寻求一种简单的木材干燥方法

密封干燥室并将干燥室中的环境气体保持在高压下可以进一步使木材在短时间内有效干燥。

木材干燥方法一般可分为自然(自然)干燥和人工干燥。根据木材加热方式的不同,可分为对流干燥、介电干燥、辐射干燥和接触干燥。对流干燥主要包括常压干燥、常规室式干燥、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥(间歇式)等。介电干燥包括微波干燥和高频干燥。辐射干燥主要指红外线干燥;接触干燥是使被干燥的木材与被加热物体表面直接接触,传导热量,蒸发水分。下面简要讨论主要的木材干燥方法。

(1)大气干燥,简称风干,是自然干燥的主要形式。它利用自然界中大气的热量来蒸发木材的水分,达到干燥的目的。风干可分为普通风干和强制风干。强制风干干燥质量好,木材不会发霉变色,还能减少端裂。与普通空气干燥相比,干燥时间可缩短约1/2-2/3,但干燥成本增加约1/3。大气干燥的优点是:工艺简单,易于实施,节能经济,能满足气干木材的要求。此外,如果与室内干燥、微波干燥等其他干燥方式相结合,还可以达到缩短干燥时间、保证干燥质量、降低干燥成本的明显效果。缺点是干燥条件不好控制,干燥时间长,占用空间大。在干燥期间,木材容易受到细菌和昆虫的侵害,最大含水量只能干燥到与大气状态平衡的空气干燥度。

(2)室内干燥是指人工控制干燥介质的参数,在常规干燥室内对木材进行干燥。根据干燥介质温度的不同,室内干燥可分为低湿度室内干燥、普通温室干燥和高温室干燥。所谓低温、常温、高温,是指干燥过程中介质的温度可分别达到50-60℃、100℃和100℃以上。低温室干燥周期长,但能保证干燥质量,保持木材本色。常温室内干燥对木材性质和颜色影响不大,一般是允许的。高温室干燥可分为以湿空气为介质的高温室干燥和以常压过热蒸汽为介质的高温室干燥两种。高温干燥周期短,但影响木材的一些性能,使木材表面坚硬,不易刨平加工,易碎,变焦,易破损,颜色较暗,影响美观。以上三种房间干燥应根据被干燥木材的树种、厚度、用途、干燥房间性能等条件正确应用。室式干燥的优点是干燥质量好,干燥周期短(比风干快很多倍),干燥条件调节灵活,可干燥到低于风干度的任意最终含水率,集中装卸和运输作业,实现机械化和自动化。缺点是设备和工艺比风干复杂,投资多,成本高。

空气干燥和室干燥属于传统的干燥方法,一般称为常规干燥。至于其他干燥方法,一般称为特种干燥,主要如下。

(3)除湿干燥(冷凝干燥)与房间干燥的区别在于湿空气不流出房间,而是流经除湿器。冷却后,一部分水蒸气凝结成水排出,空气变干,再加热后流入柴堆,使木材干燥。也就是说,湿空气是在一个封闭的系统中进行“冷凝-加热-干燥”的循环。除湿干燥的优点是可以回收水蒸气的潜热,能耗明显低于常规的室式干燥,尤其是在干燥过程的前期;干燥质量好,木材降解少,操作简单。缺点是干燥温度受制冷剂限制,一般低、慢、长,尤其是含水量低于20%时。因为使用电能,能源成本高;一般没有蒸汽发生器,很难调节湿度。

(4)真空干燥(负压干燥)真空干燥是在真空条件下,对封闭容器中的木材进行干燥。按操作方式可分为间歇真空法和连续真空法。前者按常压加热和负压干燥两个阶段间歇交替进行,有蒸汽、热水、烟气或电加热。后者是同时持续加热和抽真空,加热通过热板、薄膜、高频、微波实现。真空干燥的优点是在真空条件下,水的沸点降低,木材的内压更高,因此在低湿度下可以加快干燥速度,缩短干燥周期,保证干燥质量,特别适用于干燥透气性好或易收缩的木材,以及厚度较大的硬质阔叶树材。缺点是设备复杂,容量小,投资大。

(5)太阳能干燥太阳能干燥是利用集热器吸收太阳辐射能量来加热空气,然后通过空气的对流传热来干燥木材。太阳能干燥室可分为温室型和外集热器型;也可分为主动式(即有蓄热装置或辅助热源,能连续工作,受天气影响很小或没有影响)和被动式(即只有在有阳光时才能运行,受天气限制)。太阳能的干燥速度一般比空气干燥快,比室内干燥慢,因气候、树种、集热器的结构和比面积、控制方式不同而不同。太阳能干燥的突出优点是节能,可以利用取之不尽的太阳能。与其他人工干燥方法相比,能耗少,干燥成本低。干燥的降解小于风干,最终含水量低于风干,干燥质量更好。缺点是受气候影响大,高纬度地区冬季干燥效果差,干材量无法稳定供应;建筑服务的投资和房间干燥差不多,但是干木材的产量比房间干燥少得多。

(6)高频微波干燥是将湿木材,主要是电介质,置于高频或微波电磁场中,在交变电场的作用下,木材分子极化,摩擦生热,木材被干燥。木材干燥用的高频频率是几十MHz,微波频率是915和2450 MHz。因为微波干燥的频率高于高频干燥,所以干燥效率也更好。高频干燥的应用趋向于组合干燥,如高频-对流组合干燥和高频-真空组合干燥。高频和微波干燥的优点是木材内外同时加热,加热均匀,干燥速度快,干燥时间短,干燥质量好,保持了木材的本色。缺点是用电,电比较贵,有些物料的烘干成本较高,设备投资也较大。

(7)加压干燥是将木材放在密闭的容器中,在高于1大气压的压力和高于100℃的温度下对木材进行干燥。室内压力可达0.25Mpa,温度可达148.9℃。这种干燥方式的特点是在高温下能保持较高的平衡含水率,不易造成较大的水分梯度和应力。加压干燥是一种高温干燥,具有干燥速度快、干燥周期短、能耗少的优点。缺点是干燥难干的木材,如胡桃木、橡木等,容易开裂。