木材對流加熱干燥熱質(zhì)遷移規(guī)律的研究.pdf

1、掌握木材對流加熱干燥過程中熱量傳遞與水分遷移的規(guī)律有助于改善干燥工藝,節(jié)省能耗和提高木材干燥品質(zhì)。本研究以東北常用木材興安落葉松(Larix gmelinii Rupr.)為對象,研究了木材干燥過程中熱質(zhì)傳遞的基本規(guī)律。
　　 對木材干燥過程中三維溫度分布及變化進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討了木材在對流加熱干燥過程中的三維傳熱規(guī)律。研究結(jié)果表明:由于木材長度遠(yuǎn)大于木材厚度,傳熱主要沿木材橫紋方向,熱阻受木材厚度和寬度共同制約。在厚度方向上,

2、木材表面溫度最易隨環(huán)境溫度而改變,在厚度斷面上形成明顯的外高內(nèi)低的溫度梯度,若環(huán)境溫度保持穩(wěn)定,厚度上的溫差很快減小,溫度梯度變得平緩。在干燥過程中,由于在大部分時間內(nèi)木材內(nèi)部溫差很小,非等溫?zé)釘U(kuò)散效應(yīng)很短暫。在寬度方向上,靠近側(cè)面部位熱質(zhì)耦合效應(yīng)較明顯,寬度方向上溫度梯度為內(nèi)高外低,因此除非寬度遠(yuǎn)大于厚度或側(cè)面有效封閉,一般情況下寬度的差異對總體傳熱造成的影響不能忽略。
　　 運(yùn)用一維菲克非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散定律描述木材在干燥過程中厚度

3、方向上的水分遷移,將自由水滲流在形式上等同于擴(kuò)散。在獲取含水率空間與時間分布基礎(chǔ)上利用有限差分法逆求水分?jǐn)U散系數(shù)。結(jié)果顯示:水分?jǐn)U散系數(shù)隨木材整體含水率減小而減小,但每個空間位置上擴(kuò)散系數(shù)隨該部位含水率的變化不顯著；木材溫度對水分?jǐn)U散系數(shù)的影響非常顯著,隨著溫度升高,水分?jǐn)U散系數(shù)增大,其影響比含水率的大；材性對水分?jǐn)U散系數(shù)的影響很大。在不同溫度下對水分?jǐn)U散系數(shù)隨平均含水率的變化作了擬合,相關(guān)系數(shù)非常高,在0.9936到0.9999之間。

4、
　　 基于Whitaker體積平均理論并將相變傳熱傳質(zhì)考慮在內(nèi)建立了木材對流加熱干燥過程中熱質(zhì)遷移數(shù)學(xué)模型,模型中將自由水滲流在形式上等同于擴(kuò)散,忽略纖維飽和點(diǎn)以上部位水蒸氣的擴(kuò)散,并假定木材內(nèi)部自由水(纖維飽和點(diǎn)以上部位)和吸著水(纖維飽和點(diǎn)以下部位)與其微環(huán)境的水蒸氣保持著不同的相平衡。將控制方程寫成顯式的差分格式,并在Matlab上編寫相應(yīng)的程序,利用計算機(jī)數(shù)值解法求解熱質(zhì)傳遞數(shù)學(xué)模型。最后對模型進(jìn)行了初步試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果