福建木材真空干燥系统真空泵木材干燥——木材处理、
一:木材真空干燥系统功能
木材真空干燥(wood vacuum drying)是把木材堆放在密闭的容器中,在低于大气压的条件下实施干燥,其干燥介质是湿空气。真空干燥时,木材内外的水蒸气压差增大,加快了木材内部水分迁移速度;同时由于真空状态下水的沸点低,可在较低的温度下达到较高的干燥速率,干燥质量好,特别适用于透气性好或易皱缩以及厚度较大的硬阔叶材。
二:木材真空干燥系统原理
-
真空干燥的原理 一个大气压下水的沸点为100℃,当压力小于一个大气压时,水的沸点则小于100℃;另外,木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分的移动速度快100~1000倍。要加快木材干燥速度,必须想办法加快木材内部水分的移动速度。研究表明:当温度为40℃,在压力为60mmHg时,木材内的水分移动速度大约是压力为760mmHg时的5倍。
根据上述原理,将木材置于密闭的干燥容器内,一方面提高木材的温度,另一方面降低容器内的压力,使木材中水分在比较低的温度下就开始汽化与蒸发,从而达到干燥木材的目的。
与常规干燥相比,真空干燥能够实现在低温条件下快速干燥木材,并且保证木材的干燥质量,很大程度上避免木材皱缩缺陷的产生。经过专家分析探究发现,以杨木为例,在纤维饱和点以上时,真空干燥速率为常规干燥的2.34~2.88倍;而在FSP以下时,则为2.90~4.14倍。
真空条件固然可以加快木材内部水分的移动,加快木材的干燥速度,但可能更加快木材表面水分的蒸发,即在木材高含水率与真空度或绝对压力控制不当的情况下,木材中的含水率梯度将显著增大,这样会导致木材内应力增大,进而引起变形与开裂的可能性也将增大,造成木材干燥缺陷的扩大,所以对真空条件的把握是核心环节。
实践证明木材对流加热间歇真空干燥干燥周期与常规窑干法相比,仅为其1/3,而投资成本与常规窑干设备投资相近,且真空干燥质量高。真空干燥的质量优势还体现在:一些带髓心的柞木、水曲柳、杉木方材,用常规干燥很难保证质量,用间歇真空干燥法干燥基本上没有产生翘曲和开裂等缺陷;一些窑干缺陷较多的难干材采用真空干燥法干燥后,干燥降等率均有较大幅度的降低。
三:木材真空干燥系统设备结构
-
真空干燥设备由干燥筒、真空系统、加热系统和控制系统组成)、干燥筒 干燥筒通常为圆柱体,水平安装。两端呈半球形,其中一端为门。一般用螺旋压紧装置,用耐热橡胶圈密封。筒体用10~15mm厚的钢板滚压弯曲、焊接而成。之所以做出圆柱体,是由于在真空下圆柱体抵抗外界大气压力的性能好,但圆柱体的容积利用系数不高。故国外也有方形横断面的筒体,这种方形筒体,需要其筒壁较厚或在筒壁上设置加强筋,但结构和制造复杂,因此不常用。为了保证有足够的强度,筒体材料通常采用钢板,内壁喷涂铝层或涂刷防锈涂料以防腐蚀。筒体外壁包保温层。筒内下部设有两条钢轨,干燥的木材堆积在载料车上,沿钢轨推人干燥筒内。 干燥筒的直径通常为1.2~2.4m,长度为4~20m。
四:木材真空干燥系统真空系统
-
真空系统包括真空泵、冷凝器和真空阀门等,其中主要的是真空泵。真空泵的作用是对干燥筒抽真空,从而排除木材中的水分。
木材干燥中常用的真空泵有水环式真空泵和旋片式真空泵两种。 水环式真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。这种泵结构简单,制造容易,工作可靠,耐久性好。可以抽腐蚀性的含尘气体及气水混合物,适合于木材干燥使用。为保证干燥所需的真空度,好采用双极泵。 旋片式真空泵是油封机械真空泵的一种。这种泵可达到真空度很高,双极泵的极限桩孔为0.067Pa。若泵前设置适当冷凝器,可取得较好的式样效果。
五:木材真空干燥系统加热系统
三种不同类型的真空干燥机,其主要区别在于加热方式不同,一种是对流加热;另一种是传导加热(即接触加热);是高频电介质加热。
(1)对流加热真空干燥机 利用热空气做干燥介质,用对流的方式加热和干燥木材。在干燥过程中,对干燥筒交替的进行常压加热—真空干燥—恢复常压加热,如此周期循环。故也叫间歇加热真空干燥机。
a.热水加热真空干燥机:圆柱形的干燥筒为三层结构)。从外至内为保温层(厚50~100mm)、热水层(提供干燥木材所需要的热量,外币为10~15mm厚的筒壁)和流动空气层。筒一侧沿长度方向有2~4台轴流通风机,驱动空气水平、横向流过材堆。另一侧有与筒体等长的风嘴,喷射空气横向流过材堆。风嘴可周期地上下摆动,以保证空气在高度上均匀流过材堆。
b.电热或蒸汽加热真空干燥机:这种干燥机的筒体内沿筒长分析也装有2~4台轴流通风机。还装有电热或蒸汽加热管。风机和加热管的布置有两种方案:风机安装在材堆一侧,加热管装在另一侧。筒内气流为水平—横向循环,其结构类似以侧向通风干燥室。风机和加热管安装在材堆下部,气流为垂直—横向循环。后者气流分布比较均匀。
(2)接触加热真空干燥机 被干燥的木材一层层地堆积在加热板之间,与加热板直接接触()其形状如多层热压机。加热板为空心铝板,以便载热体流过。载热体常用热水,也可以用蒸汽或热油。加热板通过软管与加热总管连接。,既可用单独设置的小型热水或蒸汽锅炉供热,也可由全厂的蒸汽锅炉集中供热。 国外也有用电热毯代替加热板对木材加热的。电热毯由多层铝箔在塑料中层压而成,由电阻丝加热。 这种干燥机中的木材与加热板直接接触,进行传导加热(也叫接触加热)。在整个干燥过程中,干燥筒内都保持一定的真空度,通常绝对压力不大于9.3×104 Pa,故也称为连续式真空干燥机。其温度调节简单,只需控制载热体的流量即可。 从木材中蒸发出来的水蒸汽在干燥筒内的冷却板表面冷凝。并沿垂直的冷却板流向筒底,然后通过水管排除干燥筒。冷却板中流动的漏水吸收量水蒸汽的热 量,温度升高,再流至筒外的翘片管散热器,用风机冷却后,再刘热冷却板循环使用。
(3)高频电流加热真空干燥机 这种干燥机具有长方体的密封干燥筒,一端有门。横断面尺寸为1.5m×1.5m,长约2.5~6.5m。由钢板或不锈钢班焊成。筒体外壁横向焊有很多加强筋。筒体内装有三块等面积的极板。上下两块极板接地,中间一块接高频电源)。极板宽度约1m,长约2.5m,两块极板间距约560mm。木料密实地堆积在两块极板之间。中间及底部的极板可移动,并兼作堆放木料的平台使用。高频电能从中间极板输入到木料中。同时干燥机内抽真空,抽到2666 Pa(20mmHg)的绝对压力。
(4)、冷却系统 通常真空泵对被抽气体的温度有一定的限制,一般不超过40℃。因此从干燥机中抽出的空气和水蒸汽在进入真空泵前,先要通过冷凝器降温。 冷却器由饶片钢管放置在冷却水箱中组成。高温空气和水蒸汽从钢管中流过时,受到管外冷水的冷却,从而使温度下降到真空泵允许的范围。
(5)、控制系统 真空干燥过程中须控制介质及木材中心温度、干燥机内真空度等参数。 1)介质及木材中心温度的控制 在干燥机内及木材中心分别安装放热电偶(或热电阻)温度计,测量机内及木材中心的温度。并与带电接点的动圈式温度指示调节仪相连接。当温度达到规定值时,即停止对木材加热。 2)干燥机内真空度的控制 干燥机顶部装有电接点真空表,并与真空表串联。真空表的上、下限位指针可控制真空泵的工作。当真空度达到规定的上限值时,真空表发出讯号,切断真空泵电源;当真空度降低到下限值时,真空表又发出讯号接通真空泵的电源。从而控制干燥机的真空度