木材导热系数实验与模拟方法的研究进展

精准评定木材的导热系数对木材干燥、热处理等工艺优化及模型构建意义重大。近年国内外学者主要通过实验法与模拟法两方面解析木材的导热行为。本文在综括木材导热系数的实验法与模拟法的基本原理、特点及应用研究现状基础上,从检测方法的规范性、模型构建的合理性两方面,分析不同检测方法的科学性、精确性及实用性,旨在为木材导热系数的精确测算提供借鉴与参考。     

基于控制容积干缩模型的X射线法测算木材含水率分布

【目的】构建木材控制容积干缩模型,采用X射线法测量木材剖面密度,计算含水率分布,为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑。【方法】将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积,引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度,利用木材剖面密度确定控制容积密度,完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型。模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合,通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量,该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率,有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差。同时,开展毛白杨木材对流干燥试验,利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布,并与木材实际平均含水率（称重法）以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析。【结果】本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近,二者相关系数的平方（R2）在0.999 2以上。本研究方法与均匀干缩法相比,在FSP（纤维饱和点）以上时2种方法测算的木材含水率分布一致;在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率...     

PEG400预处理枫桦圆盘干燥特性研究

将木材加工成圆盘是扩大木材、尤其是低质材应用范围,提高其经济价值的一条有效途径.为解决圆盘干燥过程中易于出现的开裂问题,以人工林枫桦圆盘为研究对象,采用PEG400溶液进行预处理,研究了处理对圆盘干燥特性的影响,并对PEG400抑制圆盘开裂的机理进行了分析.结果表明:该处理方法可使圆盘在40 mm厚枫桦锯材干燥基准条件下获得良好的干燥质量,提高了对干燥条件的适应性,很好地解决了圆盘的干燥问题;对径向心表层终含水率梯度产生明显影响;指出处理后弦径向干缩系数间差值的变小是PEG400抑制圆盘开裂的主要机制.     

小径巨尾桉干燥特性与干燥工艺

通过百度试验法研究小径巨尾桉(Eucalyptus grandis×E. urophylla)的干燥特性,制定巨尾桉材干燥基准,进行干燥工艺优化试验.结果表明:小径巨尾桉材初期开裂等级为3级,内裂等级为2级,截面变形等级为5级,属中等难干材;采用制定的巨尾桉材干燥基准,试件从初含水率115.13%降至8.50%的干燥周期为16.3 d,除瓦弯变形外,其他可见干燥缺陷指标均达到国家标准GB/T 6491—2012 《锯材干燥质量》规定的一级要求.     

杨木锯材间歇加热常规干燥过程中的含水率和应力变化

为了研究间歇加热干燥对干燥应力的缓解作用及不同间歇率(非加热阶段与循环周期之比)对干燥过程的影响,以24 h为1个循环周期,设定0、33％、66％3种间歇率对杨木锯材进行常规干燥.采用分层切片及图像解析等方法分析不同间歇加热干燥过程中的分层含水率、干燥速率、弹性应变的变化趋势以及干燥质量.结果表明:间歇加热干燥方式在减少加热时间的同时,平均干燥速率比理论值提高28.9％、44.12％.间歇加热干燥过程中含水率梯度随间歇率的增加而变小,木材内部水分下降趋于一致,干燥应力减小,3种间歇加热干燥锯材均达到二级标准.当含水率为92.8％～60.0％,选取间歇率为33％干燥处理;当含水率为60.0％～30.0％,选取间歇率为66％干燥处理;含水率30.0％以下,选取间歇率为0干燥处理的干燥效果最好.     

干煤介质及木材性质对板材常规干燥速率影响的扩散数学模型

简述了木材干燥水分扩散数学模型的研究背景,基于实验研究建立了木材常规干燥的扩散数学模型,模型中主要考虑了木材结合水与水蒸气的扩散机制。通过扩散数学模型的分析求解,可以解释板材的变异性(如板材厚度、含水率、板型等)及干燥介质状态参数对干燥过程的影响。     

负压场中木材平衡含水率的探索

为了初步探明负压场中木材平衡含水率如何受相对湿度、温度和绝对压力的影响,以俄罗斯产落叶松(Larix gmelinii Rupr.)小试件为试验对象,采用称重法测量真空罐内相对湿度40%~90%、温度45~70℃、绝对压力30~70kPa范围内木材的平衡含水率。在此基础上分析相对湿度、温度和绝对压力对木材平衡含水率的影响。结果表明：相对湿度从40%升高到90%,平衡含水率从6.13%增大到13.18%(50 kPa, 60℃);温度从45℃升高到70℃,平衡含水率从16.60%降低到8.40%(70%, 50 kPa);绝对压力从30 kPa提高到70 kPa,平衡含水率从6.66%减小到6.02%(50%, 70℃)。因此,负压场中木材平衡含水率随相对湿度升高而增大,随温度、绝对压力的升高而减小。     

纳米ZnO改性蜂蜡处理缅甸花梨木材表面性能

为了提升传统烫蜡工艺处理后木材的表面性能,采用3种质量分数(0.5%、1.0%、2.0%)的纳米ZnO分别对烫蜡原料蜂蜡进行共混改性,并按照传统烫蜡工艺对缅甸花梨木试件进行表面改性蜂蜡烫蜡处理。采用扫描电子显微镜和能谱仪对处理材的微观形貌及纳米材料分散情况进行表征,通过分析处理材表面的耐紫外老化性、疏水性及抗菌性,探讨不同纳米ZnO含量对烫蜡后木材表面性能的影响。结果表明:经纳米ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木材表面的颜色稳定性、疏水性和抗菌性均得到了明显改善。质量分数为1%的纳米ZnO改性蜂蜡处理材的表面性能最佳;96 h紫外老化后,其总色差较纯蜂蜡处理材降低了42%,接触角始终保持在102°以上;具备了显著的抗菌性,抑菌率可达65%。纳米 ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木器颜色能够持久稳定,对于烫蜡木器使用范围的扩展具有重要意义。      

氯化钠溶液预处理枫桦原木圆盘的干燥特性研究

将难于利用的原木加工成圆盘是高效利用原木材、提高其木材经济价值的一条有效途径.为解决圆盘干燥过程中易于出现开裂的问题,以枫桦原木圆盘为对象,研究了采用氯化钠溶液浸泡其圆盘的预处理方式,对枫桦原木圆盘干燥特性的影响,并对氯化钠抑制圆盘开裂的机理进行了分析.结果表明,该项预处理方法可使枫桦原木圆盘在40 mm厚枫桦锯材干燥基准条件下获得良好的干燥质量,提高了其干燥效率,很好地解决了圆盘的干燥问题.该预处理对枫桦原木圆盘的径向含水率分布及心表层含水率梯度产生明显影响.指出经此预处理后,其圆盘材弦径向干缩系数间差值的变小,是氯化钠抑制圆盘开裂的主要机制.