有限差分法逆求木材导热系数

【目的】提出一种基于有限差分法逆求木材导热系数的方法，以期弥补传统测量法设备复杂、价格高昂的不足，为后续建立导热系数的回归方程提供可靠数据。【方法】运用一维热传导控制方程描述木材升温过程中内部温度变化。以兴安落叶松弦切锯材为对象，通过试验获得锯材沿厚度方向的温度数据(温度检测：使用NEC Remote Scanner Jr． DC3100多点信号巡检仪通过埋入锯材的 T形热电偶获得)，采用有限差分逆求法，合理化边界条件后编程求解其在不同含水率、不同温度下的径向导热系数(其中，控制方程离散后的导热系数差分矩阵采用追赶法求解，所有差分方程均在 Matlab2010b软件编程并运行)，探讨并分析其随含水率、温度的变化规律。【结果】1)兴安落叶松锯材径向导热系数计算值沿厚度方向存在一定波动性，但其平均值0.1061 W·m －1 K －1(标准差0.0108)符合实际要求，且与理论计算值(0.1109，0.1252W·m －1 K －1)较为接近；2)含水率、温度对导热系数影响显著，且前者影响高于后者(含水率与温度的 F－检验分别为126.9421，99.0083)；含水率、温度共同作用对导热系数亦存在显著影响(交互作用的 F －检验为164.2975)；导热系数随含水率的升高而增大，随温度的升高亦增大；3)木材材性与内部含水率分布对导热系数的影响较大。【结论】通过试验获得木材内部可靠的温度分布与变化数据后，运用有限差分逆求法可快速、准确获得内部与测温点相对应位置的导热系数，尽管计算值存在一定波动性，但其平均值与理论计算值相吻合，说明运用该方法测算木材导热系数是可行的。相比传统导热系数测量方法，该方法最大优势在于经济且不受试样尺寸限制；同时，可以测算试样内部任意层位置导热系数。今后为提高测算精度，木材内部由于水分迁移产生的热量变化与材性差异应考虑使用该方法；同时，为推广此方法，将程序可视化亦是今后研究的方向。     

树盘干燥研究综述

树盘即原木的横截圆盘,其自身独特的性质使其越来越受到关注,但制约该种技术推广的关键是树盘的高品质干燥。简述树盘干燥的发展历程,分别从干燥方法 （气干、常规对流干燥、高频真空干燥、高频对流干燥）、预处理（物理及化学方法）方面进行探讨,并总结出主要研究成果。在归纳国内外对树盘干燥研究历史、现状的基础上,对树盘干燥研究今后的发展趋势提出了看法与建议。     

白桦树盘生长特性对干燥开裂的影响

以白桦树盘为对象,研究分别采用恒温40、60℃,相对湿度渐降的干燥工艺干燥时,树盘干燥开裂的特点(产生时期、部位、形貌),进而研究树盘几何生长特性(偏心率、圆度、横截面积)对干燥开裂的影响.结果表明:树木不同部位、不同径级、不同圆度的树盘,在相同干燥工艺下开裂初期差异很大.开裂初期均值,在40℃干燥工艺下对应树盘含水率43.9％,60℃干燥工艺下对应树盘含水率45.6％,温度高时平均开裂期超前;最初开裂产生位置大多为心边材交界处,60℃工艺时有向内扩张趋势,并伴有心裂产生;60℃干燥工艺下无论开裂总长度还是平均开裂宽度都要较40℃工艺时的开裂值大,但差异不显著;60℃工艺时的Ⅴ-裂数量明显高于40℃时;圆度与横截面积是影响开裂总长度、开裂平均宽度的主要影响因素,而Ⅴ-裂主要受后者影响.横截面积越大、形状越不规则,树盘越易产生干燥开裂,揭示树盘按几何生长特征分选干燥的必要性.     

我国栓皮栎和麻栎木材的主要化学组成分析

选取不同树干高度的栓皮栎和麻栎木材,分别测定树皮、边材和心材的苯醇抽出物、综纤维素(α-纤纤维素和半纤维素)、木质素(酸不溶和酸溶木质素)、灰分、pH值和缓冲容量,为软木及栎木人造板的生产加工利用提供科学依据。栓皮栎软木生产工艺应关注树皮苯醇抽出物含量、灰分、pH值及缓冲容量;用于人造板加工,则需考虑树种及心边材纤维素、木质素和pH值。     

高频加热对落叶松含髓心方材水分迁移的影响

以横截面120 mm落叶松含髓心方材为研究对象,检测并对比分析了高频-对流干燥与常规对流干燥过程中,试材含水率及其沿厚度方向分布的变化,探讨了高频-对流干燥过程中高频复合加热对木材内部水分迁移的影响。结果表明:1干燥过程中在对流加热的同时实施高频加热,干燥速率由单独对流干燥过程中的0.153%/h提高到0.398%/h。2高频加热对水分迁移的促进作用效果,木材纤维饱和点之上随着含水率的降低而增大,纤维饱和点时最强;纤维饱和点之下随着含水率的降低而减弱。3高频加热对含水率分布均匀性的作用效果显著,但随着干燥的进行作用效果减弱。     

纤维素自愈合水凝胶研究进展

水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料,通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点,广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料,其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威胁;同时水凝胶长时间使用后,在机械外力作用下易产生破坏,从而会对其结构完整性和性能产生影响。具有自我修复能力的水凝胶破损后利用超分子相互作用或可逆共价作用可以恢复到与起始状态几乎相同的机械性能,对延长水凝胶使用寿命具有重要意义。纤维素是一种天然有机聚合物,主要来源于自然界中的树木等天然材料,具有无毒、无害、生物相容性好等优点,符合绿色环保理念,应用前景广阔。纤维素链上丰富的含氧基团可与水分子形成氢键网络,有利于制备具自愈能力的水凝胶。对纤维素进行化学改性得到纤维素衍生物,如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等,可以扩大其在水凝胶领域的应用。本研究综述以纤维素以及纤维素衍生物为原料的一类自愈合水凝胶,总结传统自愈合水凝胶存在的缺点并提出相关改性策略。纤维素因自身晶体结构以及内部超分子相互作用导致其在水中难以溶解,故一般采用分散体系或溶解体系进行纤维素水凝胶的制备,通过调控水凝胶...     

温度及含水率对落叶松和白桦动态黏弹性的定量分析

利用动态热机械分析仪检测了落叶松和白桦试材在不同含水率下的玻璃化转变温度(tg),研究了二者的关系及不同初含水率下储能模量随温度变化的规律。结果表明:落叶松和白桦试材玻璃化转变温度均随含水率升高而线性降低,表征二者关系的两个线性方程之决定系数分别高达0.996 46与0.979 86;含水率每增大1%所引起的玻璃化转变温度的降低值,落叶松为6.71℃,大于白桦的6.64℃。落叶松和白桦的储能模量均随其温度、初含水率的升高而减小。落叶松的储能模量以约70 MPa/℃的平均幅度随温度的升高近似呈线性减小趋势。白桦储能模量在初含水率6%~13%时,约以146.9 MPa/℃的平均幅度随温度的升高呈近似线性减小趋势;初含水率在15%~22%,随温度的上升产生了较为明显的突变点,在100℃左右急剧减小。所得落叶松和桦木储能模量与温度及含水率关系的两个数学表达式的决定系数分别达到0.910 43和0.886 54。     

进口桃花心木与辐射松木材机械加工性能评价

参照LY/T 2054-2012《锯材机械加工性能评价方法》,并结合目前实际加工设备与技术水平,对进口桃花心木和辐射松木材分别进行刨削、车削、砂削、铣削、钻削和开榫等6项机械加工性能的评价。结果表明:桃花心木和辐射松木在刨削、车削、砂削、铣削和榫眼5项机械加工性能均为优等级,钻削加工质量等级分别为良和中等级;两者均是优良的实木木制品用材,桃花心木的机械加工性能优于辐射松木材。     

进口辐射松原木初加工利用现状与发展建议

辐射松是近几年我国进口量最大的木材树种之一,但整体加工利用水平与林业发达国家存在一定差距。在对辐射松进口集中加工区域与典型企业技术调研的基础上,总结目前国内辐射松木材加工利用现状,分析产业发展中存在的问题,并提出相应的发展建议。     

俄罗斯落叶松导热系数的影响因素1）

以俄罗斯落叶松为对象,采用稳态平板导热仪测量其在35、50、65及80℃时,绝干—71％含水率条件下的导热系数,进而探讨木材弦径向导热系数在各影响因素下的变化规律。结果表明：俄罗斯落叶松木材导热系数随含水率的降低而减小,随温度的升高而增大,径向导热系数变化范围在0．0376～0．1521 W· m－1· K－1,而弦向则在0．0488～01．121 W· m－1· K－1;径向导热系数大于弦向,二者比值在1．119～1．738;根据实验所得数据模拟得出温度和含水率对导热系数的二元回归方程,弦径向方程的计算值与实验值的相关系数分别为97．8％和99．2％。