50 mm 厚进口辐射松锯材高效干燥工艺

在对企业50 mm 厚进口辐射松锯材干燥生产调研的基础上,检测和分析干燥速率、干燥周期和锯材干燥质量 的相互关系,制定常规干燥优化工艺和高温干燥工艺。结果显示：以满足国家标准干燥锯材质量二级材的要求为前 提,常规工艺干燥周期可由10.75 d 优化至6.20 d,高温干燥周期仅需3.69 d,干燥效率大幅提高。推荐使用优化的 高效干燥工艺,有条件的企业可采用高温干燥工艺,进一步提高干燥效率。     

高频-对流联合加热干燥对木材温度梯度及干燥质量的影响

对断面120 mm×120 mm的落叶松含髓心方材进行高频-对流联合加热干燥,通过控制双热源匹配获得木材横断面上的不同温度梯度,检测不同温度梯度干燥过程中木材的干燥速率、开裂、含水率分布、应变等变化,进而解析温度梯度对干燥速率、应力及质量等的影响。研究结果表明:(1)通过调节高频-对流双热源匹配(高频加热和停歇的时间),可控制木材干燥过程中的温度梯度及其变化范围。(2)试材正向(内高外低)温度梯度适当增大,其干燥速度加快,终含水率分布均匀。(3)正向温度梯度对减小木材芯表层含水率差的作用,体现在干燥过程的中后期,且作用效果随温度梯度增大而增强。(4)干燥前期,表层产生较大拉应变,中间及芯层则产生压应变,且拉、压应变皆随温度梯度增大而增大。干燥中期,中间层由前期的压应变转为拉应变,其随温度梯度的增大而减小;干燥中后期,表层及中间层产生压应变,芯层产生拉应变,其均随温度梯度的增大而增大;干燥后期,温度梯度对试材各层应变的影响不大。     

基于人工神经网络模型的木材干燥应变模拟预测

【目的】研究常规干燥过程中干燥基准、预处理条件、含水率对木材干燥应力的影响,探讨干燥应力沿髓心至树皮方向的分布情况,以实现干燥应变的模拟预测。【方法】整合分析采用图像解析法测算得到的弹性应变和机械吸附蠕变相关数据,基于人工神经网络模型,以干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对弹性应变进行模拟预测,以预处理温度、干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对机械吸附蠕变进行模拟预测。通过网络训练和验证,得到合理的人工神经网络预测模型,并对模型进行测试,探讨分析所建立模型的预测能力。【结果】弹性应变预测模型中,各数据集均呈现出较好的相关性,训练集、验证集和测试集的相关系数(R)分别为0.988、0.983和0.978,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.95,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.21×10~(-6)。机械吸附蠕变预测模型中,利用含水率为28%和12%的数据集进行模型训练和验证,训练集和验证集的相关系数(R)分别为0.981、0.977,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.26×10~(-6);利用含水率20%的数据集进行模型测试,测试集的相关系数(R)为0.969,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.94,网络模型能够解释94%以上的试验数据,表现出较好的预测能力。【结论】所建立模型的预测值和试验值吻合较好,预测成功率较高,能够为人工神经网络在干燥应力、应变方面的应用提供可行性依据。     

40mm厚杉木锯材高温干燥工艺研究

对40 mm厚杉木锯材制定两个高温干燥工艺并进行试验研究,检测和分析干燥周期、干燥速率、锯材干燥质量等指标。干燥工艺I采用高温湿空气进行干燥;干燥工艺II在干燥前期高含水率阶段采用过热蒸汽条件,干燥后期低含水率阶段采用高温湿空气进行干燥。结果显示:两个干燥工艺在各阶段的干燥速率差异明显,干燥前期工艺II的干燥速率为1.30%/h,较工艺I低约37.2%;但干燥后期工艺II的干燥速率为1.89%/h,较工艺I高约70.27%。干燥工艺II可以有效避免锯材内裂的发生,干燥质量满足GB/T 6491—2012《锯材干燥质量》二级材的指标要求,干燥效率提高。     

火力楠心材与边材颜色和物理力学性质

研究火力楠心材与边材的颜色和物理力学性质,为该树种木材的合理开发和利用提供参考。采用CIE Lab颜色系统表征木材的颜色参数（明度指数L^*、红绿轴色品指数a^*、黄蓝轴色品指数b^*）;按照国家标准测量木材的物理性质（密度、干缩性、湿胀性）和力学性质（顺纹抗压强度、横纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、硬度、冲击韧性、顺纹抗拉强度、抗劈力、握钉力）。结果表明,火力楠心材的L^*、a^*和b^*均小于边材,表明心材的颜色偏向黑色的程度更大,而偏向红色和黄色的程度更小,整体颜色更加暗深;火力楠心材与边材的总色差属人视觉感觉差异“可察觉”。火力楠心材的密度小于边材,二者密度均属中等;心材的差异干缩大于边材,二者气干干缩的不均匀性均属小;心材的体积干缩系数小于边材,二者干缩性均属很小。火力楠边材的吸水增重率大于心材,表明边材的渗透性优于心材。火力楠边材的硬度、冲击韧性、抗劈力和握钉力大于心材,而其余力学指标小于心材。火力楠心材和边材的顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗剪强度、端面硬度和冲击韧性,均属木材各项力学指标品质分级的中等及以上水平。火力楠心材的综合强度和综合品质系数均大于边材,二者均分别属高强度和强重比很高。     

木材干燥过程热质迁移数学模型研究现状

建立及求解木材干燥过程热质迁移数学模型的主要目的是为了对木材实际干燥过程进行预测和控制,对促进木材干燥技术的发展意义重大。本文主要从水分迁移、能量转移、应力应变与数值求解方法等方面,归纳总结了国内外木材干燥过程中热质迁移模型建立及求解的研究现状,根据木材干燥机理、热质迁移理论及干燥生产实际分析了模型可借鉴应用之处以及存在的问题,提出符合实际干燥情况的多维(2、3D)热质迁移以及考虑木材干缩现象的热质-应力应变耦合数学模型是今后的研究重点。      

高温热处理对欧洲云杉和花旗松吸湿特性的影响

研究了高温热处理对欧洲云杉和花旗松平衡含水率及吸湿特性的影响。采用水蒸气作为保护介质,设定160,180,200和220℃4个温度条件下进行高温热处理2 h,以双室温、湿度控制法获得等温吸附曲线,并采用GAB模型拟合,分析高温热处理对木材水蒸气等温吸附曲线线型、平衡含水率、有效比表面积的影响。结果表明:高温热处理可以显著降低2个树种试样的吸湿平衡含水率,处理温度越高,平衡含水率下降值越明显,220℃处理后试样的平衡含水率相较于未处理材的平衡含水率下降可达40%以上;利用GAB吸附模型能够较好地描述高温热处理欧洲云杉木材和花旗松木材的等温吸附过程,等温吸附线拟合度较高(拟合度决定系数均高于0.98)。高温热处理并未改变木材等温吸附线的线型,高温热处理试样和未处理试样均呈现第2类等温吸附曲线特征,但热处理会影响等温吸附曲线斜率;高温热处理后2个树种试样的有效比表面积显著降低,处理温度越高,有效比表面积下降值越明显,且试样高温热处理后比表面积相较于素材的下降比例与平衡含水率受高温热处理的影响相近。本研究可为热处理木材吸湿特性科学评价及实际高温热处理木材生产提供参考。     

25mm厚进口桃花心木干燥基准的优化

采用实验室干燥试验设备,按企业生产干燥基准进行25 mm厚桃花心木干燥试验,并通过锯材干燥质量检测和分析,制定出常规干燥基准的优化方案。结果表明:采用优化的干燥基准,干燥周期由企业原基准的12 d缩短为6 d,干燥效率提高一倍,残余干燥应力值显著降低,锯材综合干燥质量由3级提升至2级,可满足家具、地板等实木制品对锯材质量的要求。     

不同干燥方法对杉木吸湿及尺寸稳定性的影响

为明确不同干燥方法对人工林杉木吸湿及尺寸稳定性的影响,以40 mm杉木锯材为研究对象,通过高温干燥、常规干燥和气干3种方法进行干燥处理,采用双室温、湿度控制法和GAB等温吸附模型拟合系统研究了干燥方法对平衡含水率、尺寸稳定性、等温吸附线型等的影响规律,并采用低温核磁共振分析测定不同干燥方法试样的细胞壁最大吸着水含量。结果表明：相较于气干及常规干燥,高温干燥可较为显著的降低试样吸湿平衡含水率及弦向线性湿胀率;不同干燥方法试样的等温吸附曲线均可由GAB模型拟合,拟合度均高于0.91,且呈现第二类等温吸附曲线特征;高温干燥试样细胞壁吸着水最大含量明显低于气干和常规干燥材,与高温干燥对平衡含水率影响规律相似。     

高频加热对落叶松含髓心方材水分迁移的影响

以横截面120 mm落叶松含髓心方材为研究对象,检测并对比分析了高频-对流干燥与常规对流干燥过程中,试材含水率及其沿厚度方向分布的变化,探讨了高频-对流干燥过程中高频复合加热对木材内部水分迁移的影响。结果表明:1干燥过程中在对流加热的同时实施高频加热,干燥速率由单独对流干燥过程中的0.153%/h提高到0.398%/h。2高频加热对水分迁移的促进作用效果,木材纤维饱和点之上随着含水率的降低而增大,纤维饱和点时最强;纤维饱和点之下随着含水率的降低而减弱。3高频加热对含水率分布均匀性的作用效果显著,但随着干燥的进行作用效果减弱。