CN108800874A - 一种促进木材表面热量和水分传递的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，该设备包括对放置在干燥室内的木材的表面进行超声波处理的超声波处理装置。所述超声波处理装置在木材干燥过程中对木材的表面进行超声波处理。在木材干燥过程中超声波可以促进木材表面热量和水分的传递作用，将木材表面热质传递薄层消除，进而加速木材表面水分向干燥介质中移动，促进热量快速传递到木材表面，对于降低干燥能耗，缩短干燥周期具有很大的作用。本发明的设备和方法能够实现木材的连续干燥过程，可实现木材的节能干燥过程。

Description

一种促进木材表面热量和水分传递的设备
技术领域
本发明涉及一种木材干燥设备及干燥方法，特别涉及一种木材干燥过程在促进木材热量和水分传递的设备和方法，属于木材热加工领域。
背景技术
木材干燥是木制品加工过程中的重要环节，其能耗占木制品加工过程中的40-70％，提高木材干燥效率，降低干燥能耗成为当前木材加工行业亟待解决的问题。目前，为了提高木材干燥速率，发明专利201410424968.7给出了一种提高木材干燥速率的处理装置及利用该装置干燥木材的方法，本发明公开了一种提高木材干燥速率的预处理装置及处理方法，该装置包括内部具有空腔的木材处理室、超声波处理系统和温度控制系统。本发明方法通过对待干燥木材进行超声波预处理，使木材内部的抽提物通过溶液析出，将木材内部纹孔膜及部分薄壁组织打破，改善了木材的通透性，打通了木材内部的水分通道，改善了木材干燥品质，减少了干燥过程中的干燥缺陷，缩短了干燥周期，并且本发明的预处理装置设备简单，操作方便，处理工艺条件可控，适宜处理各种木材。发明专利201210090615.9给出了一种木材干燥设备及利用该设备干燥木材的方法，本发明公开了一种木材干燥设备和利用该设备干燥木材的方法，该发明通过在木材真空干燥过程中加入一定频率和功率的超声波，在较低的干燥温度下干燥木材，干燥速率高，干燥质量好，而且能够避免真空干燥在高温条件下产生的干燥缺陷，而且本发明的干燥设备简单，干燥方法操作方便。发明专利201611253782.5给出了一种木材干燥设备，其结构包括干燥箱、风机循环装置、喷蒸箱体、控制器、鼓风机、吹风送管、喷蒸管、除湿窗、均流器、导流板、木材放置架、排气窗口、加热器，该发明通过喷蒸加速干燥箱内木材的干燥速度，且设置排湿窗，排湿效果好，同时能够控制箱内的温度，保证了木材的加工质量。此外，为了提高木材干燥速率，这些方法在很大程度上改善了木材的渗透性，进而提高了木材的干燥速率，但对于木材干燥过程来说，木材表面热质传递薄层对于水分和热量的传递也起到了很大的阻碍作用，使得干燥周期较长，能耗较高，超声波可以促进木材表面热量和水分的传递作用，将木材表面热质传递薄层消除，进而加速木材表面水分向干燥介质中移动，促进热量快速传递到木材表面，对于降低干燥能耗，缩短干燥周期具有很大的作用。本发明的设备和方法能够实现木材的连续干燥过程，可实现木材的节能干燥过程。
发明内容
本发明的目的是针对以上现有技术存在的缺陷提供一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，本发明的处理设备能促进木材表面热量和水分传递，在木材干燥过程中通过超声波对木材表面进行超声扰动和影响作用，消除木材干燥过程中不断在木材表面形成的表面热质传递薄层，技术木材表面水分向干燥介质移动，强化水分和热量传递过程，提高干燥效率高，超声波对木材表面热量和质量传递过程进行扰动，强化了木材表面的热量和水分传递过程，大大缩短干燥时间，实现在较低温度下就能完成木材的干燥过程，节约能源，延长超声波换能器的寿命，降低成本。
为实现本发明目的，本发明一方面提供一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，该设备包括对放置在木材干燥室内的木材的表面进行超声波处理的超声波处理装置。
其中，所述超声波处理装置包括超声波发生器和至少一个超声波换能器，其中所述超声波换能器设置在所述干燥室内部，超声波发生器设置在干燥室外部，所述超声波发生器和超声波换能器通过导线连接。
特别是，所述超声波换能器与木材的表面的距离为3-10cm，优选为5cm。
本发明另一方面提供一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，包括：
内部具有空腔的木材干燥室；
超声波处理装置，对放置于干燥室内的木材进行超声波处理(即对在干燥过程中木材表面形成的热质传递薄层进行超声波处理)；所述超声波处理装置包括超声波发生器和至少一个超声波换能器，其中所述超声波换能器设置在所述干燥室内部，超声波发生器设置在干燥室外部，所述超声波发生器和超声波换能器通过导线连接；
加热装置，对放置于干燥室内的木材进行加热处理；
木材运输装置，用于放置和运输待干燥木材；
检测装置，包括测定干燥介质温度的温度传感器、测定木材表面相对湿度的湿度传感器和测定木材含水率的含水率测定仪。
其中，所述加热装置固定安装在所述干燥室的底部；所述木材运输装置设置在所述干燥室的中上部，位于所述加热装置的上部，加热装置的热量加热放置在所述木材运输装置上部的木材；所述超声波处理装置设置在所述木材干燥室的上部，位于所述木材运输装置的上部，对放置在所述木材运输装置上部的木材的上表面进行超声波扰动处理。
特别是，所述温度传感器固定安装在干燥室纵向侧壁的竖向中心线的中上部，用于测定干燥室内干燥介质的干、湿球温度；所述述湿度传感器设置在距离放置在所述木材运输装置上部的木材上表面3-10mm的位置处，用于测定待干燥木材表面的相对湿度；所述含水率测定仪设置在待干燥木材的中心位置，用于测定木材中心的含水率。
其中，所述木材干燥室的内部形成截面为长方体形空腔，空腔的纵向与运输装置的运输方向一致。
特别是，干燥室的下部设置分隔板，将干燥室分成上下两个彼此独立的封闭空间，分隔板以上部分为干燥空间，分隔板以下部为加热空间。
其中，在所述干燥空间的中部设置支撑板，支撑板的上部设置有木材运输装置、超声波处理装置、检测装置；支撑板的下部设置加热装置。
特别是，所述支撑板水平放置，用于固定运输装置的滚轮输送机。
尤其是，所述支撑板的长度方向与干燥窑的纵向一致，且其长度方向两端分别固定于干燥室的横向侧壁上，其宽度小于干燥窑的横向宽度，即支撑板的宽度方向的两端与干燥室的纵向侧壁具有一定距离，作为干燥介质在干燥室内流通的风道，利于干燥介质对搁置在运输装置上的木材的均匀加热。
其中，所述干燥室横向两侧壁的中上部开设有供木材进入和运出的可开闭的封闭门，即进入门、输出门。
特别是，所述进入门位于木材运输装置输入端一侧；所述输出门位于木材运输装置输出端一侧。
特别是，所述封闭门的宽度与木材或木材运输装置的宽度相适应；封闭门的高度与木材的厚度和木材运输装置的高度之和相适应。
尤其是，所述封闭门的底部与运输装置的底部在同一水平高度，也就是说封闭门的底部与支撑板的位置相同，在同一水平面。
其中，所述进人门上安装有上安装有由红外线发射器A和接收器A组成红外线监测仪A，其中红外线发射器A和接收器A沿着干燥窑横向延伸的方向分别设置在进入门的两侧，用于监测木材是否完全进入干燥室，从而控制驱动电机停止运转。
特别是，所述红外线监测仪A的安装位置高于运输装置且低于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材。
尤其是，所述红外线监测仪A的安装位置位于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材厚度一半的位置处，即红外线监测仪A的安装高度位于搁置在木材运输装置滚轮上的木材厚度(d)一半的地方，即d/2的位置。
其中，所述输出门上安装有上安装有由红外线发射器B和接收器B组成红外线监测仪B，其中红外线发射器B和接收器B沿着干燥窑横向延伸的方向分别设置在输出门的两侧，用于监测木材是否完全离开干燥室，从而控制驱动电机停止运转。
特别是，所述红外线监测仪B的安装位置高于运输装置且低于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材。
尤其是，所述红外线监测仪B的安装位置位于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材厚度一半的位置处，即红外线监测仪B的安装高度位于搁置在木材运输装置滚轮上的木材厚度(d)一半的地方，即d/2的位置。
特别是，所述干燥室的顶部开设至少一个进气口和一个排气口，用于排出干燥室内的湿空气。
尤其是，所述进排气口设置在干燥室横向方向的中心，并沿着干燥室纵向方向排列。
其中，所述加热装置包括加热器和循环风机，所述加热装置安装在木材干燥室的下部。
特别是，所述加热器设置在干燥室的底部的中央位置；所述循环风机设置在所述分隔板的上部；位于分隔板的下部加热器产生的热能在循环风机的作用下，均匀输送至待干燥木材，加热待干燥木材，对木材进行干燥。
特别是，所述加热器位于所述分隔板的下部。
尤其是，所述加热装置加热木材，使干燥室空腔干燥介质的温度保持为40-60℃。
特别是，所述加热器固定在所述加热空间的底部中央；所述循环风机设置在干燥空间的底部。
尤其是，所述循环风机固定安装在所述分隔板的上部。
其中，所述超声波换能器与放置在所述木材运输装置上的木材的上表面的距离为3-10mm，优选为5mm。
特别是，所述超声波处理装置还包括固定超声波换能器的超声波固定板，所述超声波固定板安装在所述干燥室的上部，且位于所述木材运输装置的上部。
尤其是，所述超声波固定板与所述放置在木材运输装置上面的木材的上表面的距离为 3-10mm，优选为5mm。
其中，所述超声波固定板上具有均匀分布的通孔，所述通孔用于放置并固定所述超声波换能器。
特别是，所述超声波换能器对木材运输装置上放置的待干燥木材施加功率为功率为1-6W，优选为1-3W；频率为20-56KHz，优选为20-40KHz的超声波。
其中，所述木材运输装置包括通过导线连接滚轮输送机、驱动电机和电动开关，滚轮输送机水平放置，且沿着干燥室的纵向方向贯穿干燥室，延伸至干燥室外；驱动电机设置在干燥室外部；电动开关设置在滚轮输送机的输入端的两个滚轮之间；电动开关开启时驱动电机驱动滚轮输送机的滚轮转动，带动放置在输送机上的木材移动，将木材从干燥室外输送至干燥室内；木材干燥后，驱动电机驱动滚轮输送机的滚轮转动，带动放置在输送机上的木材移动，将木材从干燥室内输送至干燥室外。
木材干燥后，通过与驱动电机相连接的继电器的通断，控制驱动电机的开启或停止，在木材干燥完全后将干燥后的木材从干燥室内输送至干燥室外。
特别是，当木材含水率达到设定值(通常为≤12％)时，驱动电机开启，带动滚轮输送机的滚轮转动，将干燥后的木材从干燥室内输送至干燥室外。
特别是，所述滚轮输送机水平固定安装在所述支撑板的上部，且沿着干燥室的纵向方向贯穿干燥室，延伸至干燥室外。
其中，所述温度传感器固定安装在干燥室纵向侧壁的竖向中心线的中上部，用于测定干燥室内干燥介质的干、湿球温度。
特别是，所述湿度传感器设置在距离放置在所述木材运输装置上部的木材上表面3-10mm 的位置处，用于测定待干燥木材表面的相对湿度。
其中，所述湿度传感器固定安装在湿度传感器的支撑件上，支撑件的一端固定在干燥窑纵向侧壁上，其另一端固定安装湿度传感器，支撑件延伸至设置在距离木材表面3-10mm处的位置。
特别是，所述支撑件选择支撑杆。
尤其是，所述支撑件是可伸缩的。
其中，所述含水率测定仪设置在待干燥木材的中心位置，用于测定木材中心的含水率。
特别是，还包括自动控制系统，自动控制系统包括继电器、控制箱。自动控制系统的控制箱通过连接在导线上的继电器的通断分别与加热器、循环风机、超声波发生器、驱动电机相连接。
特别是，所述超声波换能器距离待干燥木材上表面的距离为3-10cm，优选为3-5cm；
特别是，湿度传感器距离木材的表面的高度为3-10mm，优选为5mm。
与现有技术相比，本发明的优点具体如下：
1、本发明采用自动上料和卸料，整个木材干燥过程中，摆脱对人工的依赖，成本较低；
2、能够实现木材“上料-干燥-出料”连续干燥过程，效率高，而且整个干燥过程中，控制精确，干燥质量好；
3、本发明方法采用超声波对木材表面进行作用，强化水分和热量传递过程，干燥效率高。
4、超声波开启的过程中通过相对湿度的比较，能够比较精确控制超声波的开启，不仅仅节约能源，还能够延长超声波换能器的寿命，降低成本
5、在超声波对木材表面热量和质量传递过程进行扰动，强化了木材表面的热量和水分传递过程，大大缩短干燥时间，实现在较低温度下就能完成木材的干燥过程。
6、采用本发明设备对木材进行干燥不仅降低了木材干燥温度，木材在低温条件下进行干燥处理，还提高了木材干燥速率和干燥质量。
附图说明
图1是本发明促进木材表面热量和水分传递设备的结构示意图(木材进入干燥室过程中)；
图1A是本发明促进木材表面热量和水分传递设备木材完全进入干燥室内干燥时示意图；
图2是图1中沿A-A线的示意图；
图3是图1中沿B-B线的示意图；
图4是本发明促进木材表面热量和水分传递设备的干燥窑俯视图；
图5是本发明促进木材表面热量和水分传递设备的干燥窑左视图；
图5A是本发明促进木材表面热量和水分传递设备的干燥窑右视图；
图6是本发明促进木材表面热量和水分传递设备的超声波换能器固定板示意图。
附图标记说明：
1、干燥室；11、支撑板；12、进入门；13、输出门；14、红外线监测仪A；141、红外线发射器A；142、红外线接收器A；15、红外线监测仪B；151、红外线发射器B；152、红外线接收器B；16、干燥空间；17、加热空间；18A、进气口；18B、排气口19、分隔板；2、超声波处理装置；21、超声波换能器；22、导线；23、超声波发生器；24、超声波换能器固定板；241、通孔；3、加热装置；31、加热器；32、循环风机；4、木材运输装置；41、滚轮输送机；42、驱动电机；43、木材；44、电动开关；51、温度传感器；52、湿度传感器； 53、湿度传感器支撑件；
具体实施方式
下面参照附图，详细描述实施本发明促进木材表面热量和水分传递方法的设备和促进木材表面热量和水分传递方法的具体实施例。
本发明涉及一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备和方法，该方法主要用于木材干燥处理，特别适合于提高常规干燥过程中，木材表面水分蒸发慢，热量传递慢的干燥过程，可提高木材的干燥速率和干燥质量，属于木材干燥处理技术领域。
如图1-3所示，本发明的促进木材表面热量和水分传递的设备由内部具有空腔的木材干燥室1、超声波处理装置2、对放置于干燥室内的木材进行加热处理的加热装置3、放置和运输待干燥木材的木材运输装置4及由测定干燥介质温度的温度传感器51、测定木材表面相对湿度的湿度传感器52和测定木材含水率的含水率测定仪53组成的检测装置组成。
加热装置固定安装在干燥室的底部；木材运输装置设置在干燥室的中上部，位于所述加热装置的上部，加热装置的热量加热放置在所述木材运输装置上部的木材；超声波处理装置设置在木材干燥室的上部，位于木材运输装置的上部，对放置在木材运输装置上部的木材的上表面进行超声波扰动处理。
如图1-3，木材干燥室的内部形成截面为长方体形空腔，空腔的纵向与运输装置的运输方向一致，顶部设置至少一对进排气口(包括一个进气口18A、；一个排气口18B)，用于排出干燥室内的湿空气，并加入新鲜的干空气。通常进排气口设置在干燥室横向方向的中心，并沿着干燥室纵向方向排列(如图4)。在干燥室的横向侧壁的中上部分别设置供木材进出的可开闭的封闭门，即进入门12、输出门13(如图5)。封闭门的大小与木材、木材运输装置的尺寸相适应。
本发明中木材干燥室的内部空腔形状除了为长方体形之外，其他任何形状均适用于本发明，例如球形、立方体形、圆柱体形等均适用于本发明。本发明实施例中木材干燥室选用干燥窑为例进行说明，其他内部具有空腔的木材干燥装置均适用于本发明。
本发明中木材干燥室选择干燥窑，具体实施方式中以木材干燥室从左至右方向为干燥窑的纵向，前后方向为干燥窑的横向；上下方向为干燥窑的竖向，干燥窑的轴线与地面平行。干燥室的空腔的纵向与待干木材的运输方向一致。
本发明的加热装置固定安装在干燥室的下部，木材运输装置设置在干燥室的中上部；超声波处理装置设置在干燥室的上部。
干燥室的下部设置由金属材料制成，具有良好的导热性能分隔板19，将干燥室分成上下两个彼此独立的封闭空间，分隔板以上部分为干燥空间16，分隔板以下部为加热空间17。
如图1、3所示，下部的加热空间内安装加热装置的加热器，干燥空间内安装循环风机、木材运输装置的滚轮输送机、超声波装置的超声波换能器、检测装置，其中循环风机安装在干燥空间的底部，固定在分隔板上。上部的干燥空间16的中部设置支撑板11，支撑板的上部设置有木材运输装置、超声波处理装置、检测装置，下部设置加热装置的循环风机。
支撑板水平放置，一方面用于固定运输装置的滚轮输送机，另外一方面，在干燥窑的横向方向上，支撑板的两侧留有风道，使干燥过程中热量在风机的作用下，流经分隔板两侧，可使风速均匀，将热量均匀送到待干木材周围，使得木材干燥均匀，干燥质量好。支撑板的安装位置高于循环风机的顶部，即支撑板安装在循环风机的上部，其长度方向与运输装置的运输方向一致，即与干燥窑的纵向一致，且其长度方向两端分别固定于干燥室的横向侧壁(左右侧壁，即干燥室横向和竖向方向形成的侧面)上，如图1；其宽度小于干燥窑的横向宽度，即支撑板的宽度方向的两端与干燥室的纵向侧壁(前后侧壁，即干燥室纵向和竖向方向形成的侧面)具有一定距离，作为干燥介质在干燥室内流通的风道(如图3)，利于干燥介质对搁置在运输装置上的木材的均匀加热。
如图3、4，干燥室横向两侧壁的中上部开设有供木材进入和运出的可开闭的封闭门，即进入门12、输出门13。封闭门的宽度与木材或木材运输装置的宽度相适应；封闭门的高度与木材的厚度和木材运输装置的高度之和相适应。
封闭门的底部的开设高度与支撑板的设置高度相适应，即封闭门的底部与运输装置的底部在同一水平高度，也就是说封闭门的底部与支撑板的位置相同，在同一水平面；通过封闭门，运输装置贯穿干燥室。本发明中用于木材进入干燥室内的封闭门称为进入门，用于运出干燥室的封闭门成为输出门。待干燥木材通过运输装置从进入门沿着干燥室纵向方向进入干燥室内，再通过运输装置从输出门沿着干燥室的纵向方向离开干燥室。
本发明具体实施例中以干燥室左侧壁为木材进入端、其上开设的可开闭的封闭门为木材进入门，干燥室右侧壁为木材输送出干燥室的离开端，其上开设的可开闭门为输出门。
干燥室左侧壁的中上部开设的木材进入门12上安装有红外线监测仪A 14，如图5，红外线监测仪A由红外线发射器A 141和接收器A 142组成，其中红外线发射器A 141和接收器A 142沿着干燥窑横向延伸的方向分别设置在进入门的两侧，用于监测木材是否完全进入干燥室，接收器A通过继电器A与运输装置的驱动电机相连，从而控制驱动电机42的开或关，精确控制木材进出干燥窑的过程，进而实现自动控制木材进出干燥窑过程。
如图3，红外线发射器A、接收器A的安装位置高于运输装置且低于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材，通常红外线发射器A、接收器A的安装位置位于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材厚度一半的位置相一致，即发生器A、接收器A的安装高度位于木材厚度(d)一半的地方，即d/2的位置。
当红外线接收器A接收到红外线发射器A发射的红外线信号时，表明进入门中没有木材通过，通过继电器A(图中未示出)驱动电机42处于关闭状态；当红外线接收器A没有接收到红外线发射器A发射的红外线信号时，证明进入门内有木材通过，木材正在从外向内输送，通过继电器A驱动电机42处于开启状态，直到木材通过进入门进入干燥窑内部或通过输出门送到干燥窑外部。
干燥室右侧壁的中上部开设的木材输出门13上安装有红外线监测仪B 15，如图5，红外线监测仪B由红外线发射器B 151和接收器B 152组成，其中红外线发射器B 151和接收器B 152沿着干燥窑横向延伸的方向分别设置在输出门的两侧，用于监测木材是否完全离开干燥室，接收器B通过继电器B(图中未示出)与运输装置的驱动电机相连，从而控制驱动电机 42的开或关，精确控制木材进出干燥窑的过程，进而实现自动控制木材进出干燥窑过程。
红外线发射器B、接收器B的安装位置高于运输装置且低于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材，通常红外线发射器B、接收器B的安装位置位于搁置在木材运输装置滚轮上的待干燥木材厚度一半的位置相一致，即发生器B、接收器B的安装高度位于木材厚度(d) 一半的地方，即d/2的位置。
当红外线接收器B接收到红外线发射器B发射的红外线信号时，表明输出门中没有木材通过，通过继电器B驱动电机42处于关闭状态；当红外线接收器B没有接收到红外线发射器B发射的红外线信号时，证明进入门内有木材通过，木材正在从外向内输送，通过继电器 B驱动电机42处于开启状态，直到木材通过进入门进入干燥窑内部或通过输出门送到干燥窑外部。
如图1、3，加热装置3设置在干燥室的下部，包括加热器31循环风机32，加热器设置在干燥室的底部的中央位置，循环风机设置在所述分隔板19的上部，位于分隔板的下部加热器产生的热能在循环风机的作用下，均匀输送至待干燥木材，加热待干燥木材，对木材进行干燥。
加热装置可以手动或自动控制开启或关闭，实现对干燥室内木材进行干燥处理或停止干燥处理，通常选择自动控制，通过自动控制系统控制加热器、循环风机的开启或关闭。本领域中现有已知的自动控制系统均适用于本发明。
加热器、循环风机与自动控制装置的信号通过导线连接多个继电器，继电器之间处于联动状态，相互控制，当木材进入干燥窑，且进入门和输出门关闭后，继电器接通电源，自动开启加热器和循环风机，对运入干燥室内的木材进行加热处理。
当检测到干燥窑内的温度达到设定值，继电器断开电源，进而关闭加热器；当窑内介质的相对湿度大于设定值，继电器开启，进而打开进排气口，进行排气，反之，关闭进排气口；当进入门或输出门的红外线接收器均接收到红外线时，即红外线检测仪A、B均处于接通状态，证明木材正在干燥，关闭驱动电机42，当进入门和输出门中的任何一个红外线发射装置和接受装置处于没有接通状态的时候，即木材正在通过进入门或输出门，驱动电机42开启；当含水率检测装置检测到木材含水率达到最后的含水率，继电器断开电源，从而关闭循环风机，停止对木材的加热处理。
如图1-3所示，超声波处理装置2设置在干燥室的上部，包括通过导线22连接的超声波发生器23和至少1个超声波换能器21，以及用于固定超声波换能器的超声波固定板24。超声波换能器设置在干燥室内，位于木材运输装置的上部；超声波发生器设置在干燥室的外部；超声波发生器与至少1个超声波换能器通过导线22相连接；超声波固定板24固定安装在干燥室的上部，位于所述支撑板的上部，由不锈钢制成，其大小于干燥室的上下侧壁的大小相适应，固定板的4个侧边与干燥室内的前、后、左、右4个侧壁的固定连接(通常沿着干燥室内的侧壁安装金属固定支架或托架，然后将超声波固定板与支架或托架采用焊接、铆接、螺栓连接、粘接等方式进行固定连接)，或者仅前后或左右两个侧边与干燥室内的前后或左右 2个侧壁固定连接，且固定板上均匀分布通孔241(如图6)，用于安装超声波换能器(如图2)，即将超声波换能器放置于通孔内并固定。超声波换能器通过焊接、铆接、螺栓连接、粘接等方式固定安装在固定板上。
本发明附图中固定板24的左右两个侧边与干燥室内的左右侧壁即横向侧壁固定连接，固定板的长度与干燥室纵向长度相适应，宽度小于干燥室横向长度，如图2所示。或者固定板 24的前后两个侧边与干燥室内的前后侧壁即纵向侧壁固定连接，固定板的宽度与干燥室横向长度相适应，长度小于干燥室纵向长度。
超波换能器均匀分布且固定在超声波固定板24的通孔内，超声波换能器沿着干燥室竖向方向竖直安装，与木材运输装置滚轮上放置的木材相互垂直。固定板的下表面距离木材运输装置一定距离，该距离大于待干燥木材的厚度，即固定板的下表面距离木材运输装置上搁置的木材一定距离，也就是说，超声波换能器不与待干燥木材相接触，通常固定板的下表面与木材运输装置上搁置的木材的距离为3-10cm，优选为5cm。开启超声波处理装置2的电源后，超声波换能器对放置在木材运输装置上的木材表面施加超声波，进行超声波处理。
木材干燥过程由于木材表面热质传递薄层对于水分和热量的传递也起到了很大的阻碍作用，使得干燥周期较长，能耗较高，超声波可以促进木材表面热量和水分的传递作用，将木材表面热质传递薄层消除，进而加速木材表面水分向干燥介质中移动，促进热量快速传递到木材表面，对于降低干燥能耗，缩短干燥周期具有很大的作用。本发明的设备和方法能够实现木材的连续干燥过程，可实现木材的节能干燥过程
超声波装置可以手动或自动控制开启或关闭，实现对干燥室内木材表面的超声波处理，通常选择自动控制，通过自动控制系统控制超声波发射器的开启或关闭。本领域中现有已知的自动控制系统均适用于本发明。
超声波发射器通过继电器的通断，来控制超声波发生器的开启和关闭，温度传感器51、湿度传感器52通过导线将其各自测定的湿球温度、测定相对湿度输入至继电器C，当检测到木材表面的相对湿度与环境中的相对湿度之差大于10％时，继电器连接，开启超声波装置进行处理，反之，关闭超声波系统。
如图1、3所示，木材运输装置4包括滚轮输送机41、驱动电机42和电动开关44，驱动电机通过导线分别与滚轮输送机，电动开关相连。滚轮输送机水平放置在支撑板的上表面，且沿着干燥室的纵向方向贯穿干燥室，延伸至干燥室外；驱动电机设置在干燥室外部；电动开关设置在滚轮输送机的输入端的两个滚轮之间，通过导线与驱动电机相连。电动开关的开启或关闭，启动或停止驱动电机，驱动电机带动滚轮输送机的运输或停止运输。
滚轮输送机固定安装在支撑板的上表面，且沿干燥室的纵向方向贯穿干燥室，即滚轮输送机沿着干燥室纵向方向将待干燥木材43从干燥室的外部运输至干燥室，在干燥室内干燥后，再将干燥后的木材沿着干燥室纵向方向运输至干燥室外。木材从干燥室左侧的进入门由运输装置送入干燥室内，干燥结束后，从干燥室右侧的输出门由运输装置送出干燥室。
驱动电机设置在干燥室外部，通过导线与木材滚轮输送机相连接，驱动木材输送机运转。
木材滚轮输送机的运输滚轮的下半部分位于支撑板内部，轴穿过支撑板将滚轮与支撑板连成一体，轴的一端连接电机的传动杆，电机带动所有滚轮转动，滚轮上面放置的物品被运输，电机停止时，滚轮上放置的木材停止运行。
电动开关控制驱动电机的开启，带动滚轮输送机运行，滚轮输送机的滚轮转动，运输放置在滚轮输送机的滚轮上的木材，将木材送入或移出干燥室；电动开关关闭时，驱动电机停止运转，滚轮输送机停止运行，木材搁置在滚轮上，木材在干燥室内进行干燥处理。
进入门和输出门的红外线装置与电机分别通过继电器相连接，并通过继电器进行控制驱动电机42的开启与关闭，当进入门或输出门的红外线均处于接通状态，证明木材正在干燥，关闭驱动电机42，当干燥至木材含水率低于12％时，含水率测定仪与驱动电机之间的继电器连通，驱动电机开启，将木材送出干燥室；当进入门和输出门中的任何一个红外线发射装置和接受装置处于没有接通状态的时候，驱动电机42开启，当进入门和输出门两处的红外发射装置和接收装置都处于接通状态，且电动开关处于关闭状态，同时，输出门处的红外线经历了“没有接通-接通”过程的时候，驱动电机关闭。
当滚轮输送机的输入端上放置了木材时，其输入端的两个滚轮之间设置的电动开关被压住，电动开关连通电路，启动驱动电机进行运行，将放置在输送机上的木材送入干燥室；当木材完全进入干燥室后，进入门上的红外线接收器接收到发射器发送的红外线，进入门上红外线接收器与驱动电机之间的继电器断开，驱动电机停止运转，木材在干燥室内进行干燥；当干燥结束后，木材含水率低于12％时，含水率测定仪与驱动电机之间的继电器连通，驱动电机运转，将木材运输出干燥室，当木材经过输出门时，输出门上的红外线接收器B接收不到发生器B发射的红外线，输出门上红外线接收器B与驱动电机之间的继电器也连通，当木材完全移出干燥室时，输出门上的红外线接收器B接收到发生器B发射的红外线，输出门上红外线接收器B与驱动电机之间的继电器B断开，驱动电机停止运转。
如图1-3，检测装置包括测定干燥介质温度的温度传感器51、测定木材表面相对湿度的湿度传感器52和测定木材含水率的含水率测定仪(图中未示出)。其中所述温度传感器由干湿球温度计组成，用于测定干燥室内干燥空间内的干燥介质的干、湿球温度，固定安装在干燥室前后侧壁(纵向侧壁，即干燥室竖向和纵向方向形成的侧壁)的竖向中心线的中上部；所述湿度传感器用于测定待干燥木材表面的相对湿度，湿度传感器固定安装在湿度传感器的支撑件53上，支撑件的一端固定在干燥窑纵向侧壁上，其另一端固定安装湿度传感器，支撑件延伸至设置在距离木材表面3-10mm处的位置；所述含水率测定仪设置在待干燥木材的中心位置，用于测定木材中心的含水率。
本发明中所述支撑杆选择可伸缩的支撑杆，其一端固定在干燥室侧壁上，另一端延伸至待干燥木材的上表面，且固定有湿度传感器，由于可伸缩，其顶端固定的湿度传感器可位于木材上表面的任何位置，通常选择木材上表面的中心位置。。
温度传感器51、湿度传感器52通过导线将其各自测定的湿球温度、测定相对湿度输入至连接在超声波装置上的继电器C，当木材表面的相对湿度与干燥介质的相对湿度之差大于10％时，继电器连通，超声波装置的发生器开启，进行超声波扰动，反之，当木材表面的相对湿度与干燥介质的相对湿度之差小于10％时，继电器断开，超声波装置的发生器关闭，停止超声波扰动处理。
本发明的设备还包括自动控制系统(图中未示出)，自动控制系统包括继电器和控制箱。自动控制系统的控制箱、继电器通过导线分别与加热器、循环风机、超声波发生器、温、湿度传感器相连接。本领域中任何已知的可以使电流连通或断开的自动控制系统均适用于本发明。
通过温度传感器检测干燥窑内干燥介质的温度，控制加热器的开启或关闭(循环风机从头到尾都开启)，当干燥介质温度超过40-60℃，继电器连断开，加热器关闭；当温度低于 40-60℃，继电器连通，加热器开启。
自动控制系统还通过电路与超声波发生器相连接，设置超声波发生器的功率和频率、还通过继电器的连接和断开控制超声波发生器开启或关闭。
本发明的待干燥木材通过木材装卸装置将木材放置在本发明的木材运输装置的滚轮上部，然后在木材运输装置滚轮的带动下，进入干燥室内进行干燥，然后再在木材运输装置滚轮的带动下，送出干燥室，离开干燥室的木材通过装卸装置码放整齐。
本领域中现有已知的木材装卸装置均适用于本发明，例如叉车、吊车、等。
本发明设备的工作原理如下：
1)、待干燥木材通过木材装卸装置被放置在木材运输装置的滚轮运输机的滚轮上，运输机输入端前沿(本发明附图左侧)的两个滚轮之间设置电动开关被压住，电动开关连通电路，驱动电机开启，带动滚轮输送机运行，将放置在输送机滚轮上的木材向干燥室内运输，木材通过进人门进入干燥室内，进人门两侧红外线监测仪A的红外线接收器A由于木材的遮挡，无法接收到红外线发射器A发射的红外线，这个信号传递给电机42上的继电器A，与接收器 A和驱动电机相连接的继电器A接通；驱动电机运转；当木材完全进入干燥室内，进人门上的红外线接收器A重新接收到红外线，电机42上的继电器断开，驱动电机停止运行。
2)、当木材进入干燥窑内部后，关闭窑门后，开启加热装置的加热器和循环风机，对木材进行加热，通过温度传感器检测的信号传回加热器的控制继电器D，继电器根据实际温度和设定温度来控制加热器的开启与关闭，控制加热温度，使得干燥室内温度保持为40-60℃。
3)、在干燥过程中，通过安装在干燥窑内前后侧壁中心位置的温度传感器测定干燥窑内干燥介质的干、湿球温度，并计算干燥窑内干燥介质的相对湿度(ψ介)；通过使得传感器测定干燥过程中木材表面的相对湿度(ψ木表)，计算ψ木表与ψ介之差(ψ木表-ψ介)；
4)、超声波装置的上的继电器C与温度传感器、湿度传感器连接，当木材表面的相对湿度与介质的相对湿度之差大于10％的时候，信号传递给继电器C，继电器接通，超声波开启，当相对湿度之差≤10％的时候，信号传递给继电器，继电器线路断开，超声波装置停止工作。
5)、在干燥过程中通过设置在木材中心的含水率测定仪实时测定木材中心的含水率，随着干燥的进行，当含水率测定仪监测到木材含水率低于12％时，信号通过导线传递给驱动电机42上的继电器E，继电器接通，开启驱动电机42。
含水率信号传递给运输装置的驱动电机上面的继电器E，继电器接通，驱动电机开启，带动滚轮输送机运转，将干燥木材从输出门送出干燥室，木材通过输出门离开干燥室内，干燥室输出门两侧红外线监测仪B的红外线接收器B由于木材的遮挡，无法接收到红外线发射器 B发射的红外线，驱动电机一直运行；当木材完全离开干燥室，输出门上的红外线接收器B 重新接收到红外线，且电动开关没有被压着的状态(即电动开关断开时)，继电器断开，驱动电机关闭，运输装置停止运行。
本发明实施例中所处理的木材采用杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)生材为例，其初含水率为120％，将杉木生材制成厚度为2-6cm的板材，按照国家标准GB1928－91锯切。
本发明实施例中干燥室的纵向长度为8m，干燥窑的纵向长度尺寸大于木材的长度，通常干燥窑的尺寸可以根据木材的实际尺寸或干燥板材的尺寸进行设计。
本发明处理木材处理杉木之外，其他木材、例如杨木、桉木、水曲柳等阔叶材和其他针叶材等均适宜用于本发明。
实施例1
1、待干燥木材的预处理
将杉木生材制材成厚度为2-6cm，优选4cm；长度为6-7.9m，优选7.5m的待干燥木材，备用；其中，杉木板材的厚度一致。
2、进料
通过木材装卸装置将木材放置于木材运输装置的滚轮输送机输入端的滚轮上，滚轮输送机输入端的两个滚轮之间设置的电动开关被木材压住而开启，启动驱动电机，带动滚轮运转，将木材从干燥室左侧的进入门运输进入干燥室内，在木材通过进入门进入干燥室内的过程中，由于木材挡住了安装在进入门两侧的红外线监测仪A的红外线发射器A的红外线，导致红外线接收器A不能接收到红外线发射器A发射的红外线信号，木材在滚轮的带动下继续前进，自动控制送入干燥窑内，当木材完全通过进入门后，红外线接收器A能够接受到发射器A的信号时，与接收器A和驱动电机相连接的继电器断开，驱动电机关闭，滚轮输送机停止运行，木材停止前进，完成上料；
红外线装置与电机上面的继电器连接，当红外线被挡住的时候，红外线的信号传递给继电器，继电器连接，电机33开启，当红外线没有挡住，且开关没被压着的时候，电机关闭。
3、测定干燥介质的干、湿球温度，计算干燥介质相对湿度(ψ介)
开启加热器和循环风机，对干燥窑内木材加热，控制干燥窑内干燥介质温度为40-60℃(优选为50℃)；并通过安装在干燥窑内前后侧壁中心位置的温度传感器51测定干燥窑内干燥介质的干、湿球温度，按照公式(1)计算干燥介质的相对湿度(ψ介)；公式(1)如下：
其中，t：干燥介质的干球温度，℃；t1：干燥介质的湿球温度℃；
4、木材干燥过程中实时监测木材表面的相对湿度(ψ木表)
安装在木材表面的湿度传感器52测定干燥过程中木材表面的相对湿度(ψ木表)，湿度传感器设置在距离木材上表面3-10mm(优选为6.5mm)的位置处，且与木材的中心位置的连线与木材的水平面相垂直。
5、超声波处理
当ψ木表-ψ介>10％(优选为>15％)时，信号传递给安装在超声波发生器上的继电器，继电器接通，超声波发生器23开启，使超声波换能器21对木材表面边界层进行破坏，进而强化促进木材表面的热量传递和水分传递，即相当于将阻碍木材表面热量和水分传递的薄层破坏，降低木材干燥过程中在木材的表面形成的热量和水分薄层，由于木材表面形成的热量和水分薄层破坏，木材表面的相对湿度降低，进而导致ψ木表与ψ介之差减少；当ψ木表-ψ介≤10％时，信号传递给安装在超声波发生器上的继电器，继电器断开，关闭超声波装置；而在干燥过程中，当超声波装置关闭，超声波换能器停止对木材表面边界层的破坏时，木材表面形成热量和水分薄层，木材表面的相对湿度升高，导致ψ木表与ψ介之差增加，当ψ木表-ψ介>10％(优选为>15％)时，重新开启超声波发生器，当超声波装置开启，重新破坏木材表面边界层，强化、促进木材表面的热量和水分传递，木材表面的相对湿度降低，当ψ木表-ψ介≤10％时，关闭超声波装置，循环反复开启、关闭超声波装置，直至木材含水率低于12％，通过滚轮31输送至干燥窑外。其中超声波开启与关闭过程就是通过继电器对电源的开启与关闭。
超声波处理过程中，超声波的功率为1-6W、频率为20-56KHz。
6、在木材干燥过程中，当干燥窑内干燥介质是相对湿度ψ介高于60％(优选为高于80％) 时，开启干燥窑顶部的进排气口，进行排气处理；当排气处理至ψ介低于30％(优选低于40％) 时，停止排气；其中在排气处理过程中加热器、风机始终开启。
7、干燥过程中始终通过设置在待干燥木材中心的含水率测定仪53，实时监测木材中心的含水率，当木材的含水率≤12％时，停止加热、超声波处理，将干燥的木材通过滚轮输送机自动移送出干燥窑，干燥完成。
实施例2
1、待干燥木材的预处理
将杉木生材制材成厚度为4cm；长度为7.5m的待干燥木材，备用；其中，杉木板材的厚度一致。
2、测定干燥介质的干、湿球温度，计算干燥介质相对湿度(ψ介)
将木材通过运输装置自动送入干燥窑内，当红外线监测仪A的红外线接收器A能够接受到发射器A的信号时，通过自动控制系统关闭驱动电机，木材停止前进，同时开启加热器和循环风机，对干燥窑内木材加热，控制干燥窑内干燥介质温度为50℃；并通过安装在干燥窑内前后侧壁中心位置的温度传感器51测定干燥窑内干燥介质的干、湿球温度，按照公式(1) 计算干燥介质的相对湿度(ψ介)；公式(1)如下：
其中，t：干燥介质的干球温度，℃；t1：干燥介质的湿球温度℃；
3、在木材干燥过程中实时监测木材表面的相对湿度(ψ木表)
安装在木材表面的湿度传感器52测定干燥过程中木材表面的相对湿度(ψ木表)，湿度传感器52设置在距离木材上表面6.5mm的位置处，且与木材的中心位置的连线与木材的水平面相垂直，即与木材的上表面相垂直。
4、当ψ木表-ψ介为12％(优选为>10％)时，开启超声波发生器23，超声波的功率为2W、频率为20KHz；使超声波换能器21对木材表面边界层进行破坏，进而强化促进木材表面的热量传递和水分传递，即相当于将阻碍木材表面热量和水分传递的薄层破坏，降低木材干燥过程中在木材的表面形成的热量和水分薄层，由于木材表面形成的热量和水分薄层破坏，木材表面的相对湿度降低，进而导致ψ木表与ψ介之差减少；当ψ木表-ψ介为10％时，关闭超声波装置；而在干燥过程中，当超声波装置关闭，超声波换能器停止对木材表面边界层的破坏时，木材表面形成热量和水分薄层，木材表面的相对湿度升高，导致ψ木表与ψ介之差增加，当ψ木表-ψ介为12％(优选为>10％)时，重新开启超声波发生器，当超声波装置开启，重新破坏木材表面边界层，强化、促进木材表面的热量和水分传递，木材表面的相对湿度降低，当ψ木表-ψ介为10％时，关闭超声波装置，循环反复开启、关闭超声波装置，直至木材含水率低于12％，通过滚轮31输送至干燥窑外。其中超声波开启与关闭过程就是通过继电器对电源的开启与关闭
5、在木材干燥过程中，当干燥窑内干燥介质是相对湿度ψ介为60％(优选为高于80％) 时，开启干燥窑顶部的进排气口，进行排气处理；当排气处理至ψ介为40％(优选低于30％) 时，停止排气；其中在排气处理过程中加热器、风机始终开启。
6、整个干燥过程中始终通过设置在待干燥木材中心的含水率测定仪53，实时监测木材中心的含水率，当木材的含水率达到12％时，停止加热、超声波处理，将干燥的木材通过滚轮输送机自动移送出干燥窑，干燥完成。

Claims (10)

1.一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，其特征是，包括：对放置在干燥室内的木材的表面进行超声波处理的超声波处理装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征是，所述超声波处理装置包括超声波发生器和至少一个超声波换能器，其中所述超声波换能器设置在所述干燥室内部，超声波发生器设置在干燥室外部，所述超声波发生器和超声波换能器通过导线连接。
3.如权利要求2所述的设备，其特征是，所述超声波换能器与木材的表面的距离为3-10mm，优选为5mm。
4.一种木材干燥过程中促进木材表面热量和水分传递的设备，其特征是，包括：
内部具有空腔的木材干燥室；
超声波处理装置，对放置于干燥室内的木材进行超声波处理；所述超声波处理装置包括超声波发生器和至少一个超声波换能器，其中所述超声波换能器设置在所述干燥室内部，超声波发生器设置在干燥室外部，所述超声波发生器和超声波换能器通过导线连接；
加热装置，对放置于干燥室内的木材进行加热处理；
木材运输装置，用于放置和运输待干燥木材；
检测装置，包括测定干燥介质温度的温度传感器、测定木材表面相对湿度的湿度传感器和测定木材含水率的含水率测定仪。
5.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述超声波换能器与放置在所述木材运输装置上的木材的上表面的距离为3-10mm，优选为5mm。
6.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述加热装置包括加热器和循环风机，所述加热装置安装在木材干燥室的下部。
7.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述木材运输装置包括通过导线连接滚轮输送机、驱动电机和电动开关，滚轮输送机水平放置，且沿着干燥室的纵向方向贯穿干燥室，延伸至干燥室外；驱动电机设置在干燥室外部；电动开关设置在滚轮输送机的输入端的两个滚轮之间；电动开关开启时驱动电机驱动滚轮输送机的滚轮转动，带动放置在输送机上的木材移动，将木材从干燥室外输送至干燥室内；木材干燥后，驱动电机驱动滚轮输送机的滚轮转动，带动放置在输送机上的木材移动，将木材从干燥室内输送至干燥室外。
8.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述温度传感器固定安装在于燥室纵向侧壁的竖向中心线的中上部，用于测定干燥室内干燥介质的干、湿球温度。
9.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述湿度传感器设置在距离放置在所述木材运输装置上部的木材上表面3-10mm的位置处，用于测定待干燥木材表面的相对湿度。
10.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述含水率测定仪设置在待干燥木材的中心位置，用于测定木材中心的含水率。
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