木材是一种重要材料。人们盖房子需要木材。人们做家具需要木材。木材来自树木。树木生长需要时间。现在树木越来越少。我们必须好好利用木材。这篇论文研究木材的干燥问题。木材干燥很重要。湿木材不能直接使用。湿木材会变形。湿木材会开裂。湿木材容易腐烂。干燥后的木材性能稳定。干燥后的木材强度更高。干燥后的木材使用寿命长。

木材含有水分。树木活着的时候有很多水分。砍伐后的木材水分还是很多。这些水分存在于木材细胞中。水分有两种。一种是自由水。自由水存在于细胞腔里。自由水容易去除。另一种是结合水。结合水存在于细胞壁里。结合水很难去除。干燥就是要除去这些水分。干燥过程要小心。干燥太快木材会开裂。干燥太慢效率太低。我们要找到合适的方法。

木材干燥有很多方法。传统方法是自然干燥。把木材堆放在通风的地方。利用阳光和风带走水分。这种方法很简单。不需要太多设备。节省能源。但是自然干燥很慢。需要很大的场地。天气影响很大。下雨天干燥就停了。冬天干燥也很慢。自然干燥控制不了温度。控制不了湿度。木材最终含水率不保证。现代生产需要更快的方法。现代生产需要更稳定的质量。

现在常用的是人工干燥方法。人工干燥在干燥窑里进行。干燥窑是一个封闭的房间。可以控制温度。可以控制湿度。可以控制气流速度。人工干燥很快。几天或几周就能完成。人工干燥质量稳定。可以干燥到需要的含水率。干燥窑需要设备。需要消耗能源。需要控制技术。人工干燥成本比自然干燥高。但是人工干燥适合大规模生产。

干燥窑干燥需要制定干燥基准。干燥基准是一个规定。它规定了温度的变化。它规定了湿度的变化。干燥基准根据木材种类制定。松木的干燥基准和橡木不同。薄木板的干燥基准和厚木材不同。干燥基准也在改进。以前干燥基准比较保守。干燥时间很长。现在研究更快的干燥基准。同时保证木材质量。

干燥过程分为几个阶段。第一阶段是预热。木材装进干燥窑后不是马上加热。先让木材热起来。让木材内外温度一致。预热阶段也加湿。防止木材表面水分蒸发太快。预热结束后进入干燥阶段。干燥阶段逐步提高温度。逐步降低湿度。木材内部水分向外移动。表面水分蒸发到空气中。干燥窑的风机不停工作。风机推动空气流动。湿空气被排出去。干空气被加热再吹向木材。干燥过程需要监测。监测木材含水率的变化。监测木材表面的应力。防止木材开裂。

干燥到一定程度进入调湿处理阶段。木材表面已经干了。木材内部还有点湿。这时木材内外含水率不一致。木材会产生应力。应力太大会开裂。调湿处理就是让木材“休息”一下。停止加热。增加湿度。让木材表面吸收一点水分。让内外应力平衡。调湿处理可能进行几次。根据木材情况决定。

最后阶段是终了处理。木材已经干燥到目标含水率。但是木材温度很高。不能直接拿出来。终了处理是让木材冷却。同时保持一定的湿度。让木材适应外界环境。防止木材出窑后立即吸湿变形。木材冷却后就可以出窑了。干燥过程结束。

干燥质量需要检验。检验木材的最终含水率。用电测含水率仪测量。测量几个点。取平均值。含水率要符合使用要求。做家具的木材含水率一般是百分之八到十二。检验木材有没有缺陷。看有没有开裂。看有没有变形。看有没有霉变。干燥质量合格的木材才能使用。

干燥过程消耗能源。干燥窑要加热。风机要用电。现在注重节约能源。研究节能的干燥方法。研究太阳能干燥。利用太阳的热量。太阳能干燥建造太阳能集热器。空气经过集热器加热。热空气进入干燥室。太阳能是免费的。但是太阳能不稳定。晚上没有太阳能。阴雨天太阳能不足。需要辅助加热系统。

研究除湿干燥。除湿干燥用热泵原理。干燥室内的湿空气被抽到除湿机。除湿机冷却空气。空气中的水分凝结成水排掉。除湿后的空气被加热。干热空气送回干燥室。除湿干燥回收了空气的热量。除湿干燥比传统干燥窑节能。除湿干燥温度较低。适合干燥容易开裂的珍贵木材。但是除湿干燥初期投资大。干燥时间可能较长。

研究微波干燥。微波干燥利用微波加热。微波能直接穿透木材。木材内部的水分子振动发热。加热从内部开始。干燥速度很快。传统干燥热量从外到内。微波干燥内外一起热。木材不容易开裂。微波干燥设备昂贵。微波干燥控制复杂。目前主要用于实验和小规模生产。

木材干燥还有别的挑战。有些木材很难干燥。比如栎木。栎木密度大。栎木细胞结构特殊。水分很难移动。栎木干燥很容易开裂。需要很慢的干燥基准。需要多次调湿处理。研究栎木的干燥特性。找到更好的干燥方法。比如高频真空干燥。在真空环境下用水材高频加热。真空环境下水沸点低。水分更容易汽化排出。这可能是一种有前途的方法。

木材干燥要结合计算机技术。现代干燥窑用电脑控制。电脑里存有各种木材的干燥基准。传感器测量温度湿度。传感器测量木材含水率。电脑根据数据自动调整。温度高了就少加热。湿度低了就喷蒸汽。实现精确控制。电脑还能记录数据。分析每次干燥的过程。优化干燥基准。提高干燥质量。减少能源消耗。

木材干燥是木材加工的关键步骤。干燥不好前功尽弃。干燥好的木材才能增值。木材干燥连接林业和家具业。连接林业和建筑业。这项研究很有意义。这篇论文做了实验。实验用一种常见的松木。松木是速生材。松木用途广。实验比较三种干燥方法。第一种是常规干燥窑方法。第二种是除湿干燥方法。第三种是联合干燥。先用常规干燥到一半含水率。再用除湿干燥到目标含水率。

实验准备了同样的松木板。厚度一样。初始含水率差不多。分成三组。分别用三种方法干燥。干燥到目标含水率百分之十。记录干燥时间。记录消耗的电能。干燥结束后检查木材质量。测量含水率均匀性。测量干燥应力。测量木材的抗弯强度。观察表面裂纹。

实验结果出来了。常规干燥窑干燥时间最短。除湿干燥时间最长。联合干燥时间在中间。常规干燥能耗最高。除湿干燥能耗最低。联合干燥能耗比常规干燥低很多。质量方面除湿干燥最好。木材几乎没有裂纹。含水率很均匀。常规干燥有几块木板有轻微裂纹。联合干燥质量也很好。接近除湿干燥的质量。抗弯强度三种方法差别不大。都能满足使用要求。

实验说明联合干燥有优点。联合干燥节省能源。联合干燥保证质量。联合干燥利用了两种方法的优点。前期用常规干燥快速除去大量自由水。后期用除湿干燥温和除去结合水。避免木材开裂。这个方法可以在工厂推广。能降低成本。能提高产品质量。

木材干燥研究要继续。要研究更多树种的干燥特性。要开发更智能的控制系统。要利用更多可再生能源。要减少干燥对环境的影响。木材是一种可再生资源。用好木材有利于保护环境。用好木材需要科学技术。干燥技术是其中重要一环。这项研究会一直进行下去。