在这样的含水率条件下,木制品的含水率能基本保持稳定,而其尺寸和形状也基本保持稳定。
所以成品含水率最好是15.6%-2.5%为宜,即终含水率为13.1%。
③所以,YM=K(30%-M),YM为5.71%。
加工余量为3mm所以湿板材横断面尺寸应Lmax=LM/(1-YM)=83/(1-5.71%)=88.03mm
11、木材干燥为什么会产生横弯(瓦弯)?
主要原因是各部位的收缩不同、不同组织间(如木射线与纤维素、心边材)的收缩差及其局部塌陷而引起的。
12、干球温度80℃,湿球温度76℃的湿空气所对应的平衡含水率是多少?
答:
P136。
13%
13、解吸是指木材中什么水的排出?
解吸仅指细胞壁中吸着水的排除
第二章 木材干燥窑
14.什么是木材干燥窑?
木材干燥窑应满足的技术要求是什么?
木材干燥窑是指装配有加热设备、调湿设备和通风设备,并能控制干燥介质温、湿度和气流循环方向及速度的密闭建筑物或金属容器。
木材干燥窑应满足的技术要求有:
(1) 气流循环效果好,一般气流循环速度为1~3m/s,且分布均匀;
(2)有足够的加热能力和调湿能力,以满足工艺要求;
(3) 温、湿度检测安全、可靠;
(4) 设备耐腐、保温。
15.木材干燥窑的分类?
根据干燥作业方式进行分类:
1、周期式干燥窑2、连续式干燥窑
根据干燥温度进行分类:
1、低温干燥窑2、常规干燥窑3、加速干燥窑4、高温干燥窑
根据热源种类进行分类:
1、蒸汽加热干燥窑2、炉气加热干燥窑3、热水加热干燥窑4、导热油加热干燥窑5、以电作为热源的干燥窑6、太阳能干燥窑
根据干燥介质循环特性进行分类:
1、自然循环干燥窑2、强制循环干燥窑
根据风机的布置方式进行分类:
1、顶风机型干燥窑2、侧风机型干燥窑3、端风机型干燥窑
根据木料装窑方式进行分类:
1、轨道小车装窑木材干燥窑2、叉车装窑木材干燥窑
16、短轴型顶风机干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
结构特点:
轴流风机横向地(与窑长方向垂直)分别安装在每根短轴上,通过皮带轮各用一台电动机传动。
这类干燥窑主要作为高温干燥窑使用,窑内温度可达到160~180℃。
优点:
窑内空气和循环比较均匀;干燥质量较高,能满足高质量的干燥要求;较长轴型,安装和维修方便;干燥窑的容量较大,能适合较大规模干燥作业的要求;可适用于高温干燥。
缺点:
需要配置电机夹间,生产面积利用不经济;热量损失较大;动力消耗较高;投资较高。
(气流循环特点没找到,书上只针对了一种特殊的短轴型顶风机干燥窑的气流循环特点进行了描述)
17、风机直边顶风机型木材干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
结构特点:
风机间距一般2m,风机为金属模压铸铝风机,风机直径一般为0.8~0.9m,以0.8m常用,对应8号风机,风机叶片为机翼型扭曲对称叶片。
在干燥窑顶部风机前后设有进、排气窗,进、排气窗的大小和数量视干燥窑容积大小而定,进、排气窗的开启与关闭由进、排气窗伺服电机驱动实现。
在风机间的风机前后,安装有散热器,散热器的散热面积与干燥窑容量成正比,一般来说,常规蒸汽加热干燥窑的散热面积的配置为1:
3,即1m3木材配置3m2散热面积。
在风机间还设有喷蒸管,当窑内湿度低于设定值时,可以由喷蒸管向窑内喷蒸汽,以增加介质相对湿度。
气流循环特点:
当窑内轴流风机开动时,空气被吹向风机的一边,在挡风板的导流下,经散热器加热,向下流到干燥间,横向流过材堆,加热、干燥木材。
流出材堆的湿冷空气在风机的吸引下,向上流到风机间,同时经散热器加热,再被风机所吸取,形成“垂直---横向”的往复循环。
优点:
窑内空气循环比较均匀,干燥质量较高,能够满足高质量的干燥要求;安装和维修方便;干燥窑的容量较大,能适合较大规模干燥作业的要求;动力消耗较小。
缺点:
建窑投资相对较高
18、长轴型顶风机干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
结构特点:
数台轴流通风机沿轴的长度方向串联安装在一根长轴上,轴的一端伸至管理间,用一台电动机通过皮带传动。
图8-6所示为进、排气道互相连通的长轴型顶风机干燥窑。
用假天棚将干燥窑分为上下两部分,上部分为风机间,下部为干燥间,在风机间安装6台轴流能风机,风机间距一般为2m左右,风机的机号一般为8#~12#,而以12#的比较普遍。
在干燥间放置材堆,材堆两侧靠近侧墙旁边,安装有铸铁圆翼管加热器。
气流循环特点:
风机开动是,空气被吹向风机一边,在挡风板的导流下,向下流到干燥间,经加热器加热,横向流过材堆,干燥木料。
流出材堆的空气在风机的吸引下,向上流到风机间,同时经加热器加热,再被风机所吸取,形成“垂直--横向”的往复循环。
优点技术性能比较稳定,窑内空气循环比较均匀;干燥质量较高,能满足高质量的干燥要求;干燥窑容量大;动力消耗较少,每窑只用一台电动机。
缺点:
安装不易平衡,轴承易坏,常发生故障;安装困难,维修不便;投资高,钢耗大,腐蚀严重。
19、端风机型木材干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
•结构特征:
轴流风机安装在材堆的端部,干燥窑由位于后部的档板隔成前部干燥间和后部风机间,根据材堆高,横向安装一台或两台轴流风机在风机间,干燥间的两侧壁自后部或中部向前逐渐倾斜成斜壁窑,加热器可布置在风机间或布置在干燥间材堆两侧,一对进排气装置设在风机前后的窑顶上。
如图8-7所示。
•气流循环特点:
水平-横向循环
•端风机型干燥窑的优点:
在材堆高度上气流循环比较均匀;气流循环为“水平-横向”的可逆循环,特别适合于毛边板的干燥;安装、维修方便。
•端风机型干燥窑的缺点:
干燥长度不宜过长,一般不超过6m,故干燥窑的容量不大,一般适合于中、小型企业的干燥;斜壁角度、气道宽度不当或气道内的档风板设置不妥,将影响沿木材长度方向气流循环的均匀性。
20、侧风机型干燥窑的结构特点?
气流循环特点?
优缺点?
21、什么是高温干燥?
高温干燥的特点和应用范围?
•结构特征:
风机、加热器、喷蒸管、进排气道都装在窑内侧边,采用吸风式单向气流循环。
•侧风机干燥窑的气流循环特点:
根据风机位置高度又可分为风机位于材堆中部的侧风机干燥窑和风机位于材堆高下半部的侧下风机型干燥窑。
(a)对于侧面中部风机气流为:
水平-横向循环(一般采用大风机,在水平面内横向)
(b)对于侧下风机为:
垂直-横向循环
•侧风机型干燥窑的优点:
结构比较简单,干燥窑的容积利用系数较高,投资相对较少,安装维修较为方便,容易得到较大的气流循环速度。
•侧风机型干燥窑的缺点:
含水率的均匀性差,干燥容量小。
高温干燥:
干燥温度超100℃,温度操作范围通常为110~140℃,最高温度可达170~180℃。
常压过热蒸汽干燥也属于高温干燥。
第三章 木材干燥主要设备
22、蒸汽散热器分类、各种类型散热器的优缺点?
分类:
肋形管散热器、平滑管散热器、片式散热器(其中片式散热器分为螺旋绕片散热器、套(串)片式散热器、双金属轧片管式散热器)
•铸铁肋形管散热器的优点是:
坚固,耐腐蚀,散热面积大,与平滑管相比,当管径和长度相等时,散热面积比平滑管大6~7倍,总散热量约大3倍。
•铸铁肋形管散热器的缺点是:
由于铸铁肋形管散热器的质量大,耗用金属多,另外受管长限制需分段连接,法兰多,安装和维修不便,故在现代木材干燥设备中很少使用。
平滑管散热器优点:
平滑管散热器构造简单,接合可靠,制造与检修方便,承受压力的能力较大;传热系数较大,不易积灰。
平滑管散热器缺点:
由于平滑管散热器的散热面积小,且易生锈,使用寿命不长,因此,这种散热器在干燥生产实践中已较少使用,仅见于生产规模较小、自建的木材干燥窑中。
•螺旋绕片散热器优点:
散热面积大,结构紧凑,质量轻,安装方便。
•螺旋绕片散热器缺点:
对气流的阻力大,翅片间容易被灰尘堵塞,钢质翅片很容易腐蚀,铜质翅片耐腐蚀性和传热性能好,但材料紧缺、造价高,铝质翅片较耐腐蚀且经济。
套(串)片式散热器优缺点和螺旋绕片散热器一样。
•双金属轧片管式散热器优点:
两层管壁之间结合牢固,传热性能好,防腐蚀性能好,强度高,散热面积大,安装方便。
•双金属轧片管式散热器缺点:
对气流阻力大,翅片间隙易积灰尘,降低传热效应。
23、木材干燥窑对散热器的要求是什么?
散热器应满足下列要求:
(1)应能均匀地输出足够的热量,以保证窑内温度合乎干燥基准的要求。
(2)应能灵活可靠地调节被传递的热量。
(3)在热、湿干燥介质的作用下,应有足够的坚固性。
24、散热器安装时应注意些什么?
25、木材干燥用于增湿的有哪几种?
26、疏水器是作用是什么?
如何选用疏水器?
27、什么是相似风机?
相似风机参数之关系?
散热器安装时应注意如下:
• 为便于调节窑内温度,散热器应分组安装。
管组长度一般不超过6m。
•如为轨道小车装窑,从大门端进汽较好,以减小窑长度方向的温差。
•散热管在加热和冷却时,长度应能自由伸缩,肋形管不能和墙上的挂钩固定死,只要托住即可。
•平滑管连接时,在窑内尽量少用法兰,多用焊接法,以免漏气。
•蒸汽管过墙的孔眼必须在砌墙时预留安装孔,安装后用膨胀珍珠岩粉拌水泥堵孔。
•安装时要考虑检修方便,将铸铁管预埋在墙壁中,两端用法兰与蒸气管连接,以便检测。
增湿:
1、向窑内喷射雾化水的方法2、通过加热器加热水而使之成为常压饱和水蒸汽
3、将高温蒸汽直接通入水槽中,消除过热后成为常压蒸汽再用以增湿。
疏水器作用:
疏水器又叫疏水阀,其作用是排水阻汽,即排出散热器及蒸汽管道中的冷凝水,同时阻止蒸汽的漏失,从而提高加热设备的传热效率,节省蒸汽消耗。
疏水器的选用:
主要根据疏水器的进出口压力差△P=P1-P2,及最大排水量而定。
进口压力P1采用比蒸汽压力小1/10~1/20表压力的数值。
相似风机:
把尺寸大小不同,但几何构造相似的一系列通风机可归纳为一类,叫做相似风机。
相似风机参数之关系:
相似风机的风量Q,风压H,转速n,轴功率N和效率η之间的关系,如表8-11所示。
25、某型号的轴流风机,叶轮直径D1=800mm,转速n1=600r/min,流量Q1=8000m3/h,风压H1=120Pa,轴功率N1=1KW,若将叶轮直径放大到D2=1600mm,转速减小至n2=300r/min,问流量、风压及轴功率有何变化。
综上可知:
若相似风机的叶轮直径增加到原来的2倍,同时把主轴转数减小到原来的一半,则风量可以增大到4倍,风压不变,功率消耗也增大4倍。
生产中通常采用什么方法提高风量?
26、风机的类型?
我国木材干燥窑生产上使用的轴流通风机有三种:
对称型扭曲叶片轴流通风机
平板型扭曲叶片轴流通风机
扇形平板叶片轴流通风机。
第4章对流干燥介质
27、什么是木材干燥介质?
在干燥过程中,能在窑内不断循环流动,在经过加热器表面时能吸收热能,在经过木材表面时能把热能传给木材,同时能吸收木材表面蒸发出来的水分并把水分带走排出窑外,这种媒介物质叫做干燥介质。
28、饱和蒸气和过热蒸汽有何区别?
饱和蒸汽是与沸腾水处于相平衡状态的蒸汽,其中的水蒸气分子处于饱和状态,而过热蒸汽是温度高于相同压力下饱和温度的蒸汽,是不饱和蒸汽,有容纳更多水蒸气分子而不致凝结的能力。
过热蒸汽可以做对流干燥介质,而饱和蒸汽不能做对流干燥介质。
饱和蒸汽在木材干燥中有何用途?
什么是过热度?
过热度表示什么?
过热度小又表示什么?
湿空气的状态参数有哪些?
在ID图上如何表示这些参数?
绝对湿度、相对湿度的概念?
什么是湿球温度?
什么是干湿球温度差?
干湿球温度差与相对湿度有何关系?
饱和蒸汽和过热蒸汽哪种用做干燥介质?
哪种用做载热体?
为什么?
木材干燥窑内的常压过热蒸汽是通过什么途径得到的简述确定湿空气的相对湿度的两种方法?
哪种更精确且使用范围更广?
已知在海拔高度1800m处的空气干球温度为30℃,湿球温度25℃,试用卡锐尔-卡喷特尔经验公式计算相对湿度,并与表5-1的结果作比较,分析两种方法的精确性。
什么是I-d图,I-d图上有些什么线系?
用I-d图表示湿空气的湿空气的加热和冷却过程、水分蒸发过程,不同状态空气的混合过程。
湿空气加热和冷却时其它参数如何变化?
水分蒸发过程中,其它参数如何变什么是露点温度?
它和湿球温度有何区别?
32、什么是高发热量?
什么是低发热量?
高发热量(Qg):
单位燃料完全燃烧后,生成的气体所放出的全部热量(包括水蒸气汽化热在内),叫高发热量。
用Qg表示,单位kJ/kg。
低发热量(Qd):
从高发热量减去所含水分及燃烧生成水分的汽化热后,即为低发热量,这是可利用的热量。
木废料含水率越高,可利用的发热量(Qd)越低。
33、影响木废料燃烧的因素是哪些?
34、窑外状态为1的新鲜空气进入干燥窑内,与窑内循环状态为2的湿热空气混合为状态3的混合气体,在风机驱动下经加热后变为状态4的干热空气,然后对木材进行加热和干燥后变为状态2的湿热空气。
设循环空气量是新鲜空气量的n倍,请在Id图上表示空气状态的变化过程,并说过各过程的特征。
窑外状态为1的新鲜空气进入干燥窑内,与窑内循环状态为2的湿热空气混合为状态3的混合气体,在风机驱动下经加热后变为状态4的干热空气,然后对木材进行加热和干燥后变为状态2的湿热空气。
设循环空气量是新鲜空气量的n倍,请在Id图上表示空气状态的变化过程,并说过各过程的特征。
再加上上次作业里面的干燥三角形就可以了。
34、窑外状态为1的新鲜空气进入干燥窑内,与窑内循环状态为2的湿热空气混合为状态3的混合气体,在风机驱动下经加热后变为状态4的干热空气,然后对木材进行加热和干燥后变为状态2的湿热空气。
设循环空气量是新鲜空气量的n倍,请在Id图上表示空气状态的变化过程,并说过各过程的特征。
把n=G2/G0称为混合比例系数,又称循环空气补充系数。
表示1kg新鲜空气与nkg循环空气混合。
a、若已知n,则可根据公式(5-14)和(5-15)求混合空气的湿含量(dc)和热含量(Ic):
b、若已知混合气体的湿含量dc,则可求混合比例系数n,可用下式表示:
由上式可知,点C把直线0-2分为两段,两段的比值等于混合气体的比例系数n,且C点靠近组分量较大的状态点,例如:
n>1,则靠近点2。
44影响木废料燃烧的因素是哪些?
第五章 木材干燥时的传热、传湿及应力、应变
35、设有一木材干燥窑由两砖夹一保温层构成,内外墙用红砖,厚度为240mm,导热系数为λ=0.58W/m℃。
中间保温层为膨胀珍珠岩,厚度为100mm,导热系数为λ=0.046W/m℃。
干燥窑内的介质温度为湿空气,放热系数α1=11.63W/m2℃,干燥窑建于露天,放热系数α2=23.26W/m2℃。
已知:
干燥窑建于广州,窑内介质温度t1=80℃,窑外温度t2=10℃。
求:
通过窑壳的热流密度和各层接触面的温度。
36、木材在饱和湿空气中的加热速度快还是在饱和湿空气中的加热速度快?
37、扩散和流动的区别?
(1)体积流或质量流,即流体在毛细管压力梯度的作用下,穿过木材组织孔隙的流动。
(2)扩散,即水蒸气穿过细胞腔中空气的扩散及吸着水在细胞壁中的扩散。
P35
38、木材水分移动的途径?
1、通过大毛细管系统路径由毛细管张力作用引起,液态自由水沿细胞腔和细胞壁上的纹孔作毛细管运动。
如图7-6a。
2、沿连续不断的细胞壁的移动(微毛细管路径)由木材细胞壁横断面上的含水率梯度引起。
发生在FSP以下,如图7-6b1。
3、交替形式的路径水分交替地既呈液体状态又呈蒸汽状态,不断沿着彼此相邻的细胞壁和细胞腔的移动或扩散。
如图7-6b2。
注意:
水蒸气的扩散无论在FSP以上或以下都会发生,扩散是以液态或气、液交替的形式进行。
39、影响木材干燥速度的因子有哪些?
有何影响?
影响木材干燥速度的因子有哪些?
哪些是可以人为控制的?
外因有干燥介质的温度、湿度和气流速度,内因有木材的树种、厚度、含水率、心边材和纹理方向等。
温度:
温度是促进木材干燥速度的主要因子,木材的温度和木材中水的温度都随介质温度的升高而升高,水分温度升高后,木材中水蒸气压力升高,液态水的粘度降低,从而促进木材中水蒸气向外扩散及液态水移动。
湿度:
湿度对干燥速度起制约作用。
温度不变时,湿度越高,介质水蒸气分压越大,木材表面的水分越不易向介质蒸发,干燥速度越小。
气流循环速度:
气流循环速度越高,则木材表面的饱和蒸汽界层越薄,从而改善介质与木材之间传热、传湿的条件,所以气流速度越高,木材干燥速度越快。
外因是可认为控制的。
40、木材干燥时的应力产生的原因?
(1)含水率梯度引起的干燥应力(内外层干缩不一致引起的应力)木材中任何一部分的含水率降低到FSP以下时,就要产生干缩,但受到其他部分的制约,不能正常干缩,而产生拉伸应力。
由于木材所受外力为0,由作用力与反作用力关系,木材内部一部分受拉应力时,则其它部分就会产生压应力与拉应力平衡,因此在木材内部产生内应力。
(2)径、弦向干缩差异引起的附加干燥应力
41、木材干燥应力有哪些种类?
这些应力对干燥过程中和成品质量的影响如何?
木材受应力作用时,就会产生应变,应变按传统观点可分为:
弹性应变和残余应变。
(1)弹性应力与弹性应变
(2)残余应力与残余应变(3)全应力。
全应力=弹性应力+残余应力。
在干燥过程中,影响干燥质量的是全应力,干燥结束后影响干燥质量的是残余应力
42、试述木材干燥过程上,应力的发展规律?
干燥过程中应力变化可以分为四个阶段:
1、干燥刚开始阶段:
无干燥应力产生阶段
2、干燥初期:
应力为外拉内压阶段
3、干燥中期:
内外层应力暂时平衡阶段
4、干燥后期:
应力为外压内拉阶段
43.木材中的自由水如何向表面移动?
木材干燥时,木材表层水分蒸发最快,靠近表面的管胞腔中存在的自由水较少,而管胞锥形端部毛细管半径r2较小,因而毛细管张力增大。
而木材内部含水率较高,毛细管半径r1较大,毛细管张力较小,因此,木材中存在从内到外的毛细管张力梯度,在这个毛细管张力梯度的作用下,迫使自由水由内向外流动。
44.木材干燥时表裂和内裂各在什么阶段可能发生?
为什么?
45.干燥结束后,从被干木材中截取的应力试片,刚锯开时梳齿平直,能否说明木材中无应力?
为什么?
不能,
46、为什么弦切板的外表面及带髓心的方材四个表面干燥时易出现开裂?
答:
(1)弦切板的外表面:
弦切板的外表面(靠近树皮的面)接近弦向,其干缩量接近径向板的内板面(靠近髓心的面),因此,干燥时其力向外板面翘曲,但实际干燥生产中,板材都堆积成材堆,并在其顶部置压块以防止木材翘曲变形,由于材堆及压块的重量,对板材产生附加的压力以抑制其翘曲,因而板材的外表面就产生附加拉应力,而内表面产生压应力。
这种应力与含水率梯度无关。
外表面的附加拉应力与含水率不均匀引起的表面拉应力相叠加,很容易引起外表面的表裂。