水喷淋对防火林带枯落物含水率的影响

通过测定防火林带枯落物水喷淋前后含水率的变化,建立枯落物含水率与时间变化曲线模型,得出枯枝和枯叶的含水率与时间变化函数.结果表明,喷淋1 h后林内枯枝、枯叶含水率分别从喷淋前的17.6%、13.1%升至45.9%、59.2%,之后含水率随时间延长逐渐下降;喷淋后,林带内枯枝、枯叶由易燃和可燃状态转变为不燃和难燃状态,并分别维持26.4、23.9 h.1次有效的水喷淋能显著提高林带防火能力.     

水喷淋对防火林带土壤温湿度的影响

采用水喷淋方式,对防火林带喷淋1 h,连续测量喷淋前52 h至喷淋后70 h的土壤温度和湿度,对其进行差异性和变化趋势分析.结果表明,水喷淋前后的林内土壤温度和湿度差异显著(P<0.05),喷淋后林内土壤温度下降最大值为1.8℃,降幅9.5%,降温效果维持114.4 min;林内土壤湿度升高最大值为11.3个百分点,增幅148.7%,加湿效果维持3 d.     

微坑型微织构硬质合金表面对木材摩擦特性的影响

【目的】探讨木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响规律,为设计更加合理的木材切削刀具表面织构形式提供参考和指导。【方法】以水曲柳和樟子松为研究对象,在具有不同微坑直径硬质合金表面条件下,研究木材含水率、木材切面和纤维方向以及运动速度等因素对木材表面摩擦系数的影响。【结果】与无微坑表面相比,当微坑直径为60μm、含水率为67%±3%时,在水曲柳表面产生的摩擦系数由0. 151降低到0. 091,降幅为39. 7%,在樟子松表面产生的摩擦系数由0. 241降低到0. 164,降幅为32. 0%。木材径切面上纤维方向差异对表面摩擦系数的影响不大,但在横切面上,微坑直径越小,其表现出的摩擦系数越高。摩擦过程中运动速度对表面摩擦系数的影响与木材中的水分有较大关系,当含水率处于生材状态时,表面摩擦系数随运动速度增大而降低,且微坑型结构表面产生的摩擦系数降幅明显高于无微坑表面,无微坑表面产生的摩擦系数由0. 160降低到0. 134,降幅为16. 3%,微坑直径为60μm时的摩擦系数由0. 124降低到0. 071,降幅为42. 7%。【结论】木材含水率状态对微坑型表面微织构与木材之间的摩擦系数影响较大,木材中自由水的存在有利于降低硬质合金与木材表面之间的摩擦系数。微织构直径越小,其接触角平均变化率越大,表面铺展速度越大,越有利于改善木材/硬质合金摩擦副的状态,使表面间的摩擦系数减小。     

高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律

本文在160~220℃范围内,对人工林马尾松木材进行了高温炭化处理,并研究了处理温度和处理时间对木材平衡含水率的影响规律。结果表明:随着炭化温度的提高,木材的平衡含水率降低,当炭化温度为160℃、180℃、200℃、220℃时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.18%、6.84%、6.25%和4.88%,与对照材相比,其平衡含水率分别降低了16.81%、20.83%、27.60%和43.53%;随着炭化时间的延长,木材的平衡含水率逐渐降低,当炭化时间为1 h、2 h、3 h、4 h时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.01%、6.83%、6.48%和6.25%,与未处理材相比,其平衡含水率分别降低了18.82%、20.89%、24.92%和27.60%。     

基于LFNMR的木材干燥过程中水分状态变化

【目的】基于低场核磁共振技术考察木材干燥过程中水分的横向弛豫特性,以阐释干燥时木材中水分状态的变化机制,为木材干燥及水分处理提供理论依据及数据支持。【方法】以20 mm(L)×5 mm(R)×5 mm(T)的南方松为试验材料,采用两步法将试材从饱水状态干燥至约5%含水率,通过定期测定含水率和横向弛豫时间,分析木材干燥时内部水分状态变化及迁移情况,探究自由水与吸着水的分界及其与纤维饱和点的关系。【结果】1)饱水试材存在2个明显的弛豫峰和1个峰肩,三者的横向弛豫时间为67.65、1.24和11~13 ms,分别对应着细胞腔中的自由水、细胞壁中的吸着水和微毛细管系统中的毛细管水。2)木材干燥初期,自由水含水率不断下降,在总含水率为20%左右时,自由水才蒸发殆尽;吸着水含量在木材干燥至40%总含水率时基本保持不变,当总含水率降到40%以下时,吸着水即开始解吸。3)随着干燥过程的进行,自由水的横向弛豫时间随含水率的降低而不断减小;而多、单分子层吸着水的横向弛豫时间则以6%左右的含水率为界分别表现出轻微下降和显著下降的不同趋势。【结论】1)木材中主要存在3种类型的水分,分别为自由水、吸着水和毛细管水。2)平均含水率在传统定义的纤维饱和点(30%)以下时自由水仍然存在,这主要是由于干燥过程中木材内部水分分布不均造成的,且在40%~20%含水率范围内,木材表层发生吸着水解吸的同时其芯层仍有自由水的排除。3)随着干燥过程的进行,自由水、吸着水弛豫峰的顶点位置持续左移,揭示2种水分的平均横向弛豫时间不断减小,即在干燥过程中,木材对残余水分的束缚逐渐增强,干燥难度也随之增加。     

热处理及脱木质素对南方松木材吸湿极限与细胞壁饱和状态的影响

时域核磁共振(TD-NMR)技术可用于考察木材吸湿极限(HL)和细胞壁饱和(CWS)两种纤维饱和状态下水分的弛豫特性及含水率的差异,对南方松(Pinus spp.)分别进行热处理和脱木质素处理,采用TD-NMR技术研究该差异的变化。将试样置于100%相对湿度环境中调至HL状态,该状态下对应的含水率即为HL状态下的纤维饱和点(FSP);随后对试样进行饱水处理以达到CWS状态,该状态下的FSP通过-3和25℃条件下TDNMR的反演峰面积计算获得。结果表明:饱水处理后,CWS状态下的木材细胞壁进一步润胀,细胞壁水分受束缚程度减弱;相比未处理材,热处理会使饱水处理而发生的润胀效果减弱,细胞壁水分受束缚程度增强,而脱木质素组效果相反。经过热处理后试样HL和CWS状态下的FSP均有所下降,而脱木质素处理后,两种状态下的FSP均有所上升。未处理组、热处理组和脱木质素组HL与CWS状态下的细胞壁结合水含水率差异分别为10.24%,1.91%,14.09%,即热处理能够减弱HL与CWS状态之间的含水率差异,而脱木质素处理能够提升HL与CWS状态之间的含水率差异,这主要是由于两种处理方法改变了细胞壁水分存在的物理环境(孔隙结构)和化学环境(化学成分)。     

杨木和杉木横纹抗拉强度的含水率依存性

木材横纹抗拉强度是其能够高效利用的重要指标之一。为了研究含水率对木材横纹抗拉强度的影响,并计算12%含水率时的理论横纹抗拉强度值,采用饱和盐溶液调湿法,在0%～100%相对湿度范围内,测定了人工林杨木和杉木在8个平衡含水率条件下的横纹抗拉强度。结果表明:在任一含水率条件下,杨木和杉木均表现为径向抗拉强度最大,弦向最小;在任一纹理方向上,杨木的横纹抗拉强度均高于杉木,表明木材的横纹抗拉强度与解剖构造(木射线、年轮方向)及木材密度有关。随着含水率的增加,木材横纹抗拉强度及单位含水率的横纹抗拉强度呈现下降趋势,这与水分对木材细胞壁的塑化作用及其存在状态有关。当含水率为12%时,杨木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为8.3和4.0 MPa,杉木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为4.4和2.9 MPa。两树种横纹受拉时的容许应力为0.91～2.86 MPa。该研究结果为人工林杨木和杉木在干燥、木结构设计、弯曲加工等工艺环节提供了基础数据。     

初含水率对白橡锯材热压干燥特性的影响

以白橡锯材为研究对象,采用平板热压机对其进行干燥处理,系统研究了初含水率对木材温变特性、干燥速率、干缩特性、干燥缺陷和微观构造的影响规律,探明白橡锯材的热压干燥特性。结果表明:热压干燥是一种高效快速的干燥方法,将初含水率为14%~75%的木材在温度为140℃、压力为0.1MPa的条件下干燥到2%以下终了含水率仅需120~210 min,木材干燥速率随着初含水率的增加而增加;初含水率较高的木材在热压后会产生严重内裂和皱缩缺陷,当木材初含水率降至15%以下时,热压后无内裂缺陷产生,截面变形也明显减小;随着初含水率的增加,木材厚度干缩系数呈增加趋势,而宽度干缩系数则呈下降趋势。通过观察木材的横切面微观结构发现,高初含水率试件的内裂沿木射线生成,其早材大管孔部位可观察到明显压缩。     

北京地区木材平衡含水率及其变异的研究

研究木材在某一气候状态下,特别是在天然状态下的平衡含水率或稳定含水率,在木材干燥和使用上具有重要的意义。因为在建筑方面彻底气干的木材用得很多,特别是目前在黄河流域以南,一般室内均无暖气设备者更是如此。作者等除研究在北京地区内主要用木材和竹材平衡含水率外,还试图探讨与含水率有关的某些因子(如树种、部位、解锯法、试件大小及放置场所等),亦即其变异性。对试验室及计算室协助工作的同志致谢。     

干燥过程中木材温度的变化规律以及与含水率关系的研究

通过对高温和常规温度干燥过程中木材温度及含水率变化与分布的测定,研究木材温度变化的特点和木材温度与含水率的变化关系。分析自由水蒸发面移动、水分状态改变对温度变化的影响。在此基础上,探讨利用木材温度控制干燥过程的可能性和实施方法,     

木材蒸汽预处理过程非均匀传热特性的数值模拟研究

对木材蒸汽爆破预处理过程中热量传递规律进行了数值模拟研究,建立了木材蒸汽爆破预处理过程中三维传热数学模型,并通过试验验证了数值模型准确性。模型定量分析了木材初含水率、孔隙率、环境温度对蒸汽爆破预处理过程中传热的影响,结果表明:1)随着初含水率增加,木材升温速率逐渐减小,但当初含水率低于30%,含水率对升温速率的影响不明显;2)随着孔隙率增加,木材升温速率逐渐增加,孔隙率对传热影响大于木材初含水率对传热的影响;3)随着环境温度增加,木材升温速率逐渐增加,环境温度对传热影响弱于木材初含水率及孔隙率对传热的影响。     

单板含水率对湿固化异氰酸酯胶性能的影响

研究了木材含水率对湿固化异氰酸酯胶黏剂(YQJ-S)性能的影响。结果表明,木材含水率越高,YQJ-S润湿性和渗透性越好,且固化反应起始温度越低。因YQJ-S固化反应活化能较低,可在室温下与高含水率木材发生固化反应。当木材含水率为70%时,YQJ-S胶接强度最大。     

小型林内木材搬运车

小型林内木材搬运车,是为了保证林内人工搬运木材的安全和减轻工人的劳动强度而研制的新型木材搬运车。该车是把小型轻量的汽油发动机作为动力,可以在林内集材道、不平整伐区及山坡上搬运小     

木材吸湿水分变化的核磁共振分析

利用核磁共振自由感应衰减(FID)曲线研究青皮杨吸湿过程中木材水分的变化,以及木材含水率与核磁共振T2信号量之间的关系。以水分子中的H质子作为探针,在40℃恒温状态,相对湿度分别为(96.4±0.4)%(硫酸钾饱和盐溶液)、(82.3±0.3)%(氯化钾饱和盐溶液)和(74.7±0.2)%(氯化钠饱和盐溶液)条件下,探讨青皮杨在吸湿过程中木材含水率与核磁共振自由衰减曲线的关系。将采集的T2信号量反演成横向弛豫时间,结果表明:木材在吸湿过程中核磁共振T2的信号量与其含水率呈高度线性相关,相关性均超过99.5%;虽然吸着发生在纤维饱和点以下,但木材中仍然存在微量弛豫时间很长的自由水;在木材中水分子与木材结合得越紧密,则横向弛豫时间就越短,反之,横向弛豫时间越长。     

马尾松木材微波脱脂工艺研究

系统研究了微波功率密度、辐射时间和木材初含水率(MC)对马尾松木材脱脂率的影响规律。结果表明,脱脂率随微波功率密度的增大和辐射时间的延长而增加,随初含水率的增加呈先增后减的趋势。优化脱脂工艺为:微波功率密度4 000 kW/m~3、微波辐射5 min、试件初含水率约80%,马尾松木材的脱脂率达56.24%,且试件内外层脱脂率无显著差别。     

一种电子式全量程木材含水率测试仪

介绍了一种新研制的电子式全量程木材含水率测试仪的基本结构、测试原理与使用方法,并对其测量精度和测量误差进行了系统分析。结果表明:新研制的含水率测试仪可以实现全量程木材含水率的快速测量,并具有较高的测量精度;与现有电阻式和感应式含水率测试仪相比,新含水率测试仪具有更高的测量精度和更小的测量误差,特别是对于含水率40%以上木材的检测,新含水率测试仪更具有优势;在0~140%的含水率变化范围内,其测试结果的绝对偏差范围为2%~5%,且绝对偏差波动小;新含水率测试仪测量误差是由木材的非均质特性造成的,在实际生产过程中,可以通过合理取样有效减少测量误差,提高测量精度。     

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。     

含水率对铣削木粉尘质量浓度和粒径分布的影响

木材加工产生的木粉尘严重影响从业人员的健康与环境。为有效解决这一问题,以辐射松和红橡为研究对象,对5%、10%、35%三种含水率木材铣削过程中产生的细小粉尘质量浓度与沉降性粉尘进行监测,研究含水率对粉尘质量浓度分布、粒形粒径的影响。研究表明:两种木材在铣削过程中产生的粉尘粒径大多小于100μm;含水率对两种木材粉尘颗粒形态均无明显影响;纤维饱和点范围内,两种木材的粉尘质量浓度与含水率呈负相关,粉尘中值粒径与含水率呈正相关。在工艺条件允许的情况下,适当提高含水率,可以降低粉尘质量浓度、减小粉尘粒径,从而实现降尘的目的。研究结论可为后续除尘设备的设计与安装提供一定的理论依据。     

低熔点合金高低温循环浸渍杨木的性能及机理研究

利用气-液相变自驱动原理,选用Sn-Bi-Pb低熔点合金（LMPA）,通过木材含水率的调控及采用高低温交替循环浸渍法,在不破坏木材本身结构的条件下制备了金属化杨木,探讨了低熔点合金在木材中的渗透机理,并分析了金属化杨木的增重率、吸水率、顺纹抗压强度及导热性能。结果表明：提高木材的含水率并在高低温循环条件下浸渍有助于LMPA渗透到木材导管中,当杨木的含水率为60%时,其增重率高达52.47%;浸泡144 h后的吸水率比对照样减小了78.4%,顺纹抗压强度提高了33.75%,导热系数是对照样的2.6倍,在地暖地板领域显示出较好的应用前景。     

西加云杉木材单宁铁变色因素及防治

为解决西加云杉木材加工中的铁变色问题,研究了西加云杉木材内单宁引发铁变色的因素,并探寻铁变色化学防治方法,为其加工利用提供理论依据。采用CIE-L~*a~*b~*色度体系对西加云杉木材的铁变色现象进行评价,通过控制变量法分别研究木材含水率(40%,60%,80%和饱水状态)、铁离子质量分数(0.01%,0.05%,0.1%,0.5%和1%)、反应温度(25,45,65,85和95℃)及时间(0 min、1 min、5 min、10 min、30 min、1 h、6 h、12 h和24 h)等因素对西加云杉木材表面颜色的影响,并研究了草酸、次磷酸、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)试剂对西加云杉木材铁变色防治处理的效果。结果表明:以上因素均对西加云杉木材的铁变色有不同程度的影响,其中,铁离子质量分数、反应温度和反应时间等因素都与变色严重程度呈正相关,即铁离子质量分数为0.01%、反应温度为25℃,反应时间为1 min时木材变色程度均最小。当含水率为40%时,变色严重程度相对较低;当含水率高于40%时,变色程度随含水率增加有增大趋势;当含水率为60%左右时,变色程度较为严重;之后,变色程度在一定范围内波动。2%草酸、5%磷酸二氢钠和2%草酸+5%磷酸二氢钠的组合均能有效防治铁变色;3%草酸对消除铁变色有一定效果,当加入0.5%EDTA·2Na螯合剂时效果更优,为避免返色,应选择3%草酸+0.5%EDTA·2Na药剂进行除色处理。当铁离子质量分数较低时,可通过降低木材含水率、避免高温及长时间接触来减轻铁变色现象;通过对其加工表面喷涂2%草酸、5%磷酸二氢钠或2%草酸+5%磷酸二氢钠试剂组合可以有效预防木材铁变色;对于已经发生铁变色的木材,可采用3%草酸配合0.5%EDTA·2Na进行涂刷处理,消除已产生的变色。