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微波加熱技術(shù)在木材加工領(lǐng)域的應(yīng)用包括:膠合、干燥、可塑化、熱處理等,其中熱處理是近年來新開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域。
一、木材的介電特性和微波加熱的關(guān)系
眾所周知:熱傳導(dǎo)原理是從體表向內(nèi)芯傳導(dǎo)熱量,由于物體不同的體積和熱傳導(dǎo)率,內(nèi)部溫度上升需要很長的時間。而微波加熱是利用強交變電場作用使物體分子進行摩擦發(fā)熱,瞬間產(chǎn)生的熱量高,使物體在短時間內(nèi)加熱完畢。普遍認(rèn)為,在微波場中放置的木材樣品單位體積、單位時間產(chǎn)生的熱量與ε·tanδ·ƒ 成正比。而木材的ε·tanδ比較大,熱傳導(dǎo)性能較差,適合采用微波來進行加熱。
我公司技術(shù)專家在木材微波技術(shù)應(yīng)用上做了若干批次試驗,在頻率為2450MHz的微波電場下,木材含水率、木材纖維方向和介電特性之間具有一定的關(guān)系,當(dāng)電場方向與木材纖維方向平行時,加熱效率比直交方向好得很多。當(dāng)電場強度降低1/е=0.37倍時含水率迅速降低
二、微波干燥的原理
木材屬于水分含量較高的物體,才用微波進行干燥是相當(dāng)理想的。微波加熱的本質(zhì)是從木材內(nèi)部開始加熱,微波輻射能量直接被水分子吸收轉(zhuǎn)換為熱量。木材的干燥只需要把木材中的水分蒸發(fā),溫度一般不超過100℃。傳統(tǒng)的熱風(fēng)烘房干燥,木材內(nèi)部的溫度要上升到100℃,熱量由表及里傳導(dǎo),表熱風(fēng)溫度至少得達到200℃以上。
微波加熱是內(nèi)部極性分子吸收微波能量轉(zhuǎn)化為熱能,木材內(nèi)部溫度升高形成蒸汽壓。很容易就把內(nèi)部水分壓至木材外表,時間也相應(yīng)縮短15~30倍。
在常規(guī)工藝下,木材干燥總是按如下方式進行,表面水分被蒸發(fā),形成內(nèi)部和表面之間的含水量梯度,依照這一梯度,內(nèi)部的水分向表面擴散,然后再從表面被蒸發(fā),返復(fù)循環(huán),以達到木材的干燥。從根本上來說,微波干燥是基于在微波電磁場中極性水分子相互之間劇烈地摩擦,這種分子之間的摩擦產(chǎn)生的熱量使木材中的水分升溫和蒸發(fā),與對流加熱、傳導(dǎo)和紅外輻射加熱相比,微波加熱的特點是具有強烈的滲透性。木材進入微波電磁場,電磁場就立即滲透進木材的深處使木材的表層和內(nèi)部同時迅速地得到加熱。由于這一獨有得特性,微波干燥木材就有兩個作用過程。一個是常規(guī)干燥木材一樣的作用過程;另一個作用過程,也是獨有的優(yōu)點,就是借助于微波能的滲透作用,使木材內(nèi)部的水分迅速地受熱汽化,形成向外擴散的強大"壓勢",使內(nèi)部的水分極快地擴散到表面上來。實際證明:在微波干燥中,木材內(nèi)部水分向外擴散的速度遠(yuǎn)大于表面水分蒸發(fā)的速度。因此那種在自然干燥和熱空氣干燥木材中所出的表面硬化,及其影響水分向外擴散的現(xiàn)象根本就不存在。由于微波干燥木材具有這樣雙重的驅(qū)水作用過程,又無表面硬化等缺陷,所以干燥速度極快。相比之下,常規(guī)干燥需要15天左右,而微波干燥只需要十幾個鐘到20個鐘。由于微波干燥原理的特殊,其干燥結(jié)果也是與眾不同的。這就是:無論木材沿橫截面的濕度是完全一致,還是具有一定梯度,微波干燥的結(jié)果都是呈現(xiàn)為接近木材表面的濕度***大,而中心***小。這在實際應(yīng)用中也是有利的。
三、木材的微波干燥曲線
熱風(fēng)干燥是體表干燥,時間長、成材率低。木材的微波干燥法大致劃分為升溫干燥、恒速干燥、減速干燥等過程,在采用微波對木材進行干燥加工中,由于木材纖維影響其通透性能,大多數(shù)木材的通氣性能都較差。采用內(nèi)、外同時加熱,避免木材表面溫度和環(huán)境溫度之間的平衡,避免木材內(nèi)部溫度和外部溫度之間的平衡,盡量降低、消除木材本身的應(yīng)力因素。提高微波木材干燥的成材率。
四、微波木材干燥特點
1、速度快:微波干燥由于它獨特的優(yōu)點,故干燥速度極快。經(jīng)客戶選用我司連續(xù)式微波木材干燥設(shè)備生產(chǎn)結(jié)果表明:當(dāng)微波功率為30千瓦左右,在不造成干燥缺陷的條件下,從8毫米厚的薄木板到50毫米厚方料,來料水分由35~40%烘干至20%左右''''''''''''''''其干燥時間只需10個鐘至26個鐘。若增大微波功率,必須采取相應(yīng)的合理工藝。否則,其干燥速度雖然隨之加快,但由于木材內(nèi)部溫度急劇上升,水分汽化,氣壓劇增,超過木材纖維允許的程度,造成開裂。所以微波烘干木材,其輸出功率密度的增加是有限制的。
2、效率高:我們利用"提水率"這一指標(biāo)來考核干燥效率的。所謂"提水率"是被定義為1千瓦的微波功率在1小時內(nèi),使被干燥物失水的公斤數(shù),單位為公斤/千瓦·小時(kg/kwh)。提水率高,說明設(shè)備的效率高。我公司對四只樹種的木材進行考核,結(jié)果表明:每只木材的提水率都在0.6~1kg/kwh左右或略為超過。同一只木材沿纖維方向的長度不同,則干燥效果具有明顯的差別,我們用纖維結(jié)構(gòu)比較緊密的柞木進行試驗比較,長度短提水率高,反之則提水率低。眾所周知,被加熱的木材,隨著逐漸冷卻過程的進行,其內(nèi)的水分是要進一步蒸發(fā)的。所以適當(dāng)?shù)募訜岷娓珊罄鋮s,能提高干燥效果。
3、質(zhì)量好:木材在常規(guī)干燥過程中變的形、開裂,是由于木材失水后纖維收縮不均勻產(chǎn)生的。在自然干燥中,一方面由于木材表面的蒸發(fā)速度遠(yuǎn)大于內(nèi)部水分的擴散度,形成了表面干內(nèi)濕的狀況,表層的干燥使纖維收縮,產(chǎn)生表里之間的應(yīng)力。一方面,木材沿纖維方向的兩端纖維毛細(xì)孔遠(yuǎn)大于其它部位,故纖維的收縮大大超過其余的部分,所以實際上木材兩端在自然干燥中幾乎沒有不開裂和變形的,一般裂縫的長度在10~750px不等。同時木材推放在曬場上,經(jīng)長時間風(fēng)吹日曬雨淋的反復(fù)侵蝕變質(zhì),引起許多木材霉?fàn)€,這種變形、開裂、霉?fàn)€變質(zhì)都嚴(yán)重影響了木材的質(zhì)量并造成了大量的報廢。
在微波干燥過程中,由于微波干燥具有強烈的滲透性和選擇性等優(yōu)點,在干燥過程中,木板表里之間、兩端和中間纖維的收縮基本上比較一致,所以開裂和變形小。經(jīng)實際考察,一致認(rèn)為微波干燥的木材質(zhì)量較自然干燥的好。
當(dāng)微波功率密度過大,木材內(nèi)部熱應(yīng)力超過木材纖維所允許的限度,也會出現(xiàn)木材內(nèi)部炸裂的現(xiàn)象,這就是微波干燥木材仍需要一定作用時間的原理所在。
A、節(jié)約木材:木材是國家一類物資,節(jié)約木材不但具有經(jīng)濟效益,而且可以減少森林采伐,有重大的環(huán)境效益。在自然干燥中,由于變形、開裂、霉?fàn)€變質(zhì)造成的木材報廢相當(dāng)嚴(yán)重,實踐證明,采用微波干燥,木材的利用率至少可提高5%'''''''''''''''' 加快了木材使用的周期:由于木材自然干燥需要長達一年甚至數(shù)年的時間,為了維持生產(chǎn)的正常進行必須儲存大量的木材以做周轉(zhuǎn),不僅占用很大的場地而且還要經(jīng)常翻曬。采用微波干燥后,濕木材及時得到干燥,上述現(xiàn)象均可得到適當(dāng)?shù)母纳啤?/span>
B、殺死木蛀蟲:木蛀蟲大多蟲卵棲隱在木材中,變成成蟲后就會破壞家具的外觀和使用價值,木材在微波過程中,其內(nèi)部的蟲卵、幼蟲也同時被殺死。據(jù)試驗,在2450MHz的微波能量照射下,木材的溫度在70~80℃,只需3min就能全部殺死蟲卵和幼蟲。
五、微波木材干燥設(shè)備分類
1、隧道式木材干燥機
微波木材隧道式干燥機適用于云杉、松木、鐵杉、紫荊、軟黃檀、槐樹、樺木、栗木、木荷、槭木。擬赤楊、楊木、楓楊、輕木、黃桐、冬青、水曲柳、落葉松、大雞翅等。
竹木材微波干燥與眾不同的特點是熱量不是物體外表傳入,而是微波透過物料內(nèi)部被所含的水份和竹木材本身吸收直接加熱。由于物料的表面水份的蒸發(fā),因此,物料內(nèi)部溫度高于表面。使物料內(nèi)部形成向外的壓力差,加速了水份的表面遷移。微波干燥竹木材是以濕竹木材作為電介質(zhì),在微波電磁場中的作用下,引起濕竹木材中水分子的極化,由于電磁場的頻繁交變,引起水分子的劇烈運動,摩擦產(chǎn)生熱量,從而使竹木材干燥。微波在被干燥竹木材內(nèi)部直接作用,這種情況俗稱“透熱"。“透熱"所需要的時間與竹木材的厚度無關(guān),而與電場強度、微波頻率以及竹木材的介電性質(zhì)有關(guān)。微波作用竹木材時,當(dāng)竹木材內(nèi)部的溫度高于100℃時在竹木材中產(chǎn)生過量的水蒸汽壓力,加速了水分子的移動。
所以微波干燥竹木材的速度大大高于對流干燥(自然干燥、蒸汽干燥、紅外干燥等)的速度。用微波干燥竹木材一般選用微波頻率為2450兆赫,穿透深度122mm,故完全能滿足一般經(jīng)加工完成的成品材。對于不同的產(chǎn)量大小及干燥要求,可選用不同形式的微波竹木材干燥設(shè)備;對于各種不同性質(zhì)的竹木材要選取合適的微波加熱速度、升溫速率,達到***佳的工藝條件,可獲得***佳的效益。
2、微波木材干燥窯
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設(shè)備型號 |
外形尺寸 (長×寬×高) |
放木材小車尺寸 (長×寬×高) |
每批處理量約(批/M3) |
設(shè)備用途 |
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ZY-20HO |
3800×2300×2300 |
2600×880×1200 |
0.6~1.8 |
樺木、柚木、橡木、楓木、柞木、雞翅木、水曲柳、落葉松、云杉、松木、鐵杉、紫荊、軟黃檀、槐樹、栗木、木荷、槭木、擬赤楊、楊木、楓楊、輕木、黃桐、冬青 |
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ZY-30HO |
4500×2300×2300 |
2000×880×1200 |
1.0~2.5 |
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ZY-50HO |
6800×2300×2300 |
2000×880×1400 |
1.5~3.0 |
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ZY-50HO |
9000×2300×2300 |
2000×880×1450 |
2.5~3.2 |
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ZY-80HO |
13500×2300×2300 |
2000×880×1450 |
3.0~4.2 |
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ZY-100HO |
18000×2300×2300 |
2000×880×1450 |
3.5~6.0 |
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ZY-120HO |
22400×2300×2300 |
2000×880×1450 |
6.5~7.2 |
3、微波真空木材干燥機
應(yīng)用于高附價值木材、易開裂、易變形難烘干木材,或需要低溫干燥的木材提供了一種新型、高效的干燥設(shè)備。木材厚度在'''''''''''''''' 60mm左右的,從濕材烘干到濕度12%±,***長時間不超過20小時。
適用木材種類為紫檀、紅檀、老紅木、烏木、櫻桃木、椴木、樺木、柚木、花櫚木、黑胡桃、橡木、櫸木、酸枝、雞翅木、黃楊木、香榧木、蛇紋木、鵝掌揪、梨木、水青岡、麻櫟、高山櫟、桑木、棗木、黃波羅、白蠟?zāi)尽⑺?、落葉松、鐵力木等。
微波設(shè)備,微波木材干燥設(shè)備,木板干燥設(shè)備,木地板烘干殺蟲設(shè)備,木制品烘干設(shè)備,廣州木材干燥設(shè)備聯(lián)系電話18680522596






