Nonisothermal moisture movement in wood

In order to analyze the effect of temperature gradient on moisture movement during highly intensive drying, such as microwave-vacuum drying, the profile of the temperature and moisture content in sealed wood whose opposite faces were subjected to temperature gradient for a short time was measured. The ratio of the moisture content (MC) gradient to the temperature gradient (dM/dT) was calculated and the factors influencing moisture movement under nonisothermal conditions were discussed. The results indicate that moisture moved in wood from the warm surface to the cold one even if opposite faces of the sealed wood assembly were exposed continuously to different but constant temperatures for a short period. The moisture content on the cold surface was higher than that on the warm surface. The moisture content gradient opposite to the temperature gradient was established, and the dM/dT was below 0.9%/°C. The temperature in the sample and the distance from the hot surface of the sample was strongly linearly correlated. With an increase in temperature, initial moisture content and experimental time, the dM/dT was significantly increased. __________ Translated from Journal of Beijing Forestry University, 2005, 27(2): 96–100 [译自: 北京林业大学学报, 2005, 27(2): 96–100]     

木材干燥机理和应用的研究

通过对木材干燥机理和应用的研究，提高木材的干燥速度并选择合理的干燥方法，从而实施科学的木材干燥作业。     

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0.106 1 W ·m^-1K^-1(标准差0.010 8)符合实际要求,且与理论计算值(0.110 9,0.125 2W ·m^-1K^-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126.942 1,99.008 3); 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164.297 5); 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。     

小试件预测板材在干燥过程中的含水率——非稳态水分扩散规律的应用

利用木材中的非稳态扩散原理及其近似计算公式预测板材的含水率,方法是先测出该种板材的小试件在干燥过程中的含水率,计算出平均扩散系数,再利用该扩散系数计算出板材在干燥过程中各个相应时间内的含水率     

木材干燥过程含水率和温度变化的数学模型研究

木材干燥过程存在着热质互换和能量的转移,这为从热力学的角度研究木材干燥过程提供了前提条件,因此提出利用热力学原理分析木材干燥过程含水率和温度变化规律的数学模型.首先建立描述含水率和温度变化的高阶非线性偏微分方程组,然后采用有限元分析原理将方程组离散化,再经过一系列数学运算得到方程的收敛解,具体方法为牛顿迭代法,最后通过对木材含水率和温度变化情况仿真结果的分析,验证该方法的可行性及数学模型的准确性.     

刨花板常规热压传热研究

采用常规热压法对刨花板板坯进行热压,探讨热压时中心层温度变化规律与板坯含水率、板厚、板材密度及热压温度等的关系.结果表明:在快速升温段,升温速度随板厚的增加而明显减小,随热压温度的提高而加快;在慢速升温段,升温速度随板厚的增大而显著加快,随热压温度的升高而明显加速,升温速度受目标密度和板坯含水率影响很小;板坯内水分蒸发所需时间随板厚、板坯含水率、热压温度、板材密度的增长而增加;板坯内水分蒸发温度随板材密度的增加而升高,随板厚的减少而升高,热压温度和板坯含水率对其几乎没有影响;加入胶粘剂会使快速升温段的升温速度有所加快,而使恒温段的水分蒸发温度有所降低.     

55mm厚红桉板材气干特性的研究

对55mm厚红桉板材气干特性与规律的研究结果表明,当红桉板材的含水率在30%以上时,在广州的2、3、4月份进行气干比较合适,在其它月份则应采取适当保护措施,以防止产生干燥缺陷;板材气干到含水率25%时即进行窑干,具有较好的经济效益;板材窑干前应进行调湿处理,以降低含水率梯度,从而有效避免表裂的发生.     

华北落叶松种子贮藏试验浅析

在三种库房里对五种不同含水率、两种包装的华北落叶松种子进行了60个月的贮藏试验。结果认为,含水率5．19／5～8．0％的落叶松种子可以在三种库房密封贮藏39个月。种子贮藏的最佳含水率为6．6％～8．0%,最佳的库房是冷库(0C～5C)。磨口瓶与布袋在冷库贮藏效果差异不明显;地下库不能用布袋贮藏;在普通常温库中磨口瓶比布袋能多贮藏12个～18个月。     

不同含水率条件下竹材热处理内部温度变化规律

利用T型热电偶测量不同含水率条件下竹材热处理时内部温度变化规律,与计算值进行对比,结果表明:置于热空气中的竹片,随着含水率增加,芯层、表层温度达到热空气温度所用时间逐渐增加,但表层温度变化受含水率影响较芯层小;置于热压机中的竹片,随着含水率增加,芯层温度变化规律受含水率影响不明显;置于热空气、热压机中的竹片,内部温度变化规律测试值与计算值有良好的吻合性。     

稻草覆盖对果园土壤温度与含水量的影响

在洮南市北部半山区的果树试验场,按果树树冠垂直投影筑树盘,对树盘进行稻草覆盖处理,研究其对土壤温度与含水量的影响。结果表明：覆草处理能够有效地提高土壤含水量,年平均含水量比清耕地高出16．0％;经覆草处理的土壤,生长前期土温上升缓慢,后期土温下降缓慢,越冬前,土温高于清耕地2．00℃,可减少低温对根系的危害。     

温度及水分状态对美国红松弯曲弹性模量的影响

应用温度控制系统,对美国红松小试样规格材进行测试,检验木材温度及水分状态对木材弯曲弹性模量的影响.结果表明:温度对木材的抗弯性能具有显著影响,随着温度的升高,木材的抗弯性能逐渐减弱;相同承载条件下,含水率越高,冻结木材的抗弯曲性能越强.对于纤维饱和材,冰点以下其弹性模量随着温度的降低而迅速增加,在冰点以上则增加缓慢;对于非纤维饱和材,其弹性模量受温度影响变化幅度在冰点两侧区别不明显.冻结木材弹性模量相对于常温(20℃)情况下(相对弹性模量)受温度和含水率变化的影响十分显著,而非冻结木材的相对弹性模量对温度变化均表现不敏感.通过建立的相对弹性模量-温度试验模型,能较好地预测不同温度及含水率下的木材弯曲弹性模量相对于常温的变化幅度.该研究为不同温度条件下尤其是低温时的木材弹性模量测量结果修正提供了试验依据.     

竹材含水率和炭化温度对竹醋液得率和竹炭质量的影响

本文以自制连续式炭化炉就竹原料含水率和炭化温度对竹醋液得率和质量及竹炭质量的影响作了试验研究,结果表明,较高的含水率(约40%)和较高的炭化温度(约450℃),均有利于提高竹醋液的得率,其中,含水率对竹醋液得率的影响达显著水平,但总酸含量、溶解焦油含量、沉淀焦油含量则相反,呈降低趋势,其中,后者呈极显著差异;试验结果同时表明,较高的炭化温度使竹炭挥发分含量降低而固定碳和碘吸附值含量提高,其中对固定碳含量影响达到显著水平。     

Effects of artificial environmental conditions on anatomical and physiological ripening of Pinus sylvestris L. seeds

To determine suitable conditions for artificial ripening of Scots pine seeds, cones collected on seven occasions between August 6 and November 26, 1990, in northern Sweden, were subjected to artificial ripening at different temperatures (+5°–+15°C) and cone moisture contents for 3–9 weeks. Complete physiological ripening and improved seed vigour were attained after artificial ripening if collection occurred no earlier than the beginning of September. The highest germination percentage after artificial ripening, ca 90%, was achieved for seeds collected after the anatomical ripening in nature had ceased and was at least as high as for seeds ripened in nature. Temperature did not influence ripening, whereas a low cone moisture content impaired ripening of those seeds collected earliest. The germination percentage was not influenced by 2–6 months of cone storage subsequent to artificial ripening, but seed vigour was impaired. Anatomical ripening during artificial ripening was very limited.     

不同贮藏条件下白术种子蛋白质含量的研究

将不同含水量的白术种子放在不同温度条件下贮藏1a，测定种子内蛋白质含量。结果表明：较低含水量的种子在较低温度下贮藏，白术种子的蛋白质含量较高。随着贮藏温度和种子含水量的增加，种子中蛋白质含量表现出下降的趋势。而且含水量对种子中蛋白质含量的影响较温度更为明显。     

毛竹的含水率

研究毛竹的立竹含水率和平衡含水率与取件高度和竹龄的关系,结果表明,离地高度和竹龄对毛竹立竹含水率影响很大,从基部到梢部含水率逐渐减小,随着竹龄增大,含水率减小。未干燥毛竹的平衡含水率与100℃±2℃至绝干的毛竹平衡含水率之差约3％。     

西南桦花粉低温贮藏试验初报

从花粉干燥、真空和低温等方面对西南桦花粉贮藏进行了初步研究,结果表明:西南桦花粉属干燥敏感型花粉,干燥易使其失活,其含水量约为20%,用硅胶稍微干燥至含水量约18%后即可用于低温贮藏;西南桦新鲜花粉在室温下仅可存活4 d,干燥花粉和新鲜花粉在3℃下贮藏约1个月即失去活力,而在-10℃和-20℃条件下应用干燥花粉真空贮藏,83 d后花粉萌发率仍在20%以上,是西南桦花粉贮藏的最佳方案;在-10℃和-20℃下贮藏的花粉在室温(18~30℃)下解冻0.5 h即可检测其萌发率。     

竹材热压干燥过程中的水分迁移特性研究

研究了竹材热压干燥过程中的水分迁移特性.结果表明:在整个干燥过程中,前期含水率降低较快,后期含水率降低较慢.竹材平均干燥速度与次表层竹材的干燥速度相近;在含水率较高的干燥初期,水分迁移的阻力在竹材表面,水分迁移主要靠毛细管张力作用;在含水率较低的干燥后期,水分迁移的阻力在竹材内部,水分迁移主要以扩散方式进行,干燥速度取决于木材内部水分移动的速度.竹材热压干燥过程中的水分移动,主要受温度梯度和含水率梯度的共同作用.     

干燥过程中木材内部含水率检测的X射线扫描方法

以红橡和黑胡桃木材为研究对象,采用X射线扫描方法测量常规热风干燥过程中木材厚度方向含水率分布和平均含水率的可行性。结果表明： 采用X射线扫描无损检测方法可以实现干燥过程中同一木材试件含水率分布和平均含水率的动态检测; 与称重法含水率测量值相比,在8%～68%的较宽含水率范围内,不论是在高含水率阶段还是在低含水率阶段,采用X射线扫描法测量木材含水率时,都具有较高的测量精度,测量值偏差最大不超过3%; 在热风干燥过程中,所有试件含水率的称重法测定值与X射线扫描法测定值之间相关系数的平方都在0.97以上; X射线扫描方法具有扫描速度快、设备费用较低、测量精度高的特点,为木材含水率的动态检测提供了一种很好的技术手段。     

银肯响沙湾表层含水量、持水量、容重的研究

本文在去年对库布齐沙漠银肯响沙湾沙粒特征与风选程度关系论证的基础上,进一步对响沙湾表层沙粒的水分含量和容重进行了测定,并对测定结果作出了相应的分析：在沙丘背风坡含水量、持水量平均值小于迎风坡含水量、持水量;沙丘迎风坡的容重大于背风的容重符合沙丘一般规律;沙样的轻矿物含量比我国其它沙漠轻矿物平均值多1．76％,而重矿物少1．76％。     

武夷山甜槠天然林生态系统不同深度土壤CO_2浓度

选择福建武夷山天然甜槠林作为研究对象,对不同深度土壤CO2浓度、土壤温度、土壤含水量同步进行日动态观测。结果表明：0～60cm深度土壤CO2浓度随深度的增加而升高,60cm深度以下土壤CO2浓度有所降低;不同深度土壤CO2浓度的日变化均呈现单峰型;不同深度土壤温度变化幅度较小,各层日变化模式相似;不同深度土壤含水量变化很小,且日变化模式无明显规律性;指数拟合分析显示,10、20、60、80cm土壤CO2浓度与温度具有极显著相关性,5、10、40cm土壤CO2浓度与含水量的相关性显著。