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林业机械与木工设备 FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT

第 42 卷 第 9 期

Vo1 42 No. 9 Sep. 2014

2014 年 9 月

工艺技术

木材真空干燥设备及工艺参数

洪 庆, 曲跃军, 姜海波

(黑龙江省牡丹江林业科学研究所,黑龙江牡丹江 157010)

摘 要:介绍了真空干燥的基本原理、干燥设备结构,以及间歇式真空干燥工艺和参数。 关键词:木材;真空干燥;设备;工艺参数 中图分类号:S782.31 文献标识码: A 文章编号:2095-2953(2014)09-0045-03

Wood Vacuum Drying Equipment and Process Parameters

HONG Qing, QU Yue-jun, JIANG Hai-bo

(Heilongjiang Mudanjiang Forestry Science Research Institute,Mudanjiang Heilongjiang 157010,China)

Abstract:The basic principle of vacuum drying,structure of drying equipment and components,intermittent vacuum drying process and parameters are introduced.

Keywords:wood; vacuum drying; equipment; process parameter

1 真空干燥的基本原理

木材真空干燥是把木材合理地堆放在密闭容器 内,在低于常规大气压条件下进行的木材脱水干燥。实 验证明,在影响木材内部水分移动速度的各项因子中, 周围介质的压力是决定性的因素 [1-4]。如果介质的温度 和湿度保持不变,木材内部水分移动的速度将随空气压 力的减小(真空度增大)而急剧增大,如图 1 所示。此 外,在真空条件下,水的沸点也降低,如图 2 所示。因 此,在真空条件下,木材表面水分蒸发速度加快,木材

7.78
0.83
0.60
0.38
7.98 15.96 63.84 101.08
空气压力 /kPa
图 1 水分移动速度与空气压力的关系
水分移动速度-1/cm·s

106.4
93.1
79.8
66.5
53.2
39.9
26.6
13.3
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
沸点 /℃
图 2 空气压力与水沸点的关系
空气压力/kPa

表面和内部的含水率梯度增大。在木材表面水分剧烈 蒸发的同时要吸收大量的汽化热,引起木材表面的 冷却,使得木材表面与内部的温度梯度加大。这些有 利因素都能加速木材内部水分向表面移动,加快木 材的干燥速度 [5-6 ]。

2 真空干燥设备

真空干燥设备由干燥筒、真空泵、汽水分离器、冷 凝器、加热系统及控制系统组成,如图 3 所示。

收稿日期:2014-07-03

第一作者简介:洪 庆(1960—),男,高级工程师,曾任日本京都大学研究员,主要从事林业机械及其自动化技术的研究。

林业 机 械 与木 工 设 备

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汽水分离器 冷凝器
真空泵 蒸汽发生器 干燥筒 控制系统
图 3 真空干燥设备的组成

2.1 干燥筒

干燥筒为圆柱体,呈水平安装,其密闭性、防腐性、 保温性要好。筒体一般用 10~15 mm 厚的钢板滚压成型 并焊接而成;内壁喷镀铝层或涂刷防锈漆,筒体外壁包 裹保温层;一端的门用螺旋压紧装置压紧,采用耐热橡 胶圈密封,以确保干燥筒具有良好的密闭性。

2.2 真空泵

可采用水环式真空泵,这种真空泵可以抽出腐蚀 性的含尘气体和汽水混合物,为保证干燥木材所需的真 空度,最好采用双级泵。

如果需要很高的真空度,可采用旋片式真空泵,双 级泵的极限真空度为 0.067 Pa。

如果在泵前设置适当的冷凝器可取得更好的使用 效果。

2.3 加热系统

根据具体条件,加热方式可采用以下两种。

(1)对流加热:利用热空气作干燥介质,采用对流 的方式加热和干燥木材。

可采用热水加热,也可用电热或蒸汽加热。图 4 所 示为热水加热的真空干燥机结构简图,干燥筒壁为三 层结构。

热水进口
保温层(50 mm)
材堆
筒壁
热水夹层
内壁
可上下摆 中层壁
动风嘴 通风系统
材车
循环空气层
图 4 热水加热的真空干燥机结构简图

采用电热或蒸汽加热时必须安装电热或蒸汽加热 管路,如图 5 所示。

(2)接触加热:被干木料一层层地堆积在加热板之 间,其形状如多层热压机,如图 6 所示。热压板为空芯

加热器
通风系统
材堆
材车
图 5 加热管路布置图

热板
热水管道及软管
材车
真空泵
抽气口
热水或热油 出口
蒸汽入口
图 6 接触加热示意图

铝板,内装载热体;载热体一般用热水、蒸汽或热油作热 介质;加热板通过软管与加热总管连接;既可设置小型 热水炉或蒸汽锅炉单独供热,也可由全厂的蒸汽锅炉 集中供热。

2.4 冷凝系统

由于真空泵对被抽气体的温度有一定限制(一般不 超过 40 ℃),所以从干燥机中抽出的空气和水蒸气在进 入真空泵之前要先通过冷凝器降温。冷凝器电绕片钢 管放置在冷却水箱中,其组成如图 7 所示。

进气
冷凝水出口
冷凝水进口
出气
图 7 冷凝器

2.5 控制系统

控制系统的功能是控制加热介质及材堆中心温 度、干燥机的真空度等参数。

在干燥机内及材堆中心分别安放热电偶 (或热电

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