发布时间 : 星期六 文章第二章木材中的水分与木材干燥更新完毕开始阅读3dd87490cf2f0066f5335a8102d276a201296073
第五节木材内部水分的移动及影响因子 一、 木材内部水分的移动
在干燥过程中，木材的水分是由木材的内部通过木材的表面向外移动的。从木材干燥的角度讲，木材在由湿变干的过程中，首先蒸发的是自由水，然后排出部分吸着水。因为木材是具有一定厚度的，在其心层（内部）与表层（表面层）之间就会形成一个含水率差值，木材的心层含水率高，表层的含水率低，一般把这种现象叫做含水率梯度（或水分梯度）。含水率梯度促使木材内部的水分向外移动。木材的组成部分——细胞具有大小差异不同而又有相互联系的大毛细管系统和微毛细管系统，木材中的水分不是以一种形式通过这两个系统作简单的移动的，而是一个复杂的过程。当将一块湿板材放在空气中时，表层的自由水先蒸发，当表层的自由水蒸发完毕后，表层的吸着水开始蒸发一部分，使表层的含水率在纤维饱和点以下，此时木材内部的水分大于表层的水分，形成了内高外低的含水率梯度，木材内部的水分压力大于木材外部的水分压力。当木材的含水率处于纤维饱和点以下时，木材内部的水分同时以蒸汽和液体状态沿着以下三种水分传导径路向表层移动：
（1）微毛细管径路。在毛细管张力的作用下，水分呈液体状态沿着细胞壁的微毛细管系统由内向外移动。
（2）大毛细管径路。在水蒸汽分压差的作用下，水分呈蒸汽状态沿着由相邻的细胞腔等组成的大毛细管系统向木材表面扩散。
（3）混合径路。水分不断交替地呈液体状态和蒸汽状态，沿着彼此相邻的微毛细管径路和大毛细管径路移动或扩散。
二、 影响木材水分传导的因子
纤维饱和点以下木材中水分的移动情况对所有树种都适用，但水分移动或扩散的快慢要受木材的树种、木材的部位、水分移动方向、木材的温度和木材含水率等因子的影响。
（1）木材的树种。木材的树种有针叶材和阔叶材之分。而阔叶树材又有环孔材和散孔材之分。环孔材的水分传导小于散孔材和针叶材，干燥比较困难。蒙古栎属于环孔材，所以它比较难干燥。而散孔材和针叶树材随着密度的增大其水分传导逐渐减小，干燥也比较困难。如落叶松属于针叶树材，因其密度较大，就比较难干燥。我国东北地区用于木材加工生产的树种大致有： 针叶树材：红松，白松（樟子松、云杉等），落叶松。 阔叶树材：椴木、杨木、桦木、核桃木、黄波罗、榆木、色木、水曲柳、蒙古栎。
阔叶树材中散孔材有：色木、桦木、椴木、杨木。 阔叶树材中环孔材有：蒙古栎、水曲柳、榆木、黄波罗。 核桃楸属于阔叶树材中的半散孔材和半环孔材。
（2）木材的部位。木材有边材和心材之分。距离树皮比较近的为边材，距离原木髓心比较近的为心材。边材中的水分移动比心材的容易；心材中传导水分的径路多数被堵塞，水分移动比较困难。所以，在一般情况下，边材较心材易干燥。
（3）木材水分移动方向。木材里的水分可以顺着纤维方向移动，从木材的两个端头排出，也可以横跨纤维方向移动，从木材侧面排出，这是木材的水分传导性。对于大多数木材而言，长度远大于宽度和厚度，木材锯材的侧面积与上、下表面积远远大于木材的两个端头的面积。为此，对于木材的锯材干燥起决定作用的是水分从锯材的侧面和上、下表面的蒸发，主要依靠横跨纤维方向的水分传导，尤其是沿着锯材厚度（上、下表面）方向横
跨纤维方向的水分传导，所以在木材干燥中只考虑水分横纹方向的水分传导。
（4）木材的温度。在木材中，沿着各种水分传导径路的水分移动速度均随着温度的升高而急剧地增大。木材的温度高，干燥速度快。
（5）木材含水率。当含水率降低时，微毛细管系统水分传导径路的效率降低，大毛细管系统水分传导径路的效率增高。当含水率升高时，则影响不大。根据有关实验分析，木材含水率从5%变化到纤维饱和点时，木材的水分传导无明显变化。
第六节木材干燥曲线和木材干燥的三要素 一、木材干燥曲线
木材干燥曲线也叫干燥曲线，是描述木材在干燥过程中木材含水率与时间的关系曲线。从干燥曲线中可以看出，木材干燥的全过程分为三个阶段：预热阶段、等速干燥阶段和减速干燥阶段。
（1）预热阶段。木材干燥开始阶段在暂时不让木材中的水分向外蒸发的条件下，对木材进行预热处理，把木材的温度从常温加热到干燥所需要温度。一般是沿着木材厚度方向加温，表层到心层的温度要趋于一致，均匀热透。采取的办法是，在提高干燥室内干燥介质（如空气）的温度的同时，将干燥介质的湿度提高到饱和或接近饱和状态。由于在这个阶段中木材的含水率不下降，因此干燥曲线是水平的。
（2）等速干燥阶段。干燥曲线中呈线性状态的曲线表示等速干燥阶段。木材经过预热后，按照干燥的要求，把干燥介质的湿度降低，使木材开始进行干燥。这个阶段是木材的自由水蒸发时期，只要干燥介质的温度、湿度和循环气流速度不变，木材含水率下降的速度也保持不变。当等速干燥阶段达到终点时，木材
表层的自由水已经全部排出，但木材内部的自由水仍然存在，只是由于水分移动的阻力更大，已不能维持初期的干燥速度。
等速干燥阶段内，当干燥介质的温度越高、湿度越低时，自由水蒸发的就越强烈。必须要有足够的气流速度来吹散并破坏木材表面的饱和蒸汽和蒸汽滞层（界层），以保持相等的干燥速度。
（3）减速干燥阶段。等速干燥阶段结束以后，木材中的自由水分基本被蒸发干净，吸着水开始蒸发。随着蒸发过程的进行，吸着水的数量逐渐减少，水分蒸发时需要的热量越来越多，含水率下降的速度越来越慢，因此称为减速干燥阶段。在这个阶段，要提高木材水分的蒸发速度，必须将干燥介质的温度提高、湿度降低，并保持一定的气流循环速度。当木材中没有被蒸发的吸着水含量达到木材最终含水率要求时，木材干燥过程结束。
二、木材干燥的三要素
通过木材干燥曲线对木材干燥过程的描述可以知道，决定木材干燥速度的因子有干燥介质的温度、湿度、气流速度，木材的温度和木材含水率梯度。在这几个因子中，木材含水率梯度是决定木材干燥速度的主要内因。干燥介质的温度、湿度和气流速度是决定木材干燥速度的主要外因，即木材干燥速度的内部条件主要是木材含水率梯度，外部条件主要是干燥介质的温度、湿度和气流速度。
含水率梯度越大，水分由内向外移动越快，木材干燥速度越快，但在比较大的含水率梯度下进行干燥处理，对木材的完整性和机械性质都将产生不良影响，如木材的开裂和变形等。所以，木材干燥速度不应该过分地依靠含水率梯度加大。
干燥介质的温度决定了木材的温度和木材中水分的温度，是直接促进木材干燥的因子，它为木材的加速干燥创造了有利条