微波與高頻木材干燥的特點
微波(或高頻)木材干燥與傳統(tǒng)干燥方法的最大區(qū)別是:能量不是從木材外部傳人、而是電磁波的形式直接“穿透”到木材內(nèi)部,并通過電磁場與木材中水分子的相互作用而產(chǎn)生熱量,實現(xiàn)對木材的快速干燥。由于其能量傳遞和轉(zhuǎn)化的特殊性.使得微波(或高頻)木材干燥具有一些新的特點。與木材中水分子的相互作用而直接在內(nèi)部發(fā)生。只要木料不是特別厚,木料沿整個厚度能同時熱透,且熱透所需時間與木料厚度無關(guān)。與其他干燥方法相比,微波(或高頻)干燥具有一系列的優(yōu)點:
(1)干燥速度快,時間短 根據(jù)德拜理論,極性分子的極化弛豫時間r與外加交變電磁場的角頻率w有關(guān),在微波段時有wr=1的結(jié)果。微波工作頻率為915MHz和2450MHz時,其r約為10(-11)-10(-10)數(shù)量級。因此用微波干燥木材時,木材的升溫和水分蒸發(fā)能在整個木料中同時迅速進行,大大縮短了傳統(tǒng)干燥方法中熱傳導所需要的時間。再者,微波作用于木材,可以破壞木材的紋孔膜,使木材內(nèi)部的通透性增加,從而在很大程度提高了木材內(nèi)的水分遷移性能。因此在微波干燥過程中,木材的干燥速率理所當然要遠高于常規(guī)干燥。
(2)干燥質(zhì)量好,節(jié)約木材 微波是一種穿透力較強的電磁波,如頻率為915MHz的電磁波,其波長為32cm,它能穿透木材一定的深度,向被加熱木材內(nèi)部輻射微波電磁場,推動其極化分子的劇烈運動而產(chǎn)生熱量。因此其加熱過程在整個木材內(nèi)同時進行,升溫迅速,大大縮短了常規(guī)加熱中熱傳導的時間。除了特別厚的木材外,一般可以做到表里一起均勻加熱。
由于在微波干燥過程中,木材內(nèi)部受熱均勻,溫度梯度和含水率梯度小,因此如果能控制好微波輸出的功率大小、干燥時間和通風排濕,微波干燥的質(zhì)量比熱空氣對流干燥更容易得到保證,從而提高木材利用率至少5%以上。另外,由于微波具有獨特的非熱效應(生物效應),微波干燥可以在較低溫度下更徹底殺滅各種蟲菌,消除木制品蟲害,避免常規(guī)干燥中可能出現(xiàn)的木材生菌、長霉現(xiàn)象。
(3)能量利用效率高 常規(guī)干燥中,設(shè)備預熱、傳熱損失和完體散熱損失在總的能耗中占據(jù)較大的比例。用微波進行加熱時,濕木材能吸收絕大部分微波能,并轉(zhuǎn)化為熱能,而設(shè)備殼體金屬材料是微波反射型材料,它只能反射而不能吸收微波(或極少吸收微波)。所以,組成微波加熱設(shè)備的熱損失僅占總能耗的極少部分。再加上微波加熱是內(nèi)部“體熱源”,它并不需要高溫介質(zhì)來傳熱.因此絕大部分微波能量被濕木材吸收并轉(zhuǎn)化為升溫和水分蒸發(fā)所需要的熱量,形成了微波能量利用的高效性。與常規(guī)電加熱方式相比,微波加熱一般可以省電30%一50%。
(4)可直接用來干燥木質(zhì)半成品 人類自古以來對實木進行加工利用時,無一例外都是先將木材干燥后再加工。這是由于如果先下料制成型后再干燥,成型的木構(gòu)件在干燥過程中只要略合變形、開裂,就不能使用,而微波干燥能基本保持木構(gòu)件的原樣,不變形、不開裂。因此,我們可以利用微波直接對木質(zhì)半成品進行干燥,干燥好后再對半成品進行精加工。這樣不僅可以節(jié)約能源,降低干燥成本,還可以提高木材利用率15%一20%。
除此以外,使用微波干燥木材還可以取消常規(guī)干燥中經(jīng)常采用的浸泡、蒸煮、噴蒸等工藝流程,易于實現(xiàn)木材設(shè)備操作的自動化等優(yōu)點。
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