木材微波干燥技术与应用

推广应用麟瓤1桦木材微波干燥技术与应用朱丽滨，张显权东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨1500401木材微波干燥的原理木材微波干燥是以湿木材作为电介质，放置于微波电磁场中，在频繁交变的电磁场作用下，使木材中水分子极化，极化水分子迅速旋转，相互摩擦，产生热量，从而加热和干燥木材。
湿木料在微波电磁场中吸收的电功率可为E电场强度；木材的介电系数；tgS木材损耗角正切。
由上式可以看出，电场强度越大，电流频率越高，木材吸收的电功率就越多。这是因为电场越强，极化的水分子摆动的振幅越大，摩擦产生的热量就越多。
但过高的电场强度，容易使木材击穿，这就限制了微波加热所能输入的大功率密度。因此，通常采用提高频率的方法来提高加热木材的速度。因为频率越高，木材中水分子的摆动就越频繁，摩擦产生的热量也就越多。
微波干燥与其他干燥方法的区别在于，热量不是从木材外部传入，而是在被干燥木材的内部直接产生。
木料沿整个厚度同时热透，且热透所需时间与木料厚度无关，而与电场强度微波频率以及木材的介电性质有关。通常木材的含水率越高，密度越大，木材的介电系数和损耗角正切也越大，木材的加热速度就越快。
当木材在微波电磁场中加热时，如果木材面没有冷却，其整个断面的温度将是相同的。但由于木材面有热损失及水分蒸发，实际上木材内部温度高于面温度，这样，在木材不同厚度上就形成了温度梯度。
因此，微波干燥时，木材中水分的移动不仅依靠含水率梯度，而且还依靠温度梯度。特别是当木材内部温度高于水的沸点时，在木材中还产生超常压的水蒸汽压力，更加速了水分由内向外的移动。因此，微波干燥速率大大高于普通对流千燥的速率。由于木材本身是种介质，木材中含有水分，水的介电常数很大，是种很好温度也高。另外，木材本身的特性是随着温度的升高，其介电常数也随之增大，所以在整个加热干燥过程中，始终能保持高效率。
2木材微波干燥系统微波干燥系统主要由微波发生器微波干燥器传动系统排湿冷却装置控制系统以及安全保护系统等几部分组成2.7微波发生器微波发生器是干燥设备的关键部分，它的心脏部分是产生微波的电子管微波管，其主要作用是产生所需要的微波能量，然后微波通过波导装置无损耗地传输到微波干燥器中。目前用于木材加热和干燥的微波管主要采用磁控管，磁控管正常工作需要有高压直流电源，并采用风冷和水冷系统，以延长使用寿命，提高管子的效率。
2.2微波干燥器微波干燥器是实现物料与微波相互作用的空间，微波能量在此转化为被干燥物料的内能，使物料中的水分蒸发，以达到干燥的目的。适合于木材使用的微波干燥器有谐振腔加热器和曲折波导加热器。谐振腔加热器为矩形中空箱体，用铝板制造，腔体顶部与波导耦合，以输出微波能。
2.3排湿冷却装置排湿冷却装置的作用是排出物体中蒸发的水蒸汽以及将物料通风冷却。在加热器箱体的侧和底边设，与辄，有许多排湿孔，在箱体的侧排湿孔外面设有风道，与台离心通风机的吸气口相连，以排除箱内的水蒸汽。
2.4传动系统传动系统的传输速度和调速范围要适应被干燥物料的工艺要求，可连续不断地将它们送入微波干燥器中进行千燥，并将干燥后的物料输送到下道工序。物料输送带均采用低耗微波介质材料，如聚氟乙烯玻璃纤维带聚乙烯带等。传动系统由传送带调速电机变速箱链条轮及滚筒等组成，传输速度由无级变速控制箱进行调节。
2.5控制系统控制系统用来调节设备的各种运行参数，以保证设备的输出功率输送速度排湿冷却装置等能根据佳工艺的要求，及时方便灵活地控制与调整。控制系统既可安装在微波发生器上，又可与主机分开，也可以把若干台微波干燥设备的控制系统集中安装在个总控制台上，进行工艺参数的总控制。
3微波干燥的特点木材微波干燥是项新技术，它具有加热均匀，干燥速度快，质量好，有利于连续化自动化生产等系列优点与常规干燥方法相比，微波干燥具有如下特点。
3.1加热时间短，干燥速度快在微波加热干燥过程中，木材处在微波场中，加热是在整个断面上进行的，木材内外得到同时加热，温度同时上升；木材内部的水分迅速汽化，形成向外扩散的压力。但由于木材面有热损失及水分蒸发，实际上木材内部温度高于面温度，特别是当木材内部温度高于水的沸点时，水分汽化，产生蒸汽压力，加速了水分向面扩散，因此，干燥速度快，效率高。
常规加热干燥的热量是通过传导，由及里，热量效率低。自然干燥需要数月至数年；热空气干燥需要几天到几十天；而微波干燥是木材自身整体生热，没有热惯性，也没有热传输损耗，干燥只需十几分钟或几十分钟，干燥速度比传统加热法快倍以上。
3.2干燥质量好由于微波干燥具有渗透性，在干燥过程中，木材中推广应用本致，加热均匀，产生内应力的含水率梯度小，可大限度地避免木材在干燥过程中出现变形和开裂。同时，微波干燥过程中能彻底杀灭各种虫菌类，消除木制品虫害，因此提高了木材及木制品的干燥质量。此外，微波干燥的木材面能保持原有的色泽。
又3节约木材，提高木材利用率木材微波干燥设备大的特点是能干燥木制品的半成品。自古以来，细木制作的工艺都是先将木材千燥后再使用，而微波能直接干燥成形的木材，并保持木材方料根据木制品结构的需要，制成各种形状规格的半成品，再进行微波干燥，使木材中原有的缺陷不再扩展，所以提高了木材的利用率，节约了大量木材和能源，经济效益十分显著。
3.4干燥工艺简便，易于操作由于微波干燥木材不需浸泡蒸煮喷蒸等工艺，干燥设备易于实现自动化控制。般可根据几个参数来确定其干燥时间，操作时只需将干燥时间设定好，无需人员守侯，木材干燥好会自动停机，便于操作，而且无环境污染。
又5选择性加热微波干燥木材时具有选择性，含水率高的部分吸收微波能量多，得到的热量也多，这样有利于木材含水率的致。
虽然木材微波干燥有许多优越之处，但其耗电量大，设备较复杂，过程不易控制，而且需要专门的防护。
因此，在应用过程中还需要不断完善与改进。
4微波干燥的应用在微波电磁场中，由于介质损耗使木材加热，热量不是从木材外部传入，而是在内部直接产生，因此，能从内部改变木材的构造和性质。
4.1改进木材的渗透性微波可使木材细胞内的蒸汽压增高。由于木材射线细胞的胞壁较薄，内压增高可导致其破裂而形成液体和蒸汽通过的径向通道。内部蒸汽压的，高还可在径切面形成空隙，其数量尺寸及分布情况可通过微波功率的大小控制。这些变化可使木材的渗透性上千倍推广应用地提高试验明，辐射松花旗松心材和斜叶桉的渗透性经微波处理后均显著改进。微波处理后的木材可用防腐剂或树脂浸注。
4.2微波加热软化木材实木弯曲家具因其曲线造型灵活，同时又不失天然木材的质感而深受人们喜爱。但目前般都采用传统的加工方法弯曲木材，即先对木材蒸煮软化，弯曲后再干燥定型。该方法生产周期较长，生产效率低，加热不均匀，弯曲时容易产生缺陷和废品，使成本大幅度提高采用微波加热软化木材并进行弯曲加工，可以使生产效率得到明显的提高。
传统的蒸煮法软化木材，主要是利用水对纤维素半纤维素和木素进行润胀，为分子剧烈运动提供自由体积空间，由外至内逐渐对木材进行传导加热，使分子获得足够的能量。但该种方法内外受热不均匀，对于较厚的试件加热时间较长，软化效果不理想。
微波加热软化木材与传统方法的机理相同，但加热方式不同。微波加热是在微波场作用下，使极性分子水及有关的官能团等产生摆动，摩擦生热，达到内外起加热的目的。该种方法加热均匀迅速，不容易产生含水率梯度，减少了应力集中，降低了弯曲木材时4.3木材微波弯曲干燥定型曲木制品给人以典雅清丽之感，广泛应用于家具乐器运动器材玩具等制造业中。在进行弯曲加工时，利用微波加热弯曲技术就可以满足美学和机械强度的要求。微波加热弯曲木材，由于其时间短效率高弯曲成型性能优良等特点，在日本欧美等发达国家已形成工业化生产能力。
微波加热能激发木材中电介质分子产生极化振动和摩擦生热，使木材内部水分以热水或蒸汽状态向外移动，当木素和半纤维素吸收水分时，其玻璃化温度将降到100丈左右。由于微波的穿透能力强，利用微波干燥技术，弯曲木只要在微波炉内经数分钟照射，就能干燥定型，其效率高且定型质量好。日本学者则元京发明了在微波加热室内放置加工弯曲木用的加压装置，可使木材软化弯曲加工和干燥定型连续进行。
5结论微波主要用于干燥含水率为30以内的木材，特别是含水率在20以内木材的干燥，其干燥质量和经济效益是其他方法无法相比的。由于可直接干燥成型半成品，降低了木材损耗，节约木材达15.对些贵重木材的干燥更显出其价值，经济效益十分显著。在国家大力提倡保护生态环境，节约能源，降低污染的今天，提高能源利用率，既关系到环境保护和国民经济能否可持续发展，也是为子孙后代能否留下资源的大问主要参考文献刘昌铎。木材微波干燥技术。木材工业。1996，103301.
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目前。在国内实木地板销量大的市场当属北京广州上海及整个华东地区，因而在这些城市及地区的毛坯料市场的规模也可观。极其具有代性的是。在我国入世后，有许多国外木材企业商家纷纷在这些地区建厂或注入资金，使我国木地板毛坯料市场的竞争日显激烈，而且风险也随之，加。我国木地板毛坯料制造生产行业，经过几年来的整合。淘汰出局不少实力较弱资金不足的中小型企业。与外商形成鼎足之势的，除原有的少数大型国有企业，又有些颇具实力的合资独资或民营企业前来助阵。显然。在今明两年木地板毛坯料市场的争夺战中。决定胜负的要素，无外乎资金货源质量价位与服务等几方面。海外在华的木地板企业在前两项要素中有优势，而国内企业在后两项要素中占先。所以今后木地板毛坯料市场在其中的项。即质量要素上将有拼。
木地板毛坯料市场的前景是诱人的，竞争也是残酷的，但对于收入日益增多的中国消费者而言，市场竞争越是激烈，也就意味着木地板品种将会越来越丰富，质量会越来越好，其价格行情也会越来越合理。