專利名稱：干燥木材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過驅(qū)除木材中的水分來干燥木材的方法，屬于干燥固體 材料領(lǐng)域。
技術(shù)背景眾所周知的傳導(dǎo)即接觸法是通過對干燥室的加熱單元對木材加熱來驅(qū)除水 分(1973年出版，《對流干燥》288頁，作者KpaCHHKOB.B.B)。本方法的總體不足在于，與加熱單元接觸的木材外表層過熱，造成沿厚度的溫度梯度與濕度梯度升高。從而導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，彎曲，辟裂。更大的不足為由于提高干燥期限與降低被干燥木材的質(zhì)量而受限于對高含水率及大橫截面木材的干燥。而俄羅斯專利號2115870的干燥方法為在電極間放置木材，對電極加電 壓，保證電極與木材中心及周邊可靠接觸，限制與木材接觸點在周期變化的場 強下放電，整體加熱木材。本方法的不足在于木材與電極接觸不均勻。俄羅斯專利號2133419，通過接通電場放電處理木材及驅(qū)除構(gòu)成的水分。此 時，木材放置在干燥室內(nèi)，干燥室抽真空，木材被形成的整體輝光放電處理， 而構(gòu)成的水氣在冷卻表面冷凝。本方法的不足在于沿厚度加熱的不均勻內(nèi)層 比外層具有更高的溫度。正如接觸法干燥木材，此效應(yīng)造成木材質(zhì)量的下降。 另外，在干燥和排除水分的過程中，內(nèi)層水分的降低比外層水分的降低更快。 這導(dǎo)致放電收縮，也就是過渡到整體弧光放電，相應(yīng)的導(dǎo)致木材局部區(qū)域過熱、 燒焦、甚至燃燒。降低電壓值雖然能穩(wěn)住放電，但代價是干燥時間也相應(yīng)的增加。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種干燥質(zhì)量好、生產(chǎn)率高、減少了干燥時間的干 燥木材方法。為達到本發(fā)明目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的干燥木材的方法，由下述步驟 構(gòu)成在真空室的電熱單元間放置木材，將電熱單元接通交流電壓，引燃整體 輝光放電，用整體輝光放電處理木材，用冷凝的方式排除構(gòu)成的水分；測量木 材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度，并且使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度維持在 給定的區(qū)域。所述的使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度維持在給定的區(qū)域是通過改變輸 入至電熱單元間的電功率實現(xiàn)的。所述的使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度差維持在小于15°/9以內(nèi)。所述的電熱單元的電極加熱采用熱交換單元通道內(nèi)流動由外熱源提供的熱 載體或從外接電源對電極引入電流實現(xiàn)加熱。所述的熱載體是熱水。干燥木材的方法，還包括下述步驟對電熱單元的電極電壓進行監(jiān)測。 所述的對電極電壓的波形進行監(jiān)測，使電壓波形的絕對值在上升沿1/2、時 限至3/4、時限區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電壓波形的速度劇烈下降，降低輸入電極間的電壓幅 度值。達到的技術(shù)結(jié)果包括對應(yīng)本條件，在最大可能能量分配原則下穩(wěn)定整 體輝光放電。本發(fā)明的優(yōu)點效果高度保持干燥后木材的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，減少了 干燥時間。


圖1是本發(fā)明電極間空載和不同濕度產(chǎn)生的電壓脈沖波形圖。圖2是本發(fā)明干燥木材的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是溫度傳感器設(shè)置在木材中的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為在干燥過程中從溫度傳感器獲取的溫度值。 圖5a及圖5b為產(chǎn)生過渡過程的示波器波形。圖中1、真空室；2、電熱單元；3、木材；4、內(nèi)部溫度傳感器；5、外部溫 度傳感器；6、真空泵；7、真空計；8、示波器；9、分壓器；10、電源；11、控制單元。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明干燥木材的方法，由下述步驟構(gòu)成在真空室1的電熱單元2間放置木材3，將電熱單元2接通交流電壓，引燃整體輝光放電，用整體輝光放電處 理木材3，用冷凝的方式排除構(gòu)成的水分；測量木材3內(nèi)部及電熱單元2表面的 溫度，并且通過改變輸入至電熱單元2間的電功率使木材3內(nèi)部及電熱單元2 表面的溫度維持在給定的區(qū)域，使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度差維持在小 于15%以內(nèi)，對電熱單元的電極電壓進行監(jiān)測，對電極電壓的波形進行監(jiān)測， 使電壓波形的絕對值在上升沿1/2、時限至3/4、時限區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電壓波形的速 度劇烈下降，降低輸入電極間的電壓幅度值；電熱單元3的電極加熱采用熱交 換單元通道內(nèi)流動由外熱源提供的熱載體或從外接電源對電極引入電流實現(xiàn)加 熱，熱載體是熱水。此種干燥木材的方法能使木材沿厚度方向溫度與濕度趨于相等，從而穩(wěn)定引燃并維持輝光放電。但是，出現(xiàn)不穩(wěn)定放電或輝光放電過渡到其它種放電的 概率仍然存在。為了使該概率最小，在正及負半波上升部分的半周期至四分之 三周期處，監(jiān)測兩處電壓絕對值增加的速度。當(dāng)此增加的速度劇烈下降的時候， 降低輸入電極的電壓。在密封罐體的電極間放置木材。罐體真空處理。在電極間接入交流電壓， 該電壓使電極表面與木材表面的間隙內(nèi)引燃輝光放電。在干燥木材的過程中木 材的溫度升高或?qū)⒏哂?、等于外層的溫度。眾所周知，對于木材，從干燥速度與質(zhì)量最佳結(jié)合點觀點考慮，最佳溫度為60攝氏度。為了維持木材內(nèi)部的給定 溫度，需用溫度傳感器對其測量。當(dāng)溫度偏離此設(shè)定值時，降低或提高放電功率。由于去除水分過程的慣性遠大于溫度傳導(dǎo)過程的慣性，所以在溫度沿厚度 相同的情況下，濕度沿厚度分布也不相同。因此，存在產(chǎn)生由整體輝光放電收 縮為火花放電的過渡過程。為了降低輝光放電轉(zhuǎn)化為其它放電的可能性，必須 在產(chǎn)生不穩(wěn)定性最小危險條件下，降低電極上的電壓。眾所周知，在過渡過程 中交變正弦電壓改變形狀，就是發(fā)生電壓降落至很低的水平即短路狀態(tài)。從一 種狀態(tài)過渡到另外一種狀態(tài)具有某種時限。為了不發(fā)生到弧光或火花放電的過 渡，應(yīng)該在即將發(fā)生過渡的時刻強迫降低電壓。圖1的A為空載狀態(tài)下電壓波 形，也就是在電極間沒有木材時的波形。B、 C為不同濕度條件下的電壓波形。 電壓幅度降低，但波形的正弦特性仍然保持。用虛線表明產(chǎn)生放電狀態(tài)改變即 發(fā)展到弧光或火花放電的危險時刻的電壓曲線過程。在電壓上升部分在曲線中 水平虛線標(biāo)明的電壓增長速度劇烈降低,降至零或負值，可以作為評價由輝光放 電過渡到弧光放電的依據(jù)。在圖1中的兩個半周期的電壓上升部分用實線標(biāo)出。正如研究證實，實際上電壓下降及過渡至水平只在上升部分的第二半時限內(nèi)，也就是過時間t 〉1/2、，此處-正弦電壓絕對值上升部分時限，等于l/4周期。 這可以解釋為，在上升部分的第一半時限對于輝光放電的電壓幅度值不足以致 使放電狀態(tài)的改變，如果不穩(wěn)定性發(fā)生在t-3/4、，到電壓峰值的時間又不足發(fā) 展過渡過程。在達到電壓峰值(t =、)時刻后，在間隙的電壓開始下降，這也 阻礙放電向其他狀態(tài)轉(zhuǎn)變。這樣，在監(jiān)測過程中盡量記錄在半波上升段的電壓 上升速度，在此速度劇烈減小的條件下降低電壓的幅度。這允許在最大可能電 壓條件下，就是說，在最大干燥速度條件下無放電狀態(tài)改變及無損害木材質(zhì)量 對木材進行干燥。圖2及圖3所示的本發(fā)明干燥木材裝置，包括真空室l，在真空室l中設(shè)有 電熱單元2，電熱單元2之間放置被干燥的木材3。在被干燥木材3及電熱單元 2內(nèi)放置對應(yīng)內(nèi)部溫度傳感器為4及外部溫度傳感器5。在罐體1中連接真空泵 6及真空計7。示波器8通過電壓分壓器9及電纜連接在電源10及電熱單元2 之間。內(nèi)部溫度傳感器4和外部溫度傳感器5連接控制單元11，該控制單元11 與電源10連接。引燃整體輝光放電后經(jīng)過被干燥的木材開始流通電流。結(jié)果導(dǎo)致在干燥的 材料里水分的再分布及排除。跟電極間的電性質(zhì)不穩(wěn)定相關(guān)的過程導(dǎo)致產(chǎn)生過渡過程。整體輝光放電濃 縮至通道放電或弧光放電。為防止這些現(xiàn)象發(fā)生，控制電極電壓調(diào)節(jié)輝光放電?；趶碾妷悍謮浩鳙@取的示波器波形圖5-a的數(shù)據(jù)及從內(nèi)部溫度傳感器4、 外部溫度傳感器5獲取的數(shù)據(jù)用控制單元11進行控制根據(jù)以下方法進行調(diào)節(jié)。電壓的示波器波形如圖1的A， B確定了校準(zhǔn)波形與實際波形的變化cA3,;-"3,;A,-K, (1)6+1 — 〔 〔+l — r此處^'-校準(zhǔn)電壓的變化(在電壓源空載狀態(tài)下獲取)； ~'-實際電壓變化速度(在干燥木材過程中獲取)； "',"'"-電壓值； 、d測量電壓周期。用公式(2)比較(圖1中)校準(zhǔn)電壓及實際電壓的改變速度。A . — A ..(2)此處:K-校準(zhǔn)電壓與實際電壓改變速度偏離之設(shè)定值。 在高于設(shè)定值K時控制單元11降低電壓至h, - A力l的最小值K 。 K的選擇取決于電極間的距離與木材的濕度。在干燥罐體真空室1的電熱單元2間放置尺寸為50x100x700毫米的樺木試 件。干燥罐真空至500帕斯卡。在電熱單元的電極間接入電壓達2千伏特、頻 率為50赫茲的交流電壓。用內(nèi)部溫度傳感器4和外部溫度傳感器5記錄溫度， 用電壓分壓器9及數(shù)字示波器8進行記錄電壓波形。在圖4中的曲線15對應(yīng)木材內(nèi)部放置的內(nèi)部溫度傳感器4測量值，曲線14 對應(yīng)外部溫度傳感器5測量值。內(nèi)部溫度傳感器4和外部溫度傳感器5維持在 tHOM=60±2°C區(qū)域內(nèi)。此時，如果內(nèi)部溫度傳感器4和外部溫度傳感器5的溫度 超過值tHOM ,則要么切斷高電壓電源，終止對應(yīng)電極-熱交換單元的加熱。如圖5a所示在產(chǎn)生過渡過程時用以上介紹的方法調(diào)節(jié)高壓電源的工作。在 正常狀態(tài)下，實際的電壓示波器波形與校準(zhǔn)電壓的示波器波形12沒有區(qū)別。=903-765 =138 ;cff/c; △ = 855 — 724 =121^ A*4 >|138-121卜17k5/c34 (4-3).10-3 (4-3)-10-3 4 1 1A 950 — 903^ D,A900 — 855 ^ D,^l/f， ^ , D/ A =-7=47k5/c; A25 =-^~=45k5/c; 《,>|47 — 45| = 2k5/c35 (5-4).10-3 (5-4),1(T3;; 5 i i在產(chǎn)生過渡過程的時候，示波器記錄的波形16發(fā)生變化。獲取的數(shù)據(jù)與校準(zhǔn)電壓值用公式(1)， (2)比較。在公式(2)中的K設(shè)為40千伏特/秒。K值由實驗中根據(jù)具體情形確定。從引入的數(shù)據(jù)能看出，Ki超過設(shè)定值。在Ki不滿足K小于或等于40 kB/cA 305 — 0A，， = ■△32 =△33 =△34 = Ay =(1-0). l(T3 585-305 (2-1). l(T3 805-585 (3-2)-10-3 945 - 805 (4 - 3). 10-3 1005-945440 — 0 , ,=305k￡/c; A2=——^——^4衞B/c; K， <|305 — 440| = 135kS/c;1 (1-0).10-3 1 1=280k5/c; A22 = 500-440，"歸化 < |280 — 60| = 120k5/c;2 (2-I)-IO-3 2||=220k5/c; A = 5QQ-5QQ， =0; < |220 -O卜220M/c;3 (3-2)-l(T3 3 l I=140 W/c; A24 = 500-500 ^4 < |l40-0| = 140k￡/c4 (4-3)-10-3 4||=60W/c; A = 500-500 ^5 < |60 - 0| = 60/c5/c5 (5-4).1(T3;; 1 1(5-4).1(T條件前干燥過程控制單元改變電壓。此時，校準(zhǔn)電壓值17的幅度降低20%并等 于0.9千伏特(圖5b).厶，288-0 (1-0). lO-3557-288 (2-1). l(T3765-557 (3-2)-l(P=288k5/c; A21 =208a:5/c;276-0 (l-O),l(T3526-276 (2-1)-,724-526 (3-2)，:276M/c;A>|288-276卜12W/c; -=250kB/c; /:2>|269-250| = 19k￡/c; 「=198kS/c;&>|208 —198| = l(k5/c;在電壓降低后電壓示波器的波形18不改變自己的形狀。在木材濕度達到10% 后干燥過程結(jié)束。干燥時間為6.5小時。在試件的表面上的顏色與形狀沒有發(fā)生 改變。采用相同的壓力與電壓參數(shù)，但沒進行記錄及加熱，對尺寸為50x100x700毫米的試件進行了重復(fù)實驗。過程持續(xù)了8個小時，此時的最終含水率為15%。在試件的表面發(fā)現(xiàn)有局部過熱區(qū)域。 這樣，通過對比較的實驗數(shù)據(jù)證實，本發(fā)明的干燥方法與現(xiàn)有方法比較后，特點在于允許在干燥過程中保證被干燥材料質(zhì)量的同時更縮短干燥時間。
權(quán)利要求
1. 干燥木材的方法，其特征在于由下述步驟構(gòu)成在真空室的電熱單元間放置木材，將電熱單元接通交流電壓，引燃整體輝光放電，用整體輝光放電處理木材，用冷凝的方式排除構(gòu)成的水分；測量木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度，并且使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度維持在給定的區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干燥木材的方法，其特征在于所述的使木材內(nèi)部 及電熱單元表面的溫度維持在給定的區(qū)域是通過改變輸入至電熱單元間的電功 率實現(xiàn)的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干燥木材的方法，其特征在于所述的使木材 內(nèi)部及電熱單元表面的溫度差維持在小于15%以內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干燥木材的方法，其特征在于所述的電熱單元的 電極加熱采用熱交換單元通道內(nèi)流動由外熱源提供的熱載體或從外接電源對電 極引入電流實現(xiàn)加熱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的干燥木材的方法，其特征在于所述的熱載體是熱水。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干燥木材的方法，其特征在于還包括下述步驟 對電熱單元的電極電壓進行監(jiān)測。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的干燥木材的方法，其特征在于所述的對電極電壓 的波形進行監(jiān)測，使電壓波形的絕對值在上升沿1/2^時限至3/4^時限區(qū)域內(nèi)， 當(dāng)電壓波形的速度劇烈下降，降低輸入電極間的電壓幅度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種干燥方法，尤其涉及一種通過驅(qū)除木材中的水分對木材進行干燥的干燥木材的方法，屬于干燥固體材料領(lǐng)域。干燥木材的方法，由下述步驟構(gòu)成在真空室的電熱單元間放置木材，將電熱單元接通交流電壓，引燃整體輝光放電，用整體輝光放電處理木材，用冷凝的方式排除構(gòu)成的水分；測量木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度，并且使木材內(nèi)部及電熱單元表面的溫度維持在給定的區(qū)域。本發(fā)明的優(yōu)點效果高度保持干燥后木材的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，減少了干燥時間。
文檔編號F26B7/00GK101251331SQ200810010850
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者崔峻峰, 李宏達, 秦邦國 申請人:崔峻峰;李宏達;秦邦國