CN108802352A - 木材干燥过程中含水率测定方法及木材干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木材干燥过程中含水率的检测方法和木材干燥方法，包括：测定待干木材的初含水率和初重的木材码放在干燥窑内；测定流过材堆两侧的介质的温度和风速，并根据干球温度得出湿空气的饱和蒸汽压，根据干湿球温度得出湿空气的相对湿度，最后得出湿空气的密度和湿含量，获得不同时刻待干木材的含水率；以及按照测定的木材的含水率，按照木材干燥基准进行木材干燥，获得高品质的干燥木材。本发明方法测定的木材的含水率精确，测量方法简单，投入低，克服了电测法误差大，范围窄的缺点，且本发明适用于任何含水率的木材的含水率测量，测量参数少，计算简单，系统稳定，可提高实木板材干燥品质，提高效率降低成本。

Description

木材干燥过程中含水率测定方法及木材干燥方法

技术领域

本发明涉及一种木材的干燥方法，特别涉及了一种实木板材干燥过程中的含水率在线检测方法，属于木材干燥领域。

背景技术

木材单板及板材干燥是木材加工过程中的一项十分重要的工序，同时又是提高木材利用率，节约森林资源的重要途径。木材的干燥过程是木材中水分蒸发的过程，由于木材中各种水分和木材的结构关系不同，各阶段木材中水分的性质就不同，而与此对应的木材的性质就不同。因此，在木材的干燥过程中需要合理地控制木材中水分的蒸发过程，在保证干燥质量的前提下，尽量提高干燥速度。

在木材单板及板材干燥过程中，木材含水率是制定干燥基准、调节和控制干燥过程、保证成品质量的重要参数，在木材干燥理论和实践上均具有极其重要的意义。合理地控制水分蒸发的通常的做法是根据木材的性质、规格和含水率，控制木材中水分蒸发的强度。干燥基准就是根据干燥时间和木材状态(含水率、应力)的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表，在实际干燥过程中，正确执行这个程序表，就可以合理地控制木材的干燥过程，从而保证木材的干燥质量。

目前在木材干燥过程中测定木材含水率的方法主要是利用电测法、红外光谱甚至手工方法进行测定，然后根据测定的含水率，按照木材干燥基准调节木材的干燥过程，例如授权公告号为CN201520407697.4的实用新型专利公开了一种木材含水率检测与控制装置，包括传感器组、测量电路、模数转换电路、单片机主控芯片、温度加热器、湿度发生器、循环风机、排气风机和远程服务器；传感器组包括多个含水率传感器、多个温度传感器和多个湿度传感器；测量电路与传感器组连接；模数转换电路与测量电路连接；单片机主控芯片分别与模数转换电路、温度加热器、湿度发生器、循环风机和排气风机连接；远程服务器通过无线通信方式与单片机主控芯片进行数据通信。本发明能够在木材干燥过程中实时在线检测木材含水率，根据对检测到的木材含水率值分析判断，再控制干燥窑内干燥媒介的温度与湿度值， 实现对木材含水率的控制，使得木材干燥质量达到加工要求。授权公告号为201410634685.5的发明专利公开了一种基于红外差谱技术的木材含水率检测方法，选取待测木材制得全干样品和不同相对湿度的平衡样品；利用红外光谱仪测得全干样品的红外光谱图I0和平衡样品的红外光谱图IW；用平衡样品的红外光谱图IW减去全干样品的红外光谱图I0，得到红外差谱图IW-0；求得红外差谱图中2900-3750cm-1范围内的面积AW-0；利用传统烘干法测定不同相对湿度木材样品的含水率W；将各个试样的含水率W和面积AW-0利用最小二乘法线性回归构建红外差谱技术检测木材含水率的模型。该模型可用于待测木材样品的批量测定，每个样品耗时1s，大大缩短了木材含水率的检测时间。本发明具有周期短、检测快速、样品需求微量甚至痕量的优点，是一种无损检测技术，可以应用于木材评价领域。授权公告号为201620798512.1的实用新型专利，该实用新型包括输送带和开口朝向输送带的木材仓，输送带上均匀分布有用于固定木材的固定板，固定板朝向输送带运动方向的一侧设有用于测量木材含水率的水份仪，水份仪到沿输送带运动方向上的首个固定板之间的距离恰好为木材长度，本方案的全自动木材含水率测试机人力占用少，工作效率高。授权公告号为201620773914.6的实用新型专利为了解决现有木材含水率分析仪对所有待检测的木材含水率电阻进行相同形式的分析测量，造成含水率检测不准确的问题。它采用六对木材含水率检测钉、两个平衡含水率传感器及两个材芯温度传感器采集数据，然后数据在控制器的控制下，经选择开关、滤波电路、数值比较器、树种修正电路、电阻中值测量电路或电阻高值测量电路、AD转换电路、温度修正器后，传送到控制器，再经触摸屏将检测数据进行在线显示。本发明用于木材含水率的在线检测。申请号为201510163548.2的发明专利公开了一种木材含水率全量程检测方法，包括选取含水率检验样板，含水率检验板和初始含水率试片锯制，测量含水率检验板和初始含水率试片的初始质量，检验板初含水率测试与绝干质量计算，将木材含水率检验板置于干燥窑的材堆中，和被干燥木材在相同干燥条件下进行干燥处理；实时含水率测试：从干燥窑中取出木材含水率检验板，用木材含水率全量程检测装置实时测量木材含水率检验板的含水率。该发明的有益效果是提供一种测量装置结构简单、检测快速、操作方便﹑测量范围广和测量精度高的木材含水率全量程测量方法。

但是，现有的木材干燥控制研究中采用电测法测定的含水率的准确性差，误差较大，只是因为对于不同的木材而言，其电阻不仅随着含水率的变化而变化，同时还与温度，树种，木材的密度以及纹理方向有关，所以在测定过程中修正系数很多，精度不高，特别是那些性质不是很了解的木材，测定起来难度更大，而且当木材含水率高于纤维饱和度(30％)的时候，木材内部存在自由水，其电学性质相当于水的电学性质，所以电阻与水分含量的关系不 大，所以测得的含水率不准确，而当木材含水率低于5％的时候，由于木材此时此刻电阻值很大，可达到25千兆欧，使得电测法测定的结果也不准确，电测法测定的木材含水率不精确，导致根据测定的含水率来确定的木材干燥程序出现偏差，最终造成干燥木材品质下降。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术的问题而提供一种木材(尤其是实木板材)在干燥过程中含水率的测定方法及木材干燥方法，本发明方法通过测定待干燥木材的干燥介质流入木材和流出木材的两侧的干燥介质的干湿球温度和风速，实时在线测定木材的含水率。木材含水率测定精确，根据测定木材含水率，确定干燥程序，对木材进行干燥。本发明方法木材干燥过程中木材含水率测定精确，木材干燥程序选择合理、适当，干燥后的木材的品质好，缺陷少，而且还缩短了干燥时间、木材资源利用率高，节约了能源，降低了能耗。本发明方法在干燥过程中实时在线测定的木材含水率精确，可随时按照木材干燥程序调整干燥介质的特征，获得高品质干燥木材。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种木材干燥过程中含水率的测定方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将待干燥木材于干燥室内码放成木材材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动的方向分别测定流过材堆两侧的介质的温度和风速，即测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的相对湿度；

4)根据材堆两侧干球温度与干燥介质的饱和水蒸汽压的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压；

5)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的密度；

6)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的湿含量；

7)根据待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木材含水率的关系方程，计算获得不同干燥时刻待干燥木材的含水率。

其中，步骤1)所述干燥室选择为顶风式干燥窑。

特别是，将所述木材码放成木材堆之前还包括步骤1A)：首先将待干燥木材制成要求长 度的木段，然后测定木材的初含水率。

其中，按照如下步骤测定木材的初始含水率：

A)将待干燥木材中任意选取的木材先称量其湿重(G_湿)，接着将木材置于烘干温度为103±2℃的烘箱中，每6h称重一次，当连续两次称重的重量之差小于0.02g的时，木材视为绝干，此时木材的重量为木材的绝干重量(G_干)；

B)按照公式(6)，计算得出木材初始含水率M₀：

其中，木材码放成木材堆可以是木材干燥领域中所公开的任何一种木材码放形式，木材码放的任何方法以及码放成任何形式的木材堆均能适用于本发明，木材码放方法已在各种文献或教科书中公开。

特别是，所述码放后的材堆呈长方体形。

尤其是，所述材堆的长度、宽度、高度与干燥室的长度、宽度、高度相适应。

特别是，将木段沿干燥室长度方向一层接一层水平堆积成长方体形的材堆，相邻两层之间放置有隔条，材堆的长度为L、宽度为Lc，隔条的高度为h。

材堆的每层木段之间设置隔条，在每层木段之间形成风道，利于干燥介质流动，将干燥介质的热量传递给木材，使木材中的水分被蒸发，利于木材的干燥。

尤其是，木材堆放置在干燥室内时木材堆中的木段的纵向与干燥介质的流动方向一致或垂直。

特别是，还包括称量待干燥木材的初始总重量G₀。

按照公式(7)计算待干燥木材中含有的水分的质量G_w0：

其中，G_w0为待干燥木材含有的水分的总重量，kg；M₀为待干燥木材的初始含水率，％。

其中，步骤2)所述材堆两侧是指沿着干燥介质流动方向，干燥介质流入材堆一侧、和流出材堆的另一侧。

特别是，所述材堆两侧是指材堆沿着干燥室长度方向的两个侧面。

其中，所述测定流过材堆两侧的介质的温度和风速，为测定材堆沿着干燥室长度方向的两个侧面的顶部的温度和风速。即干燥介质流入材堆的一侧的材堆顶部和干燥介质流出材堆一侧的材堆顶部的温度和风速。

特别是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度和风速为沿着干燥介质流动方向的流入材堆一侧、和流出材堆一侧的介质的温度和风速。

尤其是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度为测定流入材堆一侧、和流出材堆一侧的介质的干球温度、湿球温度。

特别是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度分别为流入材堆一侧、流出材堆一侧的介质的干球温度和湿球温度；所述测定流过材堆两侧的介质的风速为流入材堆一侧、流出材堆一侧干燥介质的流速。

尤其是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度分别为测定流入材堆一侧、流出材堆一侧顶部的干燥介质的干球温度和湿球温度；所述测定流过材堆两侧的介质的风速为流入材堆一侧、流出材堆一侧顶部的干燥介质的流速。

其中，步骤2)中所述的材堆两侧为干燥介质流入、流出材堆的两侧；在顶风式干燥窑内指的是材堆沿着干燥室长度方向的两侧。

特别是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度和风速为测定沿着干燥介质流动的方向的干燥室风机两侧的介质的干、湿球温度和风速。

尤其是，所述测定流过材堆两侧的介质的温度和风速为测定在沿着干燥室长度方向两侧的材堆顶部的介质的干、湿球温度和风速。

特别是，所述测定流过材堆两侧的介质的干、湿球温度和风速为测定沿着顶风式干燥窑长度方向的导风隔板两侧的介质的干、湿球温度和风速。

其中，测定的顶风式干燥窑长度方向上干燥介质流入材堆一侧的导风隔板一侧的介质的干、湿球温度和风速为流入材堆介质的干、湿球温度和风速；测定的顶风式干燥窑长度方向上干燥介质流出材堆一侧的导风隔板的另一侧的介质的干、湿球温度和风速为流出材堆介质的干、湿球温度和风速。

特别是，测定干燥室内导风隔板沿着干燥室长度方向两侧的干燥介质的温度和风速。

尤其是，测定干燥室内导风隔板沿着干燥室长度方向两侧的干燥介质的干球温度、湿球温度和风速。

其中，通过在材堆两侧分别设置至少一组温度传感器和风速仪组，通过温度传感器测定所述流过材堆两侧的干、湿球温度，通过风速仪测定所述流过材堆两侧的干燥介质的速度(风速)。

特别是，所述每组温度传感器和风速仪组包括一对干湿球温度传感器和1个风速仪；每组温度传感器和风速仪组中的干湿球温度传感器和风速仪设置在材堆同一位置。

尤其是，所述每组温度传感器和风速仪组包括一对干湿球温度传感器和1个风速仪；每组温度传感器和风速仪组中的干湿球温度传感器和风速仪设置在顶风式干燥窑的导风隔板沿着干燥窑长度方向的侧边的同一位置。

尤其是，在材堆两侧分别设置3-5组温度传感器和风速仪，优选为3组。

特别是，在材堆两侧分别设置3-5组温度传感器和风速仪，且材堆两侧分别设置的3-5组温度传感器和风速仪均匀分布在材堆两侧。

尤其是，所述材堆两侧为干燥介质流入材堆一侧(即流入侧)，干燥介质流出材堆一侧(即流出侧)。

特别是，在材堆沿着干燥室长度方向的两侧的顶部分别均匀设置3-5组温度传感器和风速仪，优选为3组。

尤其是，在顶风式干燥窑内在导风隔板沿着干燥窑长度方向的两个侧边均匀设置3-5组温度传感器和风速仪，优选为3组。

均匀分布风机两侧温度传感器和风速仪组(3-5组)，用于测量流入和流出材堆的干湿球温度和风速，分别对测量的流入、流出材堆的干湿球温度和风速，取平均值，即为流入、流出材堆侧的干湿球温度和风速。

其中，步骤3)中所述材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度关系方程如公式(1)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的相对湿度：

其中，为干燥介质的相对湿度，％；t_d为干燥介质干球温度，℃；t_w为干燥介质湿球温度，℃。

特别是，干燥介质流出材堆一侧的干湿球温度与干燥介质相对湿度关系方程如公式(1′)，计算得到所述干燥介质流出材堆侧的干燥介质的相对湿度：

其中，为材堆流出侧干燥介质相对湿度，％；t_d出为材堆流出侧干燥介质干球温度，℃；t_w出为材堆流出侧干燥介质湿球温度，℃。

特别是，干燥介质流入材堆一侧的干湿球温度与干燥介质相对湿度关系方程如公式(1″)，计算得到所述干燥介质流入材堆侧的干燥介质的相对湿度：

其中，为材堆流入侧干燥介质相对湿度，％；t_d入为材堆流入侧干燥介质干球温度，℃；t_w入为材堆流入侧干燥介质湿球温度，℃。

其中，步骤4)中所述材堆两侧介质的干球温度与干燥介质饱和水蒸气压关系方程如公式(2)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压：

P_b＝-0.59+0.2846t_d-0.00867t_d ²+0.000159t_d ³ (2)

其中，P_b是干燥介质饱和水蒸汽压，kPa；t_d是干球温度，℃。

特别是，干燥介质流出材堆一侧的干球温度与干燥介质饱和蒸气压关系方程如公式(2′)，计算得到所述干燥介质流出材堆侧的干燥介质的饱和蒸气压：

P_b出＝-0.59+0.2846t_d出-0.00867t_d出 ²+0.000159t_d出 ³ (2′)

其中，P_b出是流出材堆侧干燥介质的饱和水蒸汽压，kPa；t_d出是流出材堆侧干燥介质的干球温度，℃。

特别是，干燥介质流入材堆一侧的干球温度与干燥介质饱和蒸气压关系方程如公式(2″)，计算得到所述干燥介质流入材堆侧的干燥介质的饱和蒸气压：

P_b入＝-0.59+0.2846t_d入-0.00867t_d入 ²+0.000159t_d入 ³ (2″)

其中，P_b入是流入材堆侧干燥介质的饱和水蒸汽压，kPa；t_d入是流入材堆侧干燥介质的干球温度，℃。

其中，所述干燥室内干燥介质又可以称为湿空气。

其中，步骤5)中所述材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程如公式(3)，计算得到所述材堆两侧干燥介质的密度：

其中，ρ为湿空气密度，kg/m³；P_b是干燥介质饱和水蒸汽压，kPa；t为空气的摄氏温度，℃， 为湿空气的相对湿度，％。

特别是，干燥介质流出材堆一侧的干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程如公式(3′)，计算得到所述干燥介质流出材堆侧的干燥介质的密度：

其中，ρ_出为流出材堆侧湿空气密度，kg/m³；P_b出为流出材堆侧干燥介质饱和水蒸汽压，kPa； t为空气的摄氏温度，℃，为流出材堆侧空气的相对湿度，％。

特别是，干燥介质流入材堆一侧的干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程如公式(3″)，计算得到所述干燥介质流入材堆侧的干燥介质的密度：

其中，ρ_入为流入材堆侧湿空气密度，kg/m³；P_b入为流入材堆侧干燥介质饱和水蒸汽压，kPa；t为空气的摄氏温度，℃，为流入材堆侧空气的相对湿度，％。

其中，步骤6)中所述材堆两侧介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量关系方程如公式(4)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的湿含量：

其中，为干燥介质的相对湿度，％；t_d为干球温度，℃；d为干燥介质湿含量，g/kg；

特别是，所述干燥介质湿含量为每1kg干燥介质含有的水蒸气的重量。

特别是，干燥介质流入材堆一侧的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量关系方程如公式(4′)，计算得到所述干燥介质流入材堆侧的干燥介质的湿含量：

其中，为流入材堆侧干燥介质的相对湿度，％；t_d入为流入材堆侧干燥介质干球温度，℃；d _入为流入材堆侧干燥介质湿含量，g/kg。

特别是，干燥介质流出材堆一侧的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量关系方程如公式(4″)，计算得到所述干燥介质流出材堆侧的干燥介质的湿含量：

其中，为流出材堆侧干燥介质的相对湿度，％；t_d出为流出材堆侧干燥介质干球温度，℃；d _出为流出材堆侧干燥介质湿含量，g/kg。

其中，步骤7)中所述待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木材含水率关系方程如公式(5)，计算得到所述木材的含水率：

其中，n为测量干燥介质干湿球温度和风速的次数，n为整数；其中，△τ相邻两次干燥介质干湿球温度和风速测量之间的时间间隔，s；τ为木材干燥的总时间，s；M：第n次测量时木材的含水率，％；M₀：待干燥木材初始含水率，％；G₀：待干木材初始总重量；ρ_出和ρ_入分别为出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m³；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的空气的湿含量，g/kg；a为干燥窑风道的宽度(干燥窑隔板与干燥窑两侧壁间的距离)，m；c为干燥窑风道的长度(与材堆的总长度一致)，m；

特别是，所述干燥室尺寸指的是顶风式干燥窑风道的宽度、长度。

所述风道宽度为顶风式干燥窑的导风隔板沿干燥窑长度方向两侧距离干燥窑长度方向的两侧壁的距离；所述即风道长度即码放在顶风式干燥窑内材堆的长度。

本发明另一方面提供一种木材的干燥方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将实木板材于干燥室内码放成实木材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动方向分别测定流过材堆两侧介质的温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度，以及干球温度与水蒸气饱和蒸气压的关系，干湿球温度与湿空气相对湿度的关系，得到风机两侧的水蒸气饱和蒸气压，湿空气的相对湿度，并得到湿空气的密度，最后得到湿空气的湿含量；

4)根据木材的初重、风机两侧干燥介质的温度和风速，计算不同干燥时刻木材的含水率；

5)根据计算得到的木材含水率，控制木材的干燥过程。

本发明又一方面提供一种木材的干燥方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将待干燥木材于干燥室内码放成木材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动的方向分别测定流过材堆两侧的介质的温度和风速，即测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的相对湿度；

4)根据材堆两侧干球温度与干燥介质的饱和水蒸汽压的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压；

5)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的密度；

6)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的湿含量；

7)根据待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木村含水率的关系方程，计算不同干燥时刻待干燥木材的含水率；

8)根据计算得到的待干燥木材的含水率，对木材进行干燥处理。

其中，步骤8)包括：

从预先确定的木材含水率与干燥室内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥介质的温度、干球湿球温度差；

依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致。

在干燥过程中将待干燥木材干燥的目标含水率与干燥过程中测定的木材含水率不断进行对比，当检测到木材含水率与目标含水率一致的时候，停止干燥，干燥结束。

干燥过程中，根据步骤2)测定的不同干燥时刻的干燥材堆干燥介质进入材堆侧和流出材堆侧的干球温度、湿球温度和风速；按照步骤3)中的公式(1)计算分别得到材堆两侧的的干燥介质的相对湿度；接着按照步骤4)中的公式(2)计算得到材堆两侧干燥介质的饱和水蒸气压；再接着按照步骤5)中的公式(3)计算得到材堆两侧干燥基准的密度；然后按照步骤6)中公式(4)计算得到材堆两侧干燥介质的湿含量；再按照步骤7)中公式(5)计算得到木材的含水率；最后按照预先确定的木材含水率与干燥介质的温度和干球湿球温度差的关系，即按照木材干燥程序基准，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥室内的干燥介质温度、干球湿球温度差；依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，同时在干燥过程中控制干燥室内的干燥介质的干球湿球温度差，随着干燥的进行，木材的含水率逐渐降低，根据降低后的木材含水率，再次查找确定干燥过程中的干燥室内干燥介质的温度和干球湿球温度差，依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，多次重复上述干燥过程，直至木材干燥。

本发明方法的优点体现在以下方面：

1、本发明通过测定流入、流出待干燥板材堆两侧的干燥介质的干湿球温度和风速，根据干球温度、湿球温度、风速、含水量与实木板材含水率的关系方程，计算得到实木板材在干燥过程中的脱水量，从而得到精确的待干燥木材在不同干燥时刻的含水率，按照干燥基准正 确进行，可以减少干燥缺陷，使得最后的产品达到合格要求。

2、本发明在干燥过程中的测定时间间隔可以根据需要，自动设置，可以根据不同树种的实木板材调节记录时间，进而优化干燥工艺。

3、控制精确，现有的含水率监测方法主要依靠电阻法，其影响因素复杂，精度范围受限，而本发明只需要测量温度和风速，这两个参数的测量装置已经相当完善和成熟了。

4、采用逐项累加的方法得到材堆中含水量的变化量，使得测量的含水率能够代表整个实木板材的含水率，而不是简单的平均，使得测量精度高。

5、控制过程简单，当风速一定的情况下，只是对温度的数值处理，不需要很多修正，使得系统稳定性提高，成不降低。

6、本发明的控制系统精确易懂，而且操作简单，利于自动化控制，更适宜实木板材干燥过程的进行。

7、本发明方法测定的木材的含水率精确，测量方法简单，投入低，克服了电测法误差大，范围窄的缺点，且本发明适用于任何含水率的木材的含水率测量，测量参数少，计算简单，系统稳定，可提高实木板材干燥品质，提高效率降低成本。

附图说明

图1为干燥窑干燥材堆的主视图，即干燥窑宽度和高度平面的材堆码放示意图，材堆的宽度和高度截面示意图；

图1A为本发明实施例中干燥窑内干燥介质流入、流出材堆的流动示意图，其中，从材堆左侧(即A侧)流入，从材堆右侧(即B侧)流出；

图2为图1沿着A-A线的剖视示意图。

附图标记：

1、干燥窑；2、风机；3、导风隔板；4、温度传感器和风速仪组；5、木材；6、隔条、7、支撑材堆的木方；

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

下面参照附图，详细描述实施本发明实木板材干燥方法的具体实施例。

本发明的实木板材干燥方法是基于本发明人对实木板材含水率的深入研究，结果表明：

(1)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的相对湿度与对应位置的干湿球温度(t_d入、t_w入；t_d出、t_w出)存在确定的对应关系，其关系方程如公式(1′)和(1″)所示。

其中，t_d为干球温度；t_w为湿球温度。

(2)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的饱和蒸汽压(P_b出、P_b入)与对应位置的干球温度(t_d出、t_d入)存在确定的对应关系，其关系方程如公式(2′)和(2″)所示。

P_b出＝-0.59+0.2846t_d出-0.00867t_d出 ²+0.000159t_d出 ³ (2′)

P_b入＝-0.59+0.2846t_d入-0.00867t_d入 ²+0.000159t_d入 ³ (2″)

(3)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的密度(ρ_出、ρ_入)与对应位置的介质的相对湿度和饱和蒸汽压(P_b出、P_b入)存在确定的对应关系，其关系方程如公式(3′)和(3″)所示。

(4)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的含湿量(d_出、d_入)与对应位置的相对湿度 和干球温度(t_d出、t_d入)存在确定的对应关系，其关系方程如公式(4′)和(4″)所示。

(5)根据流入、流出待干燥板材介质的密度，风速，含水量，以及待干板材的初含水率，绝干重量，干燥窑隔板两侧风道的宽度和长度，从而得到不同时刻实木板材的含水率计算方程，其计算方程式如公式(5)所示，

其中，

M：木材的含水率，％；M₀:待干燥木材初含水率，％；G₀：待干燥木材的初始总重，kg；

△τ测量一次数据的间隔时间，即相邻两次测量之间的时间间隔，s；n表示测定次数，n为整数，n＝1,2,3,4,5等整数；

P_b是饱和水蒸汽压，kPa；td是干球温度，℃；为干燥介质(即湿空气)的相对湿度，％；t_d为干球温度，℃；t_w为湿球温度，℃；ρ为湿空气密度，kg/m3；P为湿空气的绝对压力，kPa；T为空气的热力学温度，K，T＝273+t；t为空气的摄氏温度，℃；d为空气的湿含量，g/kg，表示1kg干空气中含有的水蒸气的重量；m为湿空气的质量，kg；ρ为湿空气密度，kg/m3；v为湿空气的流速，m/s；a为干燥窑风道的宽度，m；c为干燥窑风道的长度，m；ρ_出和ρ_入分别为出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m3；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的空气的湿含量，g/kg；t_d出为流出材堆侧的干球温度，℃；t_d入为进入材堆侧的干球温度，℃。

干燥过程中△τ时间内流过材堆的湿空气量(m)为：m＝ρυSτ＝ρυacΔτ(9)，其中m为湿空气的质量，kg；ρ为湿空气密度，kg/m³；v为湿空气的流速，m/s；a为干燥窑风道的宽度，m；c为干燥窑风道的长度，m；△τ为时间，s；

其中，湿空气中水蒸气的质量(m_w)为：

其中m_w为水分的质量，kg；

其中，时间△τ内木材水分减少量(△m)为：

其中△m表示△τ时间内实木板材减少的水分质量，kg；m_w出表示出材堆端湿空气中含有的水蒸气质量，kg；m_w人表示进材堆端湿空气中含有的水蒸气质量，kg；ρ_出和ρ_入分别为出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m3；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的湿含量， g/kg；

其中，时间τ内测量次数n＝τ/△τ，则时间τ内木材水分减少量(m_τ)为：

m_τ为τ时间内木材干燥减少的水分的量，△m_n表示第n个△τ时间内干燥出来的水分，n表示测定次数，n为整数，n＝1,2,3,4,5等整数。

干燥过程中不同干燥时段木材的平均含水率(M)：

本发明的木材干燥过程中含水率测定和木材干燥方法包括以下顺序进行的步骤：

1)将木材旋切或锯切成要求长、宽、厚度的板材后测定板材的初含水率M₀；

2)称量干燥处理前待干燥板材的总重量，并计算待干燥板材中的水分总重量G_w0和板材的绝干重量G_m0；

3)将板材按照如图1、2的方式码放在支撑材堆的木方7上后，置于顶风式干燥窑1内，干燥窑内风机2沿着干燥窑的长度方向均匀布置，并设置在干燥窑的顶部中线位置，风机下部的导风隔板3将干燥窑分隔成两部分，风机位于导风隔板的上部，待干燥木材码放在隔板下部，风机启动，干燥介质在干燥窑内形成循环，即在风机的作用下，将送入干燥窑的干燥介质从上部经导风隔板导风至下部的待干燥材堆的进风侧(如图1的A侧)，经过材堆后将热量传递给木材材堆，同时将木材内部的水分带走，然后流出材堆(如图1的B侧)，从下部经过导风隔板至上部进行循环。

导风隔板沿着干燥窑长度方向的两个侧边与干燥窑长度方向的侧壁之间形成2条风道，此风道的主要目的是让流过风机的干燥介质能够流入到导风隔板下面的材堆里，完成热量和水分的交换，风道的大小在制作干燥窑的时候就已经确定，风道的宽度为导风隔板沿着干燥窑长度方向的侧边与干燥窑长度方向的侧壁之间距离，风道的长度与干燥窑的长度相一致，风道的大小不会因为材堆等其他因素的改变而改变。

在板材码放过程中按照一层实木板材一层隔条的方式进行码垛，然后置于顶风式干燥窑内，即将杨木单板沿顶风式干燥窑的长度方向一层接一层地水平堆积成长方形的单板材堆，相邻两层单板之间间隔一层厚度为20mm(通常为20-40mm)的隔条，隔条均匀分布，相邻 两根隔条之间的间距为300mm(通常为300-900mm)，设置的隔条在材堆的高度方向形成水平方向的气流通道。

当材堆码放在干燥窑内后开启风机，送入窑内的干燥介质在风机作用下从导风隔板的一侧向下从材堆的一侧流入材堆(图1A中左侧箭头所示方向)，干燥木材，接着从材堆的相对的另一侧流出材堆(图1A中右侧箭头所示方向)，在风机作用下，干燥介质不断进行“风机横向流动-风道转弯-进入材堆-流出材堆-风道转弯-风机横向流动”，直到木材干燥完成。

本发明中以材堆左侧(即A侧)作为干燥介质流入材堆一侧，右侧(即B侧)作为干燥介质流出材堆一侧为例进行说明，反之亦可。

本发明中木材码放成木材堆可以是木材干燥领域中所公开的任何一种木材码放形式，木材码放的任何方法以及码放成任何形式的木材堆均能适用于本发明，木材码放方法已在各种文献或教科书中公开。为了达到更好的效果，码放后的所述木材堆呈长方体形。

本发明木材干燥过程中的材堆的尺寸为长度为2-3m，宽度为1.2-1.5m，高度为1.2-1.5m。材堆的长度与干燥窑的长度方向一致，材堆的宽度与干燥窑的宽度方向一致，材堆的高度与干燥窑的高度方向一致。

本发明实施例中材堆的尺寸以长度为2m、宽度为1.2m、高度为1.5m，隔条的高度为0.035m为例进行说明，其他尺寸也适用于本发明。

4)在干燥窑的导风隔板沿着干燥窑长度方向的两侧边上分别设置至少1组温度传感器和风速仪组4，即在待干燥材堆的顶部的两侧分别设置至少1组温度传感器和风速仪组，每组温度传感器和风速仪组，包括1个干球温度计、1个湿球温度计和1个风速仪，用于测定干燥介质的干球温度t_d，湿球温度t_w和干燥介质的流速。

本发明中在导风隔板沿着干燥窑长度方向的两侧边上分别安装3-5组温度传感器和风速仪组，每一侧边上的3-5组温度传感器和风速仪组均匀分布在导风隔板上，将导风隔板沿着长度方向均匀分成4-6段。每个安装点同时设置一个干球温度计、一个湿球温度计和一个风速仪，测定介质流入材堆的同一位点的干球温度、湿球温度和风速。

本发明实施例中在导风隔板沿着干燥窑长度方向的两侧边上分别各设置3组温度传感器和风速仪组，每一侧边上的3组温度传感器和风速仪组均匀分布在导风隔板上，将导风隔板沿着长度方向均匀分成4段。分别测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度和风速，将测定的干湿球温度、风速取平均值后，代入相应的公式进行计算。

温度传感器和风速仪组安装在窑内风道内，其安装高度与干燥窑通风机间最下端高度相一致，即传感器和风速仪安装在分割干燥窑垂直方向通风机间和材堆的导风隔板的两侧，并 在其两侧均匀分布，沿着长度方向均匀分布，其中本发明具体实施方式中在干燥介质(即空气)进入材堆一侧的上部(A侧)分别布置三组温度传感器和风速仪组，其中干球温度分别记为t_d入1，t_d入2,t_d入3,湿球温度分别记为t_w入1，t_w入2,t_w入3，风速分别记录为v_入1，v_入2和v_入3；对测定的流入材堆的干湿球温度、风速取平均值，得流入材堆的干湿球温度风速分别为t_d入、t_w入和v_入。

在干燥介质(即空气)流出材堆一侧的上部(B侧)分别布置三组温度传感器和风速仪组，其中干球温度分别记为t_d出1，t_d出2,t_d出3,湿球温度分别记为t_w出1，t_w出2，t_w出3，风速分别记录为v_出1，v_出2和v_出3；对测定的流出材堆的干湿球温度、风速取平均值，得流入材堆的干湿球温度、风速分别为t_d出、t_w出和v_出。

5)向干燥室内通入干燥介质，进行木材干燥处理，同时记录干燥处理时间τ，同时测定不同干燥阶段流入材堆一侧、流出材堆一侧的干球温度t_d(℃)湿球温度t_w(℃)和风速；

通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动的方向分别测定流过风机两侧(即流过材堆两侧，干燥介质流入材堆的一侧、流出材堆的另一侧)介质的干湿球温度和风速；

6)按照材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度的关系方程(1)，分别计算不同干燥阶段材堆两侧的干燥介质的相对湿度；

7)按照材堆两侧介质的干球温度与干燥介质饱和水蒸气压关系方程如公式(2)，分别计算不同干燥阶段材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压：

P_b＝-0.59+0.2846t_d-0.00867t_d ²+0.000159t_d ³ (2)

8)按照材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程如公式(3)，分别计算不同干燥阶段材堆两侧干燥介质的密度：

9)按照材堆两侧介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量关系方程如公式(4)， 分别计算不同干燥阶段材堆两侧的干燥介质的湿含量：

10)按照待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木材含水率关系方程如公式(5)，计算不同干燥阶段木材的含水率：

其中，n为测量干燥介质干湿球温度和风速的次数，n为整数；其中，△τ相邻两次干燥介质干湿球温度和风速测量之间的时间间隔，s；τ为木材干燥的总时间，s；M：第n次测量时木材的含水率，％；M₀：待干燥木材初始含水率，％；G₀：木材初始总重量；ρ_出和ρ_入分别为出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m³；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的空气的湿含量，g/kg；a为干燥窑风道的宽度(干燥窑隔板与干燥窑两侧壁间的距离)，m；c为干燥窑风道的长度(与材堆的总长度一致)，m；

10)根据计算得到的实木板材含水率，控制实木板材板干燥基准适时调整实木板材的干燥过程，对木材进行干燥，即按照木材干燥基准中不同的木材含水率适时调整干燥窑内干燥介质的温度和干湿球温度差，干燥木材，降低木材中的含水率，直至木材干燥至要求的含水率。

干燥过程如下：

1)根据木材干燥工艺中给出的木材含水率与干燥窑内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找木材手册，得到相应的干燥基准，计算得到的木材的初始含水率相对应的干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差；依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致，随着干燥的进行，木材中的含水率降低；

2)根据降低后的木材含水率，再次查找相应木材干燥的一般基准程序，确定干燥过程中的干燥室内干燥介质的温度和干燥介质的干球、湿球温度差，依据查找得到的干燥介质的温度对木材进行干燥，多次重复上述干燥过程，直至木材干燥。

本发明干燥过程中干燥介质的流速为木材干燥领域中所公开的常规的流速，为了达到更好的效果，干燥介质流速为2-3m/s，本发明实施例中干燥介质的流速以2m/s为例进行说明。

本发明的特点在于，利用温度传感器测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度，根 据干湿球温度与干燥介质的相对湿度、密度；干燥窑风道的尺寸；干燥介质的流速；与流入、流出待干燥材堆的干燥介质的饱和蒸汽压的关系式，用计算机快速算出与干湿球温度对应的流入、流出待干燥材堆的干燥介质的含湿量，然后精确计算得到木材的含水率，从而可以更精确地控制木材干燥过程，此外，在木材干燥过程中根据木材前、后两端的温度和水蒸气的分压而精确计算得到的木材含水率，利于木材干燥过程的程序调整，达到高品质的干燥效果。另外本发明干燥设备投入简单，测量准确，干燥木材的品质高。

实施例

以杨木单板(500mm×400mm×3mm，长×宽×厚)为例说明本发明木材干燥工作过程。

本发明的实木板材干燥方法除了干燥杨木单板之外，其他种类实木板材均适用于本发明，例如杉木、松木、柳木等。

1、测定杨木单板初始含水率、计算待干燥单板含有的总水分重量、绝干总重量

1A)从待干燥的实木板材(杨木单板)中随机挑选板材，并称量其湿重量(G_湿)，然后将其置于烘干温度为103±2℃的烘箱中，每6h称重一次，当连续两次称重的重量之差小于0.02g的时，实木板材视为绝干，此时板材的重量为实木板材的绝干重量(G_干)

1B)按照公式(6)，计算待干燥木材的初含水率(M₀)：

1C)计算待干实木板材中含有的水分总质量G_w0和实木板材的绝干总重量G_m0

用电子天平称量待干杨木单板干燥处理前的总重量(G₀)，根据含水率的定义，按照公式(7)计算待干实木板材中含有的水分总质量(G_w0)按照公式(8)计算待干实木板材绝干总重量(G_m0)；

本发明实施例中测定的杨木单板的初始含水率M₀为80％，待干杨木板材的总重量G₀为100kg，待干杨木板材中水分的总重量G_w0为44.44kg，实木板材绝干总重量G_m0为55.56kg。2、实木板材码垛及传感器的安装

A)实木板材码垛

将旋切成要求长、宽、厚度要求的杨木单板按照一层实木板材一层隔条的方式进行码垛，然后置于顶风式干燥窑内，即将杨木单板沿顶风式干燥窑的长度方向一层接一层地水平堆积 成长方形的单板材堆，相邻两层单板之间间隔一层厚度为0.035m的隔条，隔条均匀分布，相邻两根隔条之间的间距为300mm，设置的隔条在材堆的高度方向形成水平方向的气流通道，其布局如图1、2所示。

当单板材堆码放完后，测量材堆的尺寸并将材堆置于干燥窑内，单板的长度方向与干燥窑的长度方向一致，单板材堆的长度L＝2m，材堆宽度L_c＝1.2m，材堆的高度为1.5m，隔条的高度h＝0.035m。

本发明以长度为2m、宽度L_c＝1.2m，材堆的高度为1.5m，隔条的高度h＝0.035m的材堆为例进行说明，其他尺寸也适用于本发明。本发明采用测定介质的特性来确定木材含水率，材堆尺寸可以任意，材堆体积不影响结果。

B)安装温度传感器和风速仪组

将6组干湿球温度传感器和风速仪分别均匀安装在沿着顶风式干燥窑长度方向的导风隔板的两侧，测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度和风速，位于流入材堆一侧的导风隔板上设置3组、位于流出材堆的另一侧的导风隔板上设置另外3组，分别将导风隔板沿干燥窑长度方向的两侧边均匀分成4段，如图1、2。每个安装位点安装1组温度传感器和风速仪组，包括1个干球温度计、1个湿球温度计和1个风速仪。

如图1、2，将3组干湿球温度传感器和风速仪沿着干燥窑的长度方向均匀安装在顶风式干燥窑顶部导风隔板的A侧，测定流入材堆的干燥介质的干湿球温度(t_d入1，t_d入2，t_d入3；t_w入1，t_w入2，t_w入3)和风速(v_入1，v_入2和v_入3)；将3组干湿球温度传感器和风速仪沿着干燥窑的长度方向均匀安装在顶风式干燥窑顶部导风隔板的B侧，测定流出材堆的干燥介质的干湿球温度(t_d出1，t_d出2，t_d出3；t_w出1，t_w出2，t_w出3)和风速(v_出1，v_出2和v_出3)。将测定干湿球温度和风速取平均值，代入公式进行计算。

本发明实施例中安装在导风隔板两侧的干湿球温度计和风速仪每一侧边以均匀安装3组为例进行说明，其他≥3组，通常为3-5组均适用于本发明。

本发明实施例中以图1中左侧(A侧)为干燥介质流入材堆方向，右侧(B侧)为干燥介质流出材堆方向为例进行说明，反之左侧(A侧)为流出材堆侧，右侧(B侧)为流入材堆侧同样适用于本发明。

在干燥介质进入材堆的方向上(A侧)分别布置3组干湿球温度传感器和风速仪即三对干湿球温度传感器和1个风速仪，干球温度计测定的干燥介质流入材堆过程中的干球温度分别记为t_d入1，t_d入2，t_d入3；湿球温度计测定的干燥介质流入材堆过程中的湿球温度分别记为t_w入1，t_w入2，t_w入3；风速仪测定的干燥介质流入材堆过程中的风速分别为v_入1，v_入2和v_入3；

在干燥介质流出材堆的方向上(B端)分别布置3组干湿球温度传感器和风速仪即三对干湿球温度传感器和1个风速仪，干球温度计测定的干燥介质流入材堆过程中的干球温度分别记为t_d出1，t_d出2，t_d出3；湿球温度计测定的干燥介质流入材堆过程中的湿球温度分别记为t_w出1，t_w出2，t_w出3；风速仪测定的干燥介质流入材堆过程中的风速分别为v_出1，v_出2和v_出3；

本发明实施例中每个温度传感器和风速仪的安装位置上均安装一个干球温度计、一个湿球温度计和一个风速仪，温度传感器和风速仪的安装位点沿着干燥窑长度方向均匀分布。对于干燥介质进入材堆一侧(A侧)，沿着干燥窑长度方向，从前至后，第一组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为0.5m；第二组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为1.0m；第三组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为1.5m；使得进风侧的温湿度传感器和风速测定仪能够均匀测量流入材堆介质的温度、风速。

对于干燥介质进出材堆一侧(B侧)，沿着干燥窑长度方向，从前至后，第一组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为0.5m；第二组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为1.0m；第三组温度传感器和风速仪的安装位置距离材堆的前端的距离为1.5m；使得进风侧的温湿度传感器和风速测定仪能够均匀测量流出材堆介质的温度、风速。

干燥过程中，干燥介质的流动方向与单板材堆中杨木单板的纵向一致或垂直或成任意角度，均适用于本发明方法。

3、单板干燥

A)开启干燥窑内的加热器和风机，向干燥窑内通入干燥介质，对单板进行干燥处理，其中，干燥介质流速为ν(m/s)，干燥介质温度为T(℃)，同时记录干燥处理时间τ(s)；测定任意时刻流入、流出单板材堆的干湿球温度和风速，即测定流入材堆的干球温度t_d入、湿球温度t_w入和介质流速v_入；测定流出材堆的干球温度t_d出、湿球温度t_w出和介质流速v_出；按照：

(1)流入、流出材堆的干燥介质的相对湿度与对应位置的干湿球温度(t_d入、t_w入；t_d出、t_w出)的对应关系方程式(1′)和(1″)，分别计算得到流入、流出单板材堆的干燥介质的相对湿度

(2)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的饱和蒸汽压(P_b出、P_b入)与对应位置的干球温度(t_d出、t_d入)的对应关系方程式(2′)和(2″)，分别计算得到流入、流出单板材堆的饱和蒸汽压P_b出和P_b入：

P_b出＝-0.59+0.2846t_d出-0.00867t_d出 ²+0.000159t_d出 ³ (2′)

P_b入＝-0.59+0.2846t_d入-0.00867t_d入 ²+0.000159t_d入 ³ (2″)

(3)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的密度(ρ_出、ρ_入)与对应位置的介质的相对湿度饱和蒸汽压(P_b出、P_b入)的对应关系方程式(3′)和(3″)，分别计算并得出流入、流出材堆的干燥介质的密度ρ_出和ρ_入：

(4)流入、流出实木板材材堆的干燥介质的含湿量(d_出、d_入)与对应位置的相对湿度 和干湿球温度计(t_d出、t_d入)的对应关系方程式(4′)和(4″)，分别计算并得出流入、流出材堆的干燥介质的湿含量d_出、d_入：

B)根据流入、流出待干燥板材介质的密度，风速，含水量，以及待干板材的初含水率和初始重量，干燥窑隔板两侧风道(即顶风式干燥窑的导风隔板沿干燥窑长度方向的两侧至干燥窑长度方向的侧壁间的空间)的宽度(c)和长度(a)，宽度为顶风式干燥窑的导风隔板沿干燥窑长度方向的两侧到干燥窑长度方向侧壁的垂直距离；长度为干燥窑内材堆的长度，从而得到不同时刻实木板材的含水率计算方程，其计算方程式如公式(5)所示，

其中，△τ测量一次数据的间隔时间，即相邻两次干燥介质干湿球温度和风 速测量之间的时间间隔，s，通常为5-15分钟，优选为10分钟，时间间隔越短，测量次数越多，得到的含水率值越多，控制越精确；n表示为测量干燥介质干湿球温度和风速的次数，n为整数，n＝1,2,3,4,5等整数；τ为木材干燥的总时间，s；M：第n次测量时，木材含水率时木材的含水率，％；M₀：待干燥木材初始含水率，％；G₀：木材初始总重量；ρ_出和ρ_入分别为对应时刻出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m³；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的空气的湿含量，g/kg；a为干燥窑风道的宽度(干燥窑隔板与干燥窑两侧壁间的距离)，m；c为干燥窑风道的长度(与材堆的总长度一致)，m；1000为g与kg之间单位换算过程中引入的数值。

C)根据计算得到的杨木板材含水率，按照杨木木材干燥的一般基准程序，调整杨木干燥程序，杨木板材干燥的基准程序如表1所示。

表1杨木板材干燥基准程序表

干燥程序调整步骤如下：

ⅰ)当杨木板材的初始含水率W₀为80％，大于60％时，按照第一干燥阶段程序进行干燥，即向干燥室内通入温度为70℃，干球、湿球温度差为4℃的干燥介质，进行干燥，随着干燥的进行，杨木板材脱水量不断增加；

ⅱ)干燥到一定时间后，根据测定流入、流出材堆的干燥介质的干湿球温度和风速，按照公式(1′)、(1″)、(2′)(2″)、(3′)、(3″)、(4′)、(4″)、(5)计算得到杨木板材的含水率低于60％时，将杨木单板的干燥工艺程序调整为第二干燥阶段，即调整干燥介质的温度，使干燥介质的温度达到72℃，并且使其干球、湿球温度差为5℃，继续进行干燥；

ⅲ)继续测定的木材堆的温度，按照公式(5)计算得到木材的含水率，直至杨木板材含水率低于40％，调整杨木板材的干燥程序为第三干燥阶段，按照表1中对应的条件选择温度为75℃及其干球、湿球温度差为8℃的干燥介质，继续干燥直至含水率低于30％，调整进入第四干燥阶段，依次进行直至杨木板材的含水率低于15％，停止木材干燥。

Claims (10)

1.一种木材干燥过程中含水率的测定方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：

1)将待干燥木材于干燥室内码放成木材材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动的方向分别测定流过材堆两侧的介质的温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的相对湿度；

4)根据材堆两侧干球温度与干燥介质的饱和水蒸汽压的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压；

5)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的密度；

6)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的湿含量；

7)根据待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木村含水率的关系方程，计算获得不同干燥时刻待干燥木材的含水率。

2.如权利要求1所述的测定方法，其特征是将所述木材码放成材堆之前还包括步骤1A)：首先将待干燥木材制成要求长度的木段，然后测定木材的初含水率。

3.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征是步骤1)中所述干燥室选择为顶风式干燥窑。

4.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征是步骤3)中所述材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度关系方程如公式(1)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的相对湿度：

其中，为干燥介质的相对湿度，％；t_d为干球温度，℃；t_w为湿球温度，℃。

5.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征是步骤4)中所述材堆两侧介质的干球温度与干燥介质饱和水蒸气压关系方程如公式(2)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的饱和水蒸气压：

P_b＝-0.59+0.2846t_d-0.00867t_d ²+0.000159t_d ³ (2)

其中，P_b是饱和水蒸汽压，kPa；t_d是干球温度，℃。

6.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征是步骤6)中所述材堆两侧介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量关系方程如公式(4)，计算得到所述材堆两侧的干燥介质的湿含量：

其中，为干燥介质的相对湿度，％；t_d为干球温度，℃；d为干燥介质湿含量，g/kg。

7.如权利要求1或2所述的测定方法，其特征是步骤7)中所述待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木材含水率关系方程如公式(5)，计算得到所述木材的含水率：

其中，n为测量干燥介质干湿球温度和风速的次数，n为整数；其中，△τ相邻两次干燥介质干湿球温度和风速测量之间的时间间隔，s；τ为木材干燥的总时间，s；M：第n次测量时木材的含水率，％；M₀：待干燥木材初始含水率，％；G₀：待干木材初始重量；ρ_出和ρ_入分别为出材堆和进材堆湿空气密度，kg/m³；v_入和v_出分别表示入材堆和出材堆的风速，m/s；d_出和d_入分别表示出材堆和入材堆的空气的湿含量，g/kg；a为干燥窑风道的宽度m；c为干燥窑风道的长度，m。

8.一种木材干燥方法，包括以下顺序进行的步骤：

1)将实木板材于干燥室内码放成实木材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动方向分别测定流过材堆两侧介质的温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度，以及干球温度与水蒸气饱和蒸气压的关系，干湿球温度与湿空气相对湿度的关系，得到风机两侧的水蒸气饱和蒸气压，湿空气的相对湿度，并得到湿空气的密度，最后得到湿空气的湿含量；

4)根据木材的初重、风机两侧干燥介质的温度和风速，计算不同干燥时刻木材的含水率；

5)根据计算得到的木材含水率，控制木材的干燥过程。

9.一种木材干燥方法，包括以下顺序进行的步骤：

1)将待干燥木材于干燥室内码放成木材材堆；

2)通入干燥介质，开启风机，进行干燥处理，并沿着干燥介质流动的方向分别测定流过材堆两侧的介质的温度和风速；

3)根据材堆两侧介质的干湿球温度与干燥介质相对湿度的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的相对湿度；

4)根据材堆两侧干球温度与干燥介质的饱和蒸汽压的关系方程，分别计算材堆两侧的干燥介质的饱和蒸气压；

5)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度与干燥介质的密度的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的密度；

6)根据材堆两侧干燥介质的相对湿度、干湿球温度与干燥介质的湿含量的关系方程，分别计算材堆两侧干燥介质的湿含量；

7)根据待干燥木材的初重、初始含水率；材堆两侧干燥介质的湿含量、密度、风速；干燥室尺寸与木村含水率的关系方程，计算不同干燥时刻待干燥木材的含水率；

8)根据计算得到的待干燥木材的含水率，对木材进行干燥处理。

10.如权利要求9所述的测定方法，其特征是步骤8)包括：

从预先确定的木材含水率与干燥室内干燥介质的温度、干球湿球温度差的关系，查找与计算得到的木材含水率对应的干燥介质的温度、干球湿球温度差；

依据干燥介质的温度对木材进行加热干燥，并控制干燥过程中干燥介质的干球湿球温度差，使干燥介质的干球湿球温度差和查找得到的干燥介质的干球湿球温度差保持一致。