CN107178993A - 微压过热蒸汽木材干燥装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的微压过热蒸汽木材干燥装置及使用方法，装置包括干燥箱体、质量在线监测组件、温度在线监测组件、温度控制部件、蒸汽发生部件、风机和排气组件，质量在线监测组件装设在干燥箱体上、且伸至干燥箱体内腔并吊挂木材，温度在线监测组件装设在干燥箱体上并和木材联接，温度控制部件装设在干燥箱体上，蒸汽发生部件和风机装设在干燥箱体内腔，排气组件位于干燥箱体侧部并与干燥箱体顶部相通。方法包括以下步骤：S1：试材处理与放置；S2：装置启动及升温；S3：装置降温及关闭；S4：试材出箱。本发明具有结构简单紧凑、高效优质、节能低耗、操作简单、能动态精准检测木材干燥过程中的含水率、确定干燥终点的优点。

Description

微压过热蒸汽木材干燥装置及使用方法

技术领域

本发明主要涉及木材干燥技术，尤其涉及一种微压过热蒸汽木材干燥装置及使用方法。

背景技术

以湿热空气为干燥介质的常规干燥方法，约占我国木材干燥总量的80% 以上。但常规干燥存在周期长、干燥能耗大、干燥过程存在废气排放等缺陷。微压过热蒸汽干燥不仅具有过热蒸汽干燥的干燥效率高、干燥质量好、节能环保等优势以外，内部微压还能实现湿空气自排放，并能有效阻止外部空气进入干燥设备内，保持干燥设备无氧环境，这样对于提高木材干燥质量、节约木材、提高干燥操作安全性等方面具有更大的优势。过热蒸汽干燥条件下，环境温度较高，木材含水率的动态检测非常困难，干燥终点的把握极难控制，木材干燥基准的制定缺乏精确依据。

发明内容

为了克服现有的木材干燥过热蒸汽装置不能准确检测木材干燥过程中的含水率，干燥终点难以把握，干燥基准的制定主要依靠经验的不足，本发明提供一种适用于木材微压过热蒸汽干燥的装置及使用方法，采用该装置和方法可以动态精准检测木材干燥过程中的含水率，确定干燥终点，科学制定木材微压过热蒸汽干燥基准。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微压过热蒸汽木材干燥装置，包括干燥箱体、质量在线监测组件、温度在线监测组件、温度控制部件、蒸汽发生部件、风机和排气组件，所述质量在线监测组件装设在干燥箱体上、且质量在线监测组件底部伸至干燥箱体内腔并吊挂所述木材，所述温度在线监测组件装设在干燥箱体上并伸至干燥箱体内腔和木材联接，所述温度控制部件装设在干燥箱体上并伸至干燥箱体内腔，所述蒸汽发生部件装设在干燥箱体内腔并位于木材下方，所述风机装设在干燥箱体内腔并位于木材侧方，所述排气组件位于干燥箱体侧部并与干燥箱体顶部相通。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述质量在线监测组件包括质量传感器、架台和悬吊件，所述架台固装在干燥箱体顶部，所述质量传感器装设在架台上，所述悬吊件一端与质量传感器连接、另一端伸至干燥箱体内腔，所述木材悬吊在悬吊件上。

所述温度在线监测组件包括温度显示器和光导纤维传感器，所述温度显示器装设在干燥箱体顶部，所述光导纤维传感器内置在木材内部并与温度显示器联接。

所述光导纤维传感器设置有两个，木材端面中心位置和木材靠近上表面的位置分别设有光导纤维预埋孔，两个所述光导纤维传感器分别插入两个光导纤维预埋孔中。

所述风机装设在干燥箱体的内侧壁，风机的出风口朝向木材侧部。

所述排气组件包括排气管和水池，所述水池设置在干燥箱体侧部，所述排气管底端伸至水池内、排气管顶端与干燥箱体顶部相通。

一种微压过热蒸汽木材干燥装置的使用方法，用上述的微压过热蒸汽木材干燥装置进行，包括以下步骤：

S1：试材处理与放置：在木材试件侧面距离端部50mm的位置各钉入一个木螺钉，将其悬挂在质量在线监测组件上使其刚好位于蒸汽发生部件上方，将木材试件与温度在线监测组件联接；

S2：装置启动及升温：开启装置总电源，启动质量在线监测组件和温度在线监测组件，向蒸汽发生部件中注入1L蒸馏水后，启动蒸汽发生部件及风机，启动温度控制部件进行加热，先以5-30℃/h的升温速率升温至100℃，升温过程中，干燥箱体的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭蒸汽发生部件，并保温2h；保温结束后再升温至设定温度值（120-160℃），升温速率为10-20℃/h；

S3：装置降温及关闭：通过质量在线监测组件和温度在线监测组件对木材试件质量和表、芯层温度进行实时监测，试件表、芯层温度差达到2℃时，此时木材含水率为2-5%，停止加热，再以10-30℃/h的降温速率对试件进行降温处理，当木材试件温度低于80℃时，依次关闭温度控制部件、质量在线监测组件和温度在线监测组件，关闭风机及装置总电源；

S4：试材出箱：在木材试件自然冷却后使木材试件出箱。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S1中，将温度在线监测组件分别与木材试件端面的几何中心和距离表面2mm的位置联接，用于实时监测干燥过程中木材试件的表层和芯层的温度变化。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的微压过热蒸汽木材干燥装置，通过温度和质量控制参数，可以动态精准检测木材干燥过程中的含水率，确定干燥终点，科学制定木材微压过热蒸汽干燥基准；蒸汽发生部件的水蒸气受温度控制部件加热后热膨胀使得箱内气压略大于大气压，能通过排气组件排出，实现箱内湿空气自动排出的功能；箱内充满水蒸气，使箱内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题。本发明的微压过热蒸汽木材干燥装置使用方法，用上述微压过热蒸汽木材干燥装置进行，因此具备上述微压过热蒸汽木材干燥装置相应的技术效果。

附图说明

图1是本发明微压过热蒸汽木材干燥装置的结构示意图。

图2是本发明中光导纤维预埋孔位置示意图。

图3是本发明微压过热蒸汽木材干燥方法的流程图。

图中各标号表示：

1、干燥箱体；2、质量在线监测组件；21、质量传感器；22、架台；23、悬吊件；3、温度在线监测组件；31、温度显示器；32、光导纤维传感器；33、光导纤维预埋孔；4、温度控制部件；5、蒸汽发生部件；6、风机；7、排气组件；71、排气管；72、水池。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

装置实施例

如图1和图2所示，本发明微压过热蒸汽木材干燥装置的一种实施例，包括干燥箱体1、质量在线监测组件2、温度在线监测组件3、温度控制部件4、蒸汽发生部件5、风机6和排气组件7，质量在线监测组件2装设在干燥箱体1上、且质量在线监测组件2底部伸至干燥箱体1内腔并吊挂木材，温度在线监测组件3装设在干燥箱体1上并伸至干燥箱体1内腔和木材联接，温度控制部件4装设在干燥箱体1上并伸至干燥箱体1内腔，蒸汽发生部件5装设在干燥箱体1内腔并位于木材下方，风机6装设在干燥箱体1内腔并位于木材侧方，排气组件7位于干燥箱体1侧部并与干燥箱体1顶部相通。该结构中，通过温度和质量控制参数，可以动态精准检测木材干燥过程中的含水率，确定干燥终点，科学制定木材微压过热蒸汽干燥基准；蒸汽发生部件5的水蒸气受温度控制部件4加热后热膨胀使得箱内气压略大于大气压，能通过排气组件7排出，实现箱内湿空气自动排出的功能；箱内充满水蒸气，使箱内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题，是一种结构简单、高效优质、能动态精准检测木材干燥过程中的含水率、确定干燥终点的木材干燥新技术。

本实施例中，质量在线监测组件2包括质量传感器21、架台22和悬吊件23，架台22固装在干燥箱体1顶部，质量传感器21装设在架台22上，悬吊件23一端与质量传感器21连接、另一端伸至干燥箱体1内腔，木材悬吊在悬吊件23上。该结构中，架台22作为主要支撑结构，悬吊件23一端与质量传感器21连接、另一端伸至干燥箱体1内腔并与木材连接，即木材质量的变化会即时反应至质量传感器21上，用于实时监测干燥过程中木材试件的质量变化。

本实施例中，温度在线监测组件3包括温度显示器31和光导纤维传感器32，温度显示器31装设在干燥箱体1顶部，光导纤维传感器32内置在木材内部并与温度显示器31联接。该结构中，可先在木材试件上钻取直径为1mm的光导纤维预埋孔33，然后将光导纤维传感器32内置在光导纤维预埋孔33内，并与温度显示器31形成联接，即木材温度的变化会即时反应至温度显示器31上，用于实时监测干燥过程中木材试件的温度变化。

本实施例中，光导纤维传感器32设置有两个，并分别插入光导纤维预埋孔33中，其中一个光导纤维预埋孔33内置在木材端面中心位置、另一个内置在木材靠近上表面的位置。该结构中，在木材试件端面的几何中心和距离上表面2mm的位置各钻取直径为1mm的光导纤维预埋孔33，将两个光导纤维传感器32分别内置在两个光导纤维预埋孔33中，用于实时监测干燥过程中木材试件表层和芯层的温度变化。

本实施例中，风机6装设在干燥箱体1的内侧壁，风机6的出风口朝向木材侧部。这样设置，使得箱内干燥介质能有序对木材作用，形成循环风流，保证了干燥的均匀性。

本实施例中，排气组件7包括排气管71和水池72，水池72设置在干燥箱体1侧部，排气管71底端伸至水池72内、排气管71顶端与干燥箱体1顶部相通。该结构中，湿空气通过排气管71排出至水池72内，不会排放到大气中，具有绿色环保的优势；同时，不存在干燥介质与外部空气的物质交换，热损失小。

方法实施例1：

如图1至图3所示，本发明微压过热蒸汽木材干燥方法的第一种实施例，用上述的微压过热蒸汽木材干燥装置进行，包括以下步骤：

S1：试材处理与放置：在木材试件侧面距离端部50mm的位置各钉入一个木螺钉，并将其用细铁丝相连，将其悬挂在质量在线监测组件2上使其刚好位于蒸汽发生部件5上方，将木材试件与温度在线监测组件3联接；

S2：装置启动及升温：开启装置总电源，启动质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，向蒸汽发生部件5中注入1L蒸馏水后，启动蒸汽发生部件5及风机6，启动温度控制部件4进行加热，先以5-30℃/h的升温速率升温至100℃，升温过程中，干燥箱体1的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭蒸汽发生部件5，并保温2h，保温结束后再升温至设定温度值（120-160℃），升温速率为10-20℃/h；

S3：装置降温及关闭：通过质量在线监测组件2和温度在线监测组件3对木材试件质量和表、芯层温度进行实时监测，试件表、芯层温度差达到2℃时，此时木材含水率为2-5%，停止加热，再以10-30℃/h的降温速率对试件进行降温处理，当木材试件温度低于80℃时，依次关闭温度控制部件4、质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，关闭风机6及装置总电源；

S4：试材出箱：在木材试件自然冷却后使木材试件出箱。

该方法中，通过温度和质量控制参数，可以动态精准检测木材干燥过程中的含水率，确定干燥终点，科学制定木材微压过热蒸汽干燥基准；蒸汽发生部件5的水蒸气受温度控制部件4加热后热膨胀使得箱内气压略大于大气压，能通过排气组件7排出，实现箱内湿空气自动排出的功能；箱内充满水蒸气，使箱内没有氧气的存在，排除着火、爆炸的危险和木材被氧化变色的问题，是一种高效优质、能动态精准检测木材干燥过程中的含水率、确定干燥终点的木材干燥新技术。

本实施例中，在步骤S1中，将温度在线监测组件3分别与木材试件端面的几何中心和距离表面2mm的位置联接，用于实时监测干燥过程中木材试件的表层和芯层的温度变化。在木材试件端面的几何中心和距离上表面2mm的位置各钻取直径为1mm的光导纤维预埋孔33，将两个光导纤维传感器32分别内置在两个光导纤维预埋孔33中，用于实时监测干燥过程中木材试件表层和芯层的温度变化。

以初含水率为142%的湿马尾松试材为例：

试材处理与放置：在规格为320mm（长）×120mm（宽）×20mm（厚），初含水率为142%的湿马尾松试材侧面距离端部50mm的位置各钉入一个木螺钉，并将其用悬吊件23相连，悬挂在质量传感器21上；在试件端面的几何中心和距离表面2mm的位置各钻取直径为1mm的光导纤维预埋孔33，将两个光导纤维传感器32分别内置在两个光导纤维预埋孔33中，用于实时监测干燥过程中木材试件表层和芯层的温度变化；

装置启动及升温：开启装置总电源，启动质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，向蒸汽发生部件5中注入1L蒸馏水后，开启蒸汽发生部件5及风机6，启动温度控制部件4进行加热，先以15℃/h的升温速率升温至100℃，升温过程中，箱内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭蒸汽发生部件5，并保温2h，保温结束后再升温至设定温度值140℃，升温速率为20℃/h，在此状态下对木材进行干燥处理，当木材试件表、芯层温度差达到2℃时，结束整个干燥过程；

装置降温及关闭：干燥过程结束后，停止加热，以20℃/h的降温速率对进行降温处理，当试件温度低于80℃时，依次关闭温度控制部件4、质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，关闭风机6及装置总电源；

试材出箱：在木材试件自然冷却后使木材试件出箱。

在本实例中，采用木材微压过热蒸汽干燥方法对初含水率为142%的马尾松试材进行干燥处理，干燥时间为16小时，干燥速度快，且无可见干燥缺陷，干燥质量好，干燥过程中与外界无空气交换，内部压力实现水蒸汽自排放，并能连续在线监测干燥处理过程中木材质量及内部温度分布的变化。

方法实施例2：

以初含水率为76%的黑胡桃试材为例：

试材处理与放置：在规格为320mm（长）×120mm（宽）×30mm（厚），初含水率为76%的黑胡桃试材侧面距离端部50mm的位置各钉入一个木螺钉，并将其用悬吊件23相连，悬挂在质量传感器21上；在试件端面的几何中心和距离表面2mm的位置各钻取直径为1mm的光导纤维预埋孔33，将两个光导纤维传感器32分别内置在两个光导纤维预埋孔33中，用于实时监测干燥过程中木材试件表层和芯层的温度变化。

装置启动及升温：开启装置总电源，启动质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，向蒸汽发生部件5中注入1L蒸馏水后，开启蒸汽发生部件5及风机6，启动温度控制部件4进行加热，先以10℃/h的升温速率升温至100℃，升温过程中，箱内的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭蒸汽发生部件5，并保温2h，保温结束后再升温至设定温度值130℃，升温速率为10℃/h，在此状态下对木材进行干燥处理，当木材试件表、芯层温度差达到2℃时，结束整个干燥过程。

装置降温及关闭：干燥过程结束后，停止加热，以20℃/h的降温速率进行降温处理，当试件温度低于80℃时，依次关闭温度控制部件4、质量在线监测组件2和温度在线监测组件3，关闭风机6及装置总电源；

试材出箱：在木材试件自然冷却后使木材试件出箱。

在本实例中，采用木材微压过热蒸汽干燥装置方法对初含水率为76%的黑胡桃试材进行干燥处理，干燥时间为23小时，干燥速度快，且无可见干燥缺陷，干燥质量好，干燥过程中与外界无空气交换，内部压力实现水蒸汽自排放，并能连续在线监测干燥处理过程中木材质量及内部温度分布的变化。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：包括干燥箱体（1）、质量在线监测组件（2）、温度在线监测组件（3）、温度控制部件（4）、蒸汽发生部件（5）、风机（6）和排气组件（7），所述质量在线监测组件（2）装设在干燥箱体（1）上、且质量在线监测组件（2）底部伸至干燥箱体（1）内腔并吊挂所述木材，所述温度在线监测组件（3）装设在干燥箱体（1）上并伸至干燥箱体（1）内腔和木材联接，所述温度控制部件（4）装设在干燥箱体（1）上并伸至干燥箱体（1）内腔，所述蒸汽发生部件（5）装设在干燥箱体（1）内腔并位于木材下方，所述风机（6）装设在干燥箱体（1）内腔并位于木材侧方，所述排气组件（7）位于干燥箱体（1）侧部并与干燥箱体（1）顶部相通。

2.根据权利要求1所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述质量在线监测组件（2）包括质量传感器（21）、架台（22）和悬吊件（23），所述架台（22）固装在干燥箱体（1）顶部，所述质量传感器（21）装设在架台（22）上，所述悬吊件（23）一端与质量传感器（21）连接、另一端伸至干燥箱体（1）内腔，所述木材悬吊在悬吊件（23）上。

3.根据权利要求2所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述温度在线监测组件（3）包括温度显示器（31）和光导纤维传感器（32），所述温度显示器（31）装设在干燥箱体（1）顶部，所述光导纤维传感器（32）内置在木材内部并与温度显示器（31）联接。

4.根据权利要求3所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述光导纤维传感器（32）设置有两个，木材端面中心位置和木材靠近上表面的位置分别设有光导纤维预埋孔（33），两个所述光导纤维传感器（32）分别插入两个光导纤维预埋孔（33）中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述风机（6）装设在干燥箱体（1）的内侧壁，风机（6）的出风口朝向木材侧部。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述排气组件（7）包括排气管（71）和水池（72），所述水池（72）设置在干燥箱体（1）侧部，所述排气管（71）底端伸至水池（72）内、排气管（71）顶端与干燥箱体（1）顶部相通。

7.根据权利要求5所述的微压过热蒸汽木材干燥装置，其特征在于：所述排气组件（7）包括排气管（71）和水池（72），所述水池（72）设置在干燥箱体（1）侧部，所述排气管（71）底端伸至水池（72）内、排气管（71）顶端与干燥箱体（1）顶部相通。

8.一种微压过热蒸汽木材干燥装置的使用方法，其特征在于：用权利要求1至7中任一项所述的微压过热蒸汽木材干燥装置进行，包括以下步骤：

S1：试材处理与放置：在木材试件侧面距离端部50mm的位置各钉入一个木螺钉，将其悬挂在质量在线监测组件（2）上，使其刚好位于蒸汽发生部件（5）上方，将木材试件与温度在线监测组件（3）联接；

S2：装置启动及升温：开启装置总电源，启动质量在线监测组件（2）和温度在线监测组件（3），向蒸汽发生部件（5）中注入1L蒸馏水后，启动蒸汽发生部件（5）及风机（6），启动温度控制部件（4）进行加热，先以5-30℃/h的升温速率升温至100℃，升温过程中，干燥箱体（1）的湿度保持在95%以上，当湿度达到95%以后，关闭蒸汽发生部件（5），并保温2h，保温结束后再升温至设定温度值（120-160℃），升温速率为10-20℃/h；

S3：装置降温及关闭：通过质量在线监测组件（2）和温度在线监测组件（3）对木材试件质量和表、芯层温度进行实时监测，试件表、芯层温度差达到2℃时，此时木材含水率为2-5%，停止加热，再以10-30℃/h的降温速率对试件进行降温处理，当木材试件温度低于80℃时，依次关闭温度控制部件（4）、质量在线监测组件（2）和温度在线监测组件（3），关闭风机（6）及装置总电源；

S4：试材出箱：在木材试件自然冷却后使木材试件出箱。

9.根据权利要求8所述的微压过热蒸汽木材干燥装置的使用方法，其特征在于：在步骤S1中，将温度在线监测组件（3）分别与木材试件端面的几何中心和距离表面2mm的位置联接，用于实时监测干燥过程中木材试件的表层和芯层的温度变化。