试错教学法在“木制品生产工艺学”课程教学中的应用

目前,在实践类课程教学过程中,学生发现问题、分析问题以及利用理论知识解决实际问题的能力有待提升。以“木制品生产工艺学”课程为例,教师通过“案例试错—讨论找错—理论提升”教学方法,即试错教学法,启发学生思考,将学生操作过程中的“错误操作导致的错误结论”反面去“否定或修正”学生容易犯的错误,以达到强化刺激、引起关注、积极探索和思考的目的,使学生在教师的引导下得到正确的结论。首先,教师在理论知识讲解前让学生进行实际操作,并记录所有结论(包括正确结论和错误结论);其次,在教师引导下,学生讨论所有结论并得到最优结论;最后,教师将涉及的理论知识一一列出,让学生找出操作过程中出现的错误,并提出改进的措施。教学实践证明,教师在“木制品生产工艺学”课程教学过程中采用试错教学法不仅使学生对理论知识的理解更深刻和透彻,而且还提高了学生运用理论知识解决实际问题的能力。     

氯化锌-超声波联合预处理对高温热处理毛竹颜色和稳定性的影响

用低质量分数5%的氯化锌溶液和40 kHz超声波对毛竹样品进行预处理,然后在190℃下进行热处理,探讨了氯化锌-超声波联合预处理对高温热处理毛竹颜色和稳定性的影响。结果表明：相比于对照组,联合预处理使相对结晶度提高了6.16%,有效降解了半纤维素等微纤维,同时羟基指数I_H相较对照组降低了41.8%;由于氯化锌-炭化物的生成,C＝C、C＝O、苯环等发色基团和—OH等助色基团的变化,联合预处理材的颜色加深了27.9%;同时DTG曲线整体向低温区移动,相比于对照组,联合处理后半纤维素达到最大热降解率所需的温度降低了36℃。     

长时低温热处理对速生杨木材颜色及尺寸稳定性的影响

以速生杨(Populus tomentosa Carr)弦向板材为研究对象,采用长时低温处理技术,选择热处理温度(130、140、150℃)、热处理时间(6、12、18、24 h)2个对木材性能的影响因素,按照不同热处理温度与不同热处理时间组合设计12种热处理工艺,对速生杨弦向板材进行长时低温处理试验;以处理前试件(未处理的素材)为对照,以木材颜色值、木材湿胀性为评价指标,分析不同热处理工艺对速生杨木材心材、边材的颜色及尺寸稳定性的影响,遴选在试验设计范围内的最佳热处理工艺。结果表明：随着升高热处理温度和增加热处理时长,木材颜色变深、变暗,边材比心材更明显;热处理温度对杨木颜色的影响大于热处理时长的影响。随着升高热处理温度和增加热处理时长,木材弦向上的湿胀率明显降低,尺寸稳定性提高,且对心材的处理效果远优于边材。综合试验结果,速生杨木材在热处理温度130℃时,热处理12 h可达到最佳效果,既能使杨木保持原本较浅的材色,又能较为显著地提高木材的尺寸稳定性。     

超声波和汽蒸预处理对桉木干燥速率的影响

对巨尾桉木材分别进行超声波、汽蒸预处理,分析预处理前后桉木干燥速率的变化。结果表明,超声波和汽蒸预处理均可加快桉木的干燥速率,且随超声波频率的增加和汽蒸处理温度的升高而明显提高;两种预处理方式中,汽蒸预处理对桉木干燥速率和干燥质量的改善效果更明显。     

不同热处理工艺对实木地板材色和尺寸稳定性的影响

以桃花心木、柞木、白桦木为研究对象,在120、140、160℃下分别加热6、8 h,研究不同热处理工艺对实木地板坯料的颜色、尺寸稳定性的影响。结果表明:随着热处理温度的升高和时间的延长,木材颜色逐渐变深。其中热处理对桃花心木颜色影响最大,柞木次之,对白桦木影响最小。经过不同热处理工艺处理后,3种木材的尺寸稳定性随着温度的升高与时间的延长而提高。桃花心木在120℃下保温8 h,白桦木在160℃保温6 h,柞木在140℃保温8 h,效果最佳。实际生产中可根据树种,选取热处理前后木材色差变化较小、尺寸稳定性较好的热处理工艺条件。     

汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力初探

为研究汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力,在温度为100 和140℃ 下,分别对厚度为2、4、6 cm 的杨木 试件进行汽蒸处理,并对处理前后试件的质量,以及处理过程中木材内部温度场进行研究;另外,在温度为110℃ 下,对木材内部压力场进行研究。结果表明:汽蒸处理后,木材含水率均有所下降,而且处理温度越高,含水率下降 越多;当处理温度为100℃时,含水率下降量为23.0%;当处理温度为140℃时,含水率下降量达到78.27%;木材 内部温度随着时间的增加而升高,最后趋于稳定,当环境温度为100、140℃ 时,木材内部最高温度分别为92、110 ℃ ;建立了不同处理温度、时间与试件含水率下降量的关系模型,以及木材内部水分减少量的理论模型,所建模型 能够很好地模拟实际汽蒸处理过程。      

桉木高温热处理传热过程的数值模拟与验证

以一步升温、分段升温两种升温方式对20 mm厚巨尾桉（Eucalyptus grandis×E.urophylla）板材分别进行140、160和180℃的高温热处理,分析升温条件对木材温度变化的影响;并采用数值模拟方法求解桉木高温热处理升温过程的三维传热模型,研究其瞬态传热特性,同时对桉木内部温度分布进行预测。结果表明：在高温热处理升温过程中,较低目标温度以及分段升温方式更有助于缩小木材内部的温度梯度。试验验证了数值模拟结果的准确性（误差小于3.0%）,构建的传热模型可用来预测试验条件下任意时刻桉木的中心层温度,为高温热处理工艺的优化提供依据。     

木材真空干燥中蒸汽潜热回收的理论探讨

通过对真空干燥过程中过饱和蒸汽形成机理的介绍，运用人工降雨的原理，提出了在真空干燥过程中通过向干燥箱内通入凝结核，能让真空干燥箱内过饱和蒸汽由不可能凝结的同质核化转换为容易凝结的异质核化，从而将水蒸汽凝结时释放的潜热重新利用的设想。运用相关理论，对真空干燥过程中理论节能率进行计算，得到干燥1m3杉木（含水率从50％～10％）可以节约75．074W的能量，理论节能率为45．3％。     

含水率与温度对巨尾桉汽蒸效果的影响及机理研究

为探究最佳的巨尾桉汽蒸预处理工艺,分别采用80 ℃、100 ℃、120 ℃对20 mm厚的含水率分别为130%、60%、50%、30%、20%的巨尾桉试件进行汽蒸处理。以汽蒸后可见缺陷为主要评价指标,结合扫描电镜进行微观结构分析,并对其汽蒸前后的含水率、抽提物含量、干燥后可见缺陷进行比较分析。结果表明：巨尾桉气干含水率和汽蒸温度分别为50%,100 ℃时汽蒸效果最佳,汽蒸后可见缺陷最少,能有效防止后续干燥过程中干燥缺陷的产生;汽蒸后桉木的部分纹孔膜破裂,导管内壁光滑,水分移动通道畅通;热水、1% NaOH和苯醇抽提物含量减少,有利于渗透性的提高。     

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。