柳杉锯材过热蒸汽干燥及传热传质模型构建

发布时间：2018-06-29 10:10

本文选题：柳杉 + 过热蒸汽干燥　；参考：《中国林业科学研究院》2017年博士论文

【摘要】：论文以柳杉为试验材料,研究了常压过热蒸汽干燥对柳杉锯材的干燥质量、微观结构以及物理力学性能的影响;分析了干燥过程中边界层的特点,以及过热蒸汽干燥过程中传热传质规律,构建了一维传热传质模型,为过热蒸汽干燥柳杉锯材提供理论依据,对促进人工林木材高效高附加值利用具有重要意义。在本试验条件下,得出的主要结论如下:(1)干燥质量和微观构造方面。过热蒸汽干燥柳杉锯材达到锯材干燥质量国家标准二级质量要求,合格率为89%。过热蒸汽干燥后柳杉径切面的纹孔膜破坏程度大于常规干燥和气干材,提高了木材的渗透性,干燥速率较常规干燥速率提高84%。(2)物理力学性能方面。过热蒸汽干燥能够显著降低木材的平衡含水率和吸湿湿胀率。在20℃/65%RH和40℃/90%RH两种条件下,阻湿率从常规干燥材的15.49%和11.33%分别增加至过热蒸汽干燥材24.38%和22.19%;抗胀率从常规干燥材6.22%和7.13%分别增加至过热蒸汽干燥材17.68%和22.44%,说明过热蒸汽干燥可以降低木材的吸湿性,提高尺寸稳定性。过热蒸汽干燥材的抗弯弹性模量略大于常规干燥材和气干材;而抗弯强度略小于常规干燥材和气干材,但干燥方法对柳杉锯材的力学性质影响不显著。(3)机理分析。在木材动态黏弹性方面,过热蒸汽干燥材、常规干燥材和气干材的贮存模量都随温度的升高而降低,但减小程度随干燥材刚度的降低和含水率的增加而增大;三种干燥材都出现两个力学松弛过程,但力学松弛损耗峰的温度随含水率的增加而降低。在结晶度和晶区尺寸方面,过热蒸汽干燥材的结晶度和晶区尺寸大于常规干燥材和气干材。(4)干燥介质的马赫数小于0.3,可视其在材堆内通气道的流动为流体密度不变的定常流动,流动状态为湍流,形成湍流边界层,边界层的厚度随着干燥介质的温度和离材堆入口处的距离增加而增厚。(5)采用傅里叶导热定律与菲克第二扩散定律分别描述了木材过热蒸汽干燥过程中的传热与传质过程,构建干燥模型并给出定解条件。利用有限差分法将偏微分方程转变为差分方程并进行数值求解,并对数学模型进行了验证,含水率模型的偏差范围为1%~9%,温度模型的偏差范围为1%~8%。
[Abstract]:The effects of superheated steam drying on drying quality , microstructure and physical mechanical properties of wood saw were studied . The main conclusions are as follows : ( 1 ) The thermal mass transfer law of superheated steam is higher than that of conventional dried materials and air - dried materials . ( 5 ) The process of heat transfer and mass transfer in the drying process of the wood superheated steam is described by the law of Fourier heat conduction and the second law of diffusion . The drying model is constructed and the definite solution conditions are given . The partial differential equation is transformed into a difference equation by finite difference method , and the mathematical model is verified . The deviation range of the water content model is 1 % -9 % , and the deviation range of the temperature model is 1 % -8 % .
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S782.31

【参考文献】