮桉Eucalyptus pellita木材采用辐射加热的方式进行真空热处理, 研究处理温度及不同测试位置, 包括板厚、长度及宽度位置因素, 对木材板内单位质量吸热量(Q_m)及平均升温速度(V_Tmean)的影响, 用方差分析判定影响真空热处理过程的主要参数, 以最小显著差法(LSD)多重比较分析其影响程度。结果表明:影响Q_m及V_Tmean的主要因素为热处理温度及板材厚度, 端距、侧距的影响不大; 随热处理温度升高、板材厚度的增加, Q_m及V_Tmean增大, 当板材厚度差在20 mm以上时, Q_m及V_Tmean在0.05水平上差异显著, 采用真空热处理时需考虑由厚度造成的传热不均问题。若以吸热量衡量热处理效果, 在120~240℃的温度段处理, 可满足较广泛的热处理效果差异需求。     

间歇微波干燥过程中木材内含水率动态分布规律

为研究微波干燥过程中木材内部的含水率动态分布规律,以红橡和南方松木材为研究对象,采用无损检测的X射线扫描方法,揭示间歇微波干燥过程中木材内部含水率分布的动态变化规律。结果表明:微波干燥的绝大部分时间内,木材厚度方向存在着整体性内高外低的含水率梯度场;随着干燥过程的进行,木材内部水分更趋均匀,当木材平均含水率在10%以下时,木材内水分分布非常均匀;在整个微波干燥过程中,木材内部虽然发现了部分内层含水率低于外层的情况,但并未出现与常规干燥相反的含水率梯度。     

电场对杨木胶合效应之再探

在电场作用下, 通过聚醋酸乙烯乳液胶合杨木单板的正交试验, 探索了板坯垫板间电势差及单板含水率对胶合强度的影响。结果表明： 单板含水率和垫板间电势差及其交互作用对胶合强度都有极显著影响。在试验范围内达到理想胶合强度的垫板间电势差为３０ Ｖ, 单板含水率为７０ ％ ～９０ ％ 。图１ 表４ 参２     

厚木材微波干燥工艺的研究

通过厚木材微波干燥的对比实验,探索干燥工艺。测定并分析了2种微波腔内的场强分布情况和制热效率,同频率不同功率、不同间歇时间下,厚木材干燥过程的温度、干燥速率和含水率的变化规律,对"正热源"的形成和临界干燥温度的确定做了进一步的探讨。温控下的厚木材微波干燥不仅避免了"温度失控现象",而且干燥效率也较高。     

马尾松木材浮压干燥过程中的传质传热特性

该文阐述了在真空状态且浮压条件下马尾松的干燥过程特性,揭示了加热温度、木材含水率、真空度及真空度变化频率对木材表面水分蒸发强度的影响.实验证实,提高温度、真空度和加快真空度变化频率都有利于加快木材内水分的迁移.真空频率加快时,木材内的温度场变化也加快,干燥时间明显缩短.此外,当外界压力不变时,木材表面水分蒸发强度随含水率的提高而增强,纤维饱和点以下更有明显的区别.     

微波真空干燥过程中木材内部的温度分布

该文以马尾松木材为研究对象,对微波真空干燥过程中木材内部的温度分布进行了研究.结果表明:在一定的辐射功率（160 kW/m3）和厚度（60 mm）范围内,木材内的温度分布比较均匀,基本不呈现出整体性的温度梯度;在干燥的后期,木材内温度分布的局部不均匀性有加大的趋势;在微波真空干燥过程中,木材内部的温度差是由于微波场和湿木材本身不同部位介电特性的差异引起的,这种不均匀性以局部的形式存在于木材中.      

木材中非等温水分迁移的研究

为研究微波真空等高强度干燥过程中,温度梯度对木材中水分迁移的影响程度,该文通过试验测定了封闭马尾松木材试件在短期温度梯度作用下,木材内部温度场和含水率场的分布,含水率梯度与温度梯度比值的大小（dM/dT）及其影响因素. 试验结果表明:在短期温度梯度的作用下,木材内部的水分会从热端向冷端迁移,使冷端的木材含水率高于热端,形成方向相反的温度梯度场和含水率梯度场,且dM/dT在0.9%/℃以下;木材内温度、初始含水率和作用时间是影响dM/dT的重要因素;随着木材温度和初始含水率的增加,木材中的dM/dT越大;随着作用时间的延长,木材中的dM/dT增加.      

修枝、施肥处理影响福建柏木材材性研究

对修枝、施肥两种措施处理的福建柏木材物理力学性能进行测定与分析.结果表明:适当修枝处理对福建柏木材物理性质影响不显著,但修枝强度过大,其密度有所降低,而且其干缩率、湿涨性也略为增大.修枝强度对福建柏木材力学性能有一定影响,修枝强度越大,其力学强度越小;施肥对福建柏木材密度有较大影响,施肥处理能提高其密度,其中施磷肥效果最佳,其干缩率、体积干缩系数、差异干缩、湿涨性均高于未施肥对照值.氮肥、磷肥、钾肥配比施肥处理有利于提高福建柏木材的稳定性.施肥处理对福建柏木材力学性能有显著影响,影响规律为P300＞N100P200K50＞来施肥对照.     

粤东6种阔叶树木材密度及其影响因子研究

【目的】分析不同影响因子对木材密度的影响,为木材密度的良种选育和碳汇计量提供理论和数据支撑。【方法】在康禾自然保护区样地中,通过群落分析筛选出6个优势树种,测定其木材密度(包括生材密度和基本木材密度),通过多种统计软件分析不同树种、不同径阶和不同坡向对木材密度的影响,以及树木性状因子与木材密度的相关关系。【结果】木材密度在树种间的差异性极显著,生材密度、基本木材密度和含水率平均值最大的分别是米槠Castanopsis carlesii、红锥C.hystrix和米槠,其数值分别为1.10 g·cm~(-3)、0.53 g·cm~(-3)和122.84%。木材密度的径阶差异性分析结果显示,除了栲C.fargesii以外,其他树种的木材密度在径阶间变化并不显著。木材密度在坡向上的差异性分析结果表明,6个树种的木材密度在坡向间的差异均不显著。非参数相关分析结果表明,胸径、树高与生材密度的相关性强,而与基本木材密度的相关性弱。【结论】红锥含水率低,基本木材密度高,具备优质木材的条件。木材密度随着径阶的增加有上升的趋势,但在坡向上没有规律性变化。生材密度、基本木材密度与胸径、树高的关系并不一致,可能是因为生材密度受到含水率增加的影响。     

基于CFD木材干燥进出风参数优化及干燥过程模拟

为探究在改变引入进出风口流速配比等因素下的木材中心含水率的变化情况,使用DesignModeler及NX10.0建立木材干燥域的三维流场模型,并通过结合CFD及正交试验方法,对单个木材在给定的多组试验工况下进行模拟,得到了试验各因素下最佳水平的参数组合。结果表明,合理地配置进出风口流速及气流温湿度对降低木材中心含水率有明显影响,为强制进排风干燥过程中控制干燥进程,通过平衡进出风口流速来调整木材（中心）干燥速率提供了理论依据。     

人工林杉木树木含水率与密度分布规律

以人工林杉木原木为研究对象,研究其水分和密度在径向和高度方向分布,以及原木气干周期,运用切片法和X射线法测试水分和密度。结果显示,在径向上,边材含水率为184.41 %,是心材与含髓心含水率的2.65倍和2.58倍;边材与含髓心材的绝干密度均为0.375 g·cm^-3,与心材绝干密度0.361 g·cm^-3存在显著性差异。X射线测试生材和绝干材密度,计算生材含水率,与切片法测试结果接近。在高度上,随树木高度增加,心材含水率逐渐下降,边材含水率有增加趋势;从根部至梢端心材绝干密度变化很小,然而,边材绝干密度有逐渐增加的趋势。径级18 cm原木初含水率126.92 %气干至25 %,气干时间约42 d,表裂严重;但气干可作为原木预干的一种方式。     

腐朽对山杨木材吸水性和电阻的影响

以山杨木材试件为研究对象,研究在健康状态和腐朽状态下木材电阻和含水率的关系、木材腐朽前后绝干质量、含水率、电阻的变化及关系。结果表明,腐朽木材电阻受含水率的影响规律与健康木材相似,即随着含水率升高木材电阻下降;纤维饱和点以上相同含水率下,健康木材的电阻远远高于腐朽木材电阻,而木材腐朽后吸水性增强含水率升高使得电阻进一步降低,木材腐朽之后电阻明显减小;腐朽后木材电阻与健康木材电阻和增水率整体显著相关,木材减阻率与其失重率和增水率间具较强的二元线性关系。