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真空干燥原理与分类
发布日期:2010-06-08

 木材真空干燥法是70年代中期在欧洲的木材工业中发展起来的一项较为先进的干燥技术,意大利、德、法等国对此都作过较深入的研究,并在世界各地推广应用。我国于80年代初开始研究和推广木材真空干燥技术,研制出多种形式的木材真空干燥设备及与之相配套的工艺技术。该项技术已在我国家具、乐器、木制工艺品等行业得到一定的推广应用。

1真空干燥的原理与分类
木材真空干燥是把木材堆放在密闭的容器内,在低于大气压力的条件下进行干燥的方法。在真空条件下,水的沸点降低,蒸发速度加快,从而可以在较低的温度下获得较快的干燥速度。一些常规室干中易开裂,皱缩的木材、较难干燥的厚木材,采用真空干燥法干燥周期明显缩短,提高干燥质量。

1.1真空与真空度 
真空的物理学定义是指没有或只有很少原子和分子的空间,这样的空间在地球上几乎是无法获得的。在工程技术上,真空泛指低于大气压力的空间。

 气体稀薄的程度一般用气体的压力表示,称之为真空度。压力单位为帕斯卡,简称帕,用字母“Pa”表示。l个标准大气压力等于l.013×l05Pa。容器内气体越稀薄,压力越低,真空度越高。

在真空干燥,真空浓缩等技术领域,真空作业的压力范围通常都大于0.05×l05Pa,压力测量精度要求也较低,“Pa”的测量单位太小,习惯上用。“MPa”表示,lMPa=l06Pa。在工业生产中通常使用一种指示大气压力与容器内气体压力之差的真空表粗略地表示真空度的大小。例如,当大气压力为0.lMPa,容器内气体压力为0.08MPa时,真空表上显示的真空度为-0.02MPa。如果需要了解容器内气体的压力大小,则应根据当地大气压力和真空表读数反过来推算。

 我国地域辽阔,不同地区大气压力值相差很大。在同一地区,大气压力也会随气温和空气中水蒸气含量变化而发生波动。用显示差压的真空表测量容器内的真空度往往有较大的误差。如果需要准确地测定真空度值,应该用绝压表直接测量气体的压力。

1.2真空度与水的沸点温度 
 在一个标准大气压下,纯水的沸点温度是100℃,气压降低时,水的沸点亦随之下降。真空度与水的沸点温度关系见表6-17。

 木材结构较为复杂,当木材周围空气压力降低时,木材内部压力变化有一个滞后过程,木材透气性越差,这一过程越长。在间歇真空干燥过程中,常出现这样一种现象。当干燥筒内压力降低后,木材表层温度几乎同步下降到对应压力下水沸点,而内部温度下降速度因树种不同差异很大,一些透气性好的易干材如桦木、水曲柳等,材心温度仅较表层高2~3℃;一些透气性较差的木材,如青冈栎、锥木等,材心温度较表层可高达10~20℃。根据同样真空条件下木材心,表层温度差大小,可判别不同树种木材真空干燥的难易程度。

1.3真空干燥的原理与分类
在木材干燥过程中,木材中水分移动包含两个方面:表层水分的蒸发和内部水分向表层的移动。在通常情况下,木材表层水分的蒸发速度比木材内部水分移动的速度快得多。所以要加快干燥速度,关键是要提高木材内部水分的移动速度。在影响木材内部水分移动速度的诸因子中,周围空气压力的影响最为显著,在空气温度、湿度保持不变的情况下,木材内部水分移动的速度随着空气压力的减小而急剧增大。因此,在真空作用下,木材可采用较低的加热温度,获得快速干燥的效果。此外,在真空条件下,水的沸点也降低。因此,在真空条件下木材表面水分蒸发速度加快,木材表面和内部的含水率梯度增大。又在木材表面水分剧烈蒸发的同时,要吸收大量的汽化潜热,引起木材表面的冷却,使得木材表面与内部的温度剃度加大。这些因素加速了木材内部水分向表面的移动。
 木材干燥时需要消耗一定的热量,以破坏水分子和木材分子的结合以及蒸发木材中的水分。所以木材人工干燥时必须加热。然而,在真空条件下,由于干燥装置内空气稀薄,如仍用传统的对流加热的方法加热木材,加热效果是很差的。为解决这一矛盾,通常采用以下三种方式加热木材:1将木材放在两块热板之间,用接触传导的方法加热木材;2将木材置于高频或微波电场中,用辐射加热的方法加热木材。这两种加热方式加热效果不受真空度影响,可在连续真空的条件下加热干燥木材,故又称连续真空干燥;3木材在常压条件下采用对流加热的方法加热到一定温度后,再真空脱水,常压加热与真空脱水交替进行。由于真空作业是断续进行的,故又称间歇真空干燥。以上三种加热方式在设备结构,工艺操作及真空干燥效果上均有一定差别。

 

 

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