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...     

利用低场核磁共振技术研究木材微波干燥过程中的水分状态与迁移

本文以榆木(Elm)为试材,利用低场核磁共振技术,通过分析试件在各含水率阶段的分层含水率和横向弛豫时间T2,研究经微波干燥木材中水分的状态和迁移规律.研究表明:初含水率为50％的试件存在3种状态水,分别是结合水和存在于不同位置的两种自由水.含水率干燥到纤维饱和点以上时,主要进行自由水移动和向结合水的转化过程,自由水的T2值减小,结合水的T2值增大,厚度方向存在内高外低的含水率梯度场;当含水率干燥到20％以下时,不存在自由水,结合水的T2值随着含水率的降低而减小,木材内水分分布相对均匀,随着微波功率的增加,出现内层含水率低于表层的情况.     

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。     

关于提高称重法木材含水率测算精度的探讨

该文以兴安落叶松为研究对象,探讨了试件锯解时因摩擦热造成的水分损失,试件在烘箱中烘干时间过长而产生的热分解,试件带热称重时重量传感器的温度效应等因素对采用称重法检测木材含水率的测量精度的影响;试验获得了相应的修正公式,对多片试件平均含水率的传统计算法进行了修正.研究表明:锯解时木材水分损失对称重法测量精度的影响程度随含水率升高而增大;过长时间在烘箱中的热分解,带热称重时重量传感器的温度效应等对称重法测量精度除极精确的研究外,可以忽略.     

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。     

木材含水率分级干燥及其节能分析

木材干燥是木材加工生产中不可缺少的一道重要工序,也是耗能最大的工序。现在能源短缺,燃料价格上涨,节省能源尤其重要。加强对木材干燥过程节能减排降耗的研究,寻求高效环保的节能技术是目前国内外学者广泛关注的课题之一。在分析木材干燥能耗的基础上,从3个方面探讨了木材含水率分级干燥的必要性:1)生材含水率不同导致每一块板材的干燥特性不同;2)与水分移动有关的木材性质（物理力学性质等）的差异;3)木材中各种状态水分的干燥能耗。进而对木材含水率分级干燥过程进行了分析,提出了木材含水率分级干燥的概念,并对分级干燥理论进行了分析。探究了含水率分级干燥对木材干燥质量、干燥效率和干燥过程节能减排的影响,采用含水率分级技术实现木材的精细干燥,可以达到缩短干燥周期,降低能耗,提高干燥质量的目的。最后,提出应根据干燥材的用途要求,在节能经济的基础上,制定合适的含水率分级标准的应用设想。     

人工林小径圆柱材干燥过程中木材内温度和含水率的变化规律

本文以日本柳杉和杉木小径圆柱材为研究对象,对常规干燥过程中木材内部的温度和含水率进行试验。结果表明:人工林日本柳杉和杉木小径圆柱材在干燥过程中木材内部温度形成了外高内低的整体性温度场,含水率在试件断面上形成了里高外低近抛物线分布。     

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

X射线扫描法和切片法测量干燥过程中杉木含水率分布的比较研究

以杉木Cunninghamia lanceolata人工林木材为研究对象,分别采用X射线扫描法和切片法研究了常规干燥过程中木材内含水率分布规律,以期检验X射线扫描法的测量精度,探讨采用X射线法动态检测干燥过程中木材内含水率分布的可行性。结果表明:在各个干燥阶段,X射线扫描法测得的厚度方向各层含水率测量值与用切片法得到的含水率测量值之间无显著差异（P＞0.05）,且两者之间相关的决定系数在0.90以上;在整个干燥阶段,切片法测量的每层含水率值大多低于利用X射线扫描法的测量值,在含水率较高阶段（55%,46%,34%）,两者之间的差值大于含水率较低阶段（26%,20%,12%,8%）。由此可见,采用X射线扫描法测量干燥过程中木材内含水率分布是切实可行的。图1表1参13     

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.      

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。     

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。     

阔叶材新干燥法研究——栲树(Castanopsis fargesii)干燥

本文从原料的制备、工艺试验以及质量分析,研究栲树的热板干燥。研究结果表明,尽管木材的含水率和干燥工艺参数不同,板材都能在1～4h内干燥到终含水率为6％左右。年轮角度影响干燥期间的蜂窝裂;热板压力与厚度收缩变化关系显著,板材初含水率高也会增加干燥时的厚度收缩;温度和压力对干燥速度有较大的影响;干燥终了存在微小的皱缩,但不会导致板材的降级。综合考虑,适宜的栲树热板干燥工艺为:温度160℃,压力7MPa。     

枫香木材干燥基准的测定与研究

在分析了枫香木材材性的基础上对枫香木材进行生产性窑干试验。试验表明:采用合理的干燥基准,3.3cm厚的锯材从含水率100％干燥到10％以下只需121h,试验干燥的锯材质量超过国家二级标准。文章最后分析了枫香木材干燥时开裂的机理及规律,并提出了相应的工艺措施。     

含水率对微波干燥过程中木材内蒸汽压力与温度的影响

以马尾松为试验对象,研究了微波干燥过程中,初含水率对木材内部温度、水蒸气压力的影响,旨在为微波干燥过程中木材干燥质量的控制提供依据。研究结果表明:在微波辐射功率相同的条件下,不同初含水率的木材内部蒸汽达到最大值的时间很接近,并且木材初含水率越高,木材内部蒸汽压力上升越快,压力峰值越大,最大压力值保持的时间越短,蒸汽压力下降的越迅速。木材在微波加热过程中,木材温度达到恒温段之前,压力上升比较缓慢,达到恒温段之后,压力迅速上升,很快达到最大压力值。木材初含水率高,压力峰值大,其相应的温度也高。     

干燥过程中树盘含水率的在线检测

为实现干燥过程中树盘含水率的在线精准检测,分析了环境温度对电阻应变式称质量装置测量精度的影响规律,获得了利用环境温度和电测质量计算精准质量的二元回归方程,并用其将树盘的电测质量校正为精准质量。用树盘绝干质量、干燥过程中在线测算的精准质量计算含水率实际值,对HYD-B型含水率仪进行了实验校正。探讨了纤维饱和点之下探针深度、间距、位置及材温补偿和介质温度补偿对含水率仪测量精度的影响规律,确定适宜的探针深度和间距,得到了适宜探针深度、间距下含水率测值的修正公式。结果显示:称质量装置测量精度的二元回归校正方程的相关系数达0.99;纤维饱和点以下,探针插入木材深度距离上表面为木材厚度的1/2~2/3、间距30 mm时,含水率仪检测精度高;材温补偿和介质温度补偿对检测精度影响不大,可用方便的介质温度补偿代替材温补偿。     

小径桉木半剖材气干过程的对流传质模型

在室内环境下,即温度=(20±5)℃、相对湿度=(40±10)%,通过合理堆垛将小径桉木半剖材(木材半径=(60±10)mm,长度=(300±50)mm)由生材气干至木材绝对含水率为30%。在气干干燥前测定半剖材的半径、长度,从而计算出水分蒸发面积,在干燥过程中每相隔24 h记录气干环境的温、湿度条件及半剖材的质量。通过一系列对流传质公式及建模软件的辅助,建立出小径桉木半剖材气干过程对流传质理论模型,与实验结果进行拟合、验证,并修改理论模型。在实际生产过程中以此理论模型为依据,在保证干燥质量的前提下降低木材的干燥能耗,节约企业的时间成本,提高企业的经济效益。结果表明:试件表面对流传质系数与试件含水率呈正相关关系,试件平均含水率的降低速率在气干初始阶段较大,但随着时间的推移而有逐步减缓的趋势。     

冻融循环条件下格栅加筋粘土结构内摩擦角变化规律研究

以沈阳市北二环加筋土工程为背景,对加筋粘土选用不同的填料压实度、初始含水率和加筋间距,安排二次正交旋转组合设计试验,得出多次冻融循环条件下不同加筋粘土试件内摩擦角的变化值.通过分析试验数据和数学计算,得出试件内摩擦角的变化值及试件填料压实度、初始含水率和加筋间距的回归方程,并对方程和各影响因素进行显著性检验.利用所得方程计算其他试验条件下的内摩擦角变化值.结果表明:计算值和试验值较为吻合,所得方程可用于格栅加筋土结构多次冻融循环后土体内摩擦角变化值的初步计算.根据回归方程分析各因素对加筋粘土试件内摩擦角变化值的影响规律,为工程实践提供理论参考.     

木材干燥全自动控制系统的研制

为了提高干燥质量 ,降低能耗 ,使得干燥过程更加准确可靠 ,在木材干燥的工艺环节中引进智能化的计算机技术已势在必行 .该文介绍了北京林业大学工学院研究开发的新一代木材干燥全自动控制系统 .该系统将计算机自动控制技术应用于木材干燥过程的检测与控制之中 ,实现了干燥参数的在线测量和调节 ,重点解决了木材含水率检测的准确性问题 ,在用含水率梯度控制木材干燥过程的技术上做了尝试 ,开发了智能化的控制系统软件 .     

木材干燥应力数学模型

用切片法对木荷的干燥应力进行测试。用回归分析和聚类分析建立了干燥应力的数学模型。通过分析得出;木材弹性模量在干燥过程中不是常数,随含水率下降而增加;木材弹性应力和残余应力在厚度方向上的分布分别近似为四次多项式和二次多项式。应力的极值点发生在木材的表层和中心层,含水率应力与含水率之间近似为线性或二次多项式关系;木材干燥应力变化过程可分类三个阶段。