本发明专利技术提供了一种木材单板微波干燥装置及干燥方法，包括微波加热装置，控制微波加热装置通风量的通风装置，计量微波加热装置耗电量的计量装置，其特征在于，所述通风装置设置在所述微波加热装置的一侧，微波干燥装置中的空气通过微波加热装置一侧的通风口进入通风装置后排出；在工作状态时：所述计量装置记录木材水分蒸发量为G水时所述微波加热装置的耗电量E，以获得微波木材单板干燥提水率值η水可以测定并计算“微波干燥木材单板提水率”的数值，多年来制约微波木材干燥工艺技术的“难点”可以“数字化”，使微波木材干燥技术的工业应用有了实质性的突破。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属木材干燥领域，涉及。
技术介绍
微波(Micrcwave)，通常是指波长在0.1?1000mm范围内的电磁波，微波的频率范围是300MHz?3000GMHz，用于工业加热的微波频率是915MHz和2450MHz。微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，热惯性小，极有利于实现自动控制和连续化生产的需要。微波是一种能量(而不是热量)形式，但在介质中可以转化为热量。材料对微波的反应可以分为三种情况:(1)穿透微波；(2)反射微波；(3)吸收微波。—般在材料加工领域中，所处理的材料大多是介质材料，而介质材料通常都不同程度地吸收微波能量，介质材料与微波电磁场相互耦合，会形成各种功率耗散从而达到能量转化的目的。木材含水率指木材中水的重量占绝干木材重量的百分数。木材中的水分可分为两部分，一部分存在于木材细胞胞壁内，称为吸附水；另一部分存在于细胞腔和细胞间隙之间，称为自由水(游离水)。当吸附水达到饱和而尚无自由水时，称为木材纤维饱和点，木材的纤维饱和点因树种而有差异，约在23?33%之间。当含水率大于纤维饱和点时，水分对木材性质的影响很小；当含水率自纤维饱和点降低时，木材的物理和力学性质随之而变化。木材在大气中能吸收或蒸发水分，在一定的湿度和温度条件下，木材中的水分与空气中的水分不再进行交换而达到稳定状态时的含水率，称为平衡含水率。木材平衡含水率随地区、季节及气候等因素而变化，约在10.0?18.0%之间。木材干燥是木制品生产过程中能耗最大的工序，在我国约占企业总能耗的60.0%?70.0%。木材干燥的总目标是在保障木材干燥质量的前提下，不断的探索如何加快干燥速度，减少能耗和干燥成本。国内、外木材干燥技术的基础理论研究与应用理论的研究，都围绕着木材干燥质量、速度和成本问题，寻求三者的协调和平衡点的优化组合。我国木材加工业普遍存在节能意识差，管理粗放，一次性能源利用率仅30.0%左右，为发达国家的4?6倍。微波干燥是以湿木材作电介质，置以微波电磁场中，在每秒数十亿次的交变电磁场的作用下，使木材中的极性水分子发生“极化”，以每秒几十亿次的频率发生“取向转动”，水分子之间发生摩擦而生热，加热木材中的水分并使之蒸发，从而实现干燥木材的目标。微波干燥木材，属“体内”加热，木材内部温度梯度和含水率梯度“内高外低”，方向一致，这是和常规干燥最大的不同点。所以，干燥速度比常规干燥速度快，残余应力小，能保持木材的天然色泽，干燥质量好。但现有的木材微波干燥技术由于能耗较高，难以大规模推广，特别是对于木材的微波加热时间，无准确的定量方法，只能根据经验判断或反复多次推定，造成加热时间远大于所需加热时间，和真实加热时间有差别并且无法“量化”，导致生产成本进一步增加，且干燥质量不稳定。因此，提出一种有效地针对多种木材的微波最佳加热时间定量方法，对于降低微波加热能耗和成本，促进微波干燥工艺技术的普及有重要意义。
技术实现思路
微波木材干燥是利用高频电磁波在一个密闭空间(容器)内，对木材进行直接辐射“体内”加热。由于微波干燥成本较高，生产中希望提高微波处理效率以降低能耗，现有研究中一般通过微波烘干机理的研究或微波烘干条件的优化，获得相应的最佳烘干条件，但由于木材的贮存条件、材质、树龄等变化较大，上述的方法难以满足大批量多种材质的木材工业化烘干要求。实际木材工业化处理过程中，干燥烘干工艺的选择更多依靠经验判断，无法克服“虚拟含水率”现象，不仅效率低下，而且易因天气或材质的突然变化导致烘干效率和质量大幅下降。为解决上述问题，本专利技术依据《工程热力学》原理，以能量转化为路径，通过建立通风条件下，木材提水率和微波电能消耗值间的线性关系，实现微波木材干燥工艺时间的“量化”控制，大幅度提高微波干燥效率，保证干燥质量和经济效益。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:—种木材单板微波干燥装置，包括微波加热装置，控制微波加热装置通风量的通风装置，计量微波加热装置耗电量的计量装置，所述通风装置设置在所述微波加热装置的一侧，微波干燥装置中的空气通过微波加热装置一侧的通风口进入通风装置后排出。在工作状态时:所述计量装置记录木材水分蒸发量为G7X时所述微波加热装置的耗电量E，以获得微波木材单板干燥提水率值n #，η * = g7X /e。优选的是，所述电能计量装置为钳形功率计。检测准确度:0.5级，对外界杂讯具有高免疫力，支持数据锁定。优选的是，所述控制微波加热装置通风量的通风装置为轴流风机。所述轴流风机的外形是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域。就本专利技术的木材微波干燥方法而言，实验阶段，微波干燥功率为0.7?0.8KW。就本专利技术的多个实施例而言，微波功率低于0.7KW时，烘干脱水曲线较为平滑，烘干时间相对较长，不利于生产效率的提高。微波功率大于0.8KW时，木材内部水因微波效果下快速迀移，易造成因内外温差变化太快而产生表裂现象。当微波炉内额定功率为0.7?0.8KW之间时，较为节能，微波功率达到木材烘干要求的速度最快，为最佳烘干流程；此时，木材内部水因微波效果下的快速迀移得到缓冲，不会因内外温差变化太快而产生表裂现象。在微波加热的过程中，由于水蒸气的大幅度蒸发，导致微波炉内空气中的水蒸气分压接近或大于该温度下的饱和蒸汽压(部分微波能耗用于水蒸气的二次蒸发)，进而导致测定微波木材单板干燥提水率值η 7Χ无法有效地反应微波辐射能量和木材水分蒸发间的对应关系，因此，必须提高微波处理时的气体流通速率，保证蒸发气体的有效排除，同时气体流通量还必须与微波处理的时间和功率相适应，避免因为木材表面和气体间的热传递和辐射，影响微波的处理效率。本专利技术通过大量实验摸索发现，当微波干燥装置侧壁无冷凝水生成时，获得的微波木材单板干燥提水率值η *能够准确地反应微波辐射能量和木材水分蒸发间的对应关系。本专利技术还提供了应用上述木材单板微波干燥装置干燥木材单板的方法，包括预处理和生产两个阶段，首先，预处理阶段:取待测木材单板，裁成预定尺寸，测定其绝干重量和湿重，计算出初含水率，在预定的通风条件下微波干燥至目标重量，记录该过程中电能的消耗值，求得单板木材提水率；生产阶段:根据预处理阶段获得的提水率和木材原料的湿重，求得微波干燥木材所需的电量；再根据微波干燥设备的运行功率和上述的微波干燥木材所需的电量确定最佳辐射时间，采用上述最佳辐射时间处理该批次木材原料。上述方法具体包括如下步骤:预处理阶段:1)在同一批次木材中进行随机取样，抽取多组待测样品，测量第一组待测样品的湿重G s和绝干重量，计算初含水率X2)测定第二组待测样品的湿重(?，依据初含水率X。根据工艺条件要求确定木材的目标重量Gg= (1+x)，0〈χ〈1，计算目标样品的水分蒸发量G7X，对第二组待测样品进行微波加热，直至达到木材目标重量，记录电能消耗值E，求得第二组待测样品的求得微波木材单板干燥提水率值n 7X = G* /E ;生产阶段:3)测定该批次待测木材的当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种木材单板微波干燥装置，包括微波加热装置，控制微波加热装置通风量的通风装置，计量微波加热装置耗电量的计量装置，其特征在于，所述通风装置设置在所述微波加热装置的一侧，微波干燥装置中的空气通过微波加热装置一侧的通风口进入通风装置后排出；在工作状态时：所述计量装置记录木材水分蒸发量为G水时所述微波加热装置的耗电量E，以获得微波木材单板干燥提水率值η水，η水＝G水/E。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李长贵，吕雷昌，李牧，朱文成，刘联合，杨庆山，郭永胜，
申请(专利权)人：山东省林业科学研究院，山东千森木业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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