CN115654846A - 一种木材高频蒸汽联合干燥方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木材高频蒸汽联合干燥方法，包括以下步骤：S1、将木材以码垛的方式堆积到干燥区域内；S2、打开干燥区域泄压阀门，对干燥区域内的木材施加高频电场加热，并同时对木材的表面注入蒸汽，并持续1‑3天；S3、停止注入蒸汽，关闭干燥区域泄压阀门，开启真空，抽出干燥区域内的蒸汽，同时高频电场加热，并持续3‑5天；S4、停止高频加热，打开干燥区域泄压阀门，待木材降至常温后完成干燥。采用高频与蒸汽联合烘干的干燥方式，利用高频的同时加热特性和表面通入高湿蒸汽，实现对木材内部与表面含水率同步下降，均匀干燥，消除干燥产生的裂缝等缺陷；利用高频和真空联合烘干的干燥方式，真空降低水的沸点，加快木材出水速度。
Description
技术领域
本发明涉及木材干燥加工技术领域，尤其涉及一种木材高频蒸汽联合干燥方法及其设备。
背景技术
干燥是木材加工中的重要工序，不仅其能耗约占木材总加工能耗的40-70％，且干燥质量的好坏直接影响着木材利用率的高低与木质品质量的优劣。国标红木等名贵硬木价格昂贵、干燥难度大，干燥温度稍高便会出现表裂、内裂、变色等干燥缺陷，造成极大的资源浪费。
现有技术中对于木材的干燥方式大多采用常规干燥、高温干燥或真空干燥的方式，而这些干燥方法的干燥介质的温度较高，会导致木材内部的水分排出速度慢于木材表面，会形成木材内外的压力差，同时木材内部与表面含水率相差过大会导致木材收缩不均匀，最终干燥完成时会形成大裂缝等缺陷，影响烘干效果。
因此，有必要对现有技术中的木材干燥方法做出改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种木材高频蒸汽联合干燥方法及其设备。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种木材高频蒸汽联合的干燥方法，包括以下步骤：
S1、将木材以码垛的方式堆积到干燥区域内；
S2、打开干燥区域泄压阀门，对干燥区域内的木材施加高频电场加热，并同时对木材的表面注入蒸汽，并持续1-3天；
S3、停止注入蒸汽，关闭干燥区域泄压阀门，开启真空，抽出干燥区域内的蒸汽，同时高频电场加热，并持续3-5天；
S4、停止高频加热，打开干燥区域泄压阀门，待木材降至常温后完成干燥。
本发明一个较佳实施例中，所述高频电场的频率为5000～18000Hz。
本发明一个较佳实施例中，在所述S3中，持续将烘干腔内送风，使得木材表面水分离开木材。
本发明一个较佳实施例中，在所述S4中的降温过程中，由顶点温度以每小时10～20℃的温度降温至95～100℃，并保温0.5～h，然后以每小时5～10℃的温度降温至65～75℃，保温0.5～h，最后以10～20℃的温度降温至常温。
本发明提供了一种木材高频蒸汽联合干燥设备，包括：壳体，以及与所述壳体连接的高频组件、真空组件、蒸汽组件和冷凝组件，其特征在于；所述壳体内部形成干燥区域；
所述高频组件包括：设置在所述壳体内部上、下两端的正极板和负极板，设置在相邻木材之间的金属极板，与所述正极板和若干所述金属极板连接的铜片，以及与所述铜片连接的高频发生器；所述正极片和所述负极片平行设置；
所述蒸汽组件用于向木材的表面注入蒸汽；所述真空组件与壳体内部连通，用于为所述壳体内部形成真空度；所述冷凝组件用于对所述壳体内部进行排水。
本发明一个较佳实施例中，所述蒸汽组件包括：蒸汽发生器、蒸汽输入管道、上水箱和集水箱；所述上水箱和所述集水箱之间通过抽水管道连通；所述上水箱与所述蒸汽发生器连通，所述蒸汽发生器与所述壳体通过所述蒸汽输入管道连通，所述蒸汽输入管道中设置有蒸汽球阀。
本发明一个较佳实施例中，所述真空组件包括：真空管道、软管、真空泵和排气管；所述真空管道连接所述干燥区域，所述软管一端连通所述上水箱或所述集水箱，另一端连通所述真空泵，所述排气管用于连通所述真空泵和所述上水箱。
本发明一个较佳实施例中，所述冷凝组件包括：冷凝进水管道、冷凝器和冷凝出水管道；所述冷凝器通过所述冷凝进水管道连接所述壳体，并通过所述冷凝出水管道连接所述上水箱。
本发明一个较佳实施例中，所述干燥区域连接有抽湿管道，所述抽湿管道连接有抽湿阀门，所述抽湿管道的一端连接所述上水箱。
本发明一个较佳实施例中，所述壳体的夹层或内部设置有保温层。
本发明一个较佳实施例中，所述蒸汽输入管道的末端并列设置有若干蒸汽注入管道，用于将蒸汽均匀注入到木材的表面。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明提供了一种木材高频蒸汽联合干燥方法，该干燥方法采用高频与蒸汽联合烘干的干燥方式，利用高频的同时加热特性和表面通入高湿蒸汽实现对干燥前期木材内部与表面含水率同步下降，均匀干燥，消除干燥产生的裂缝等缺陷；利用高频和真空联合烘干的干燥方式，在真空条件下，真空降低水的沸点，加快木材出水速度，同时节约能源。
(2)本发明通过采用梯度降温和保温的结合方式，可以最大程度消除木材的内部和表面的温差，使得内部和表面温度达到平衡，避免由于温差导致裂纹的产生。
(3)本发明在高频干燥过程中向木材的表面注入蒸汽，一方面可以保护木材，避免木材的燃烧；另一方面在高频蒸汽干燥工艺中通过向木材的表面通入高湿蒸汽，保持木材表面水分，以达到木材内部与表面含水率同步下降，均匀干燥，消除干燥产生的裂缝等缺陷。
(4)本发明通过采用梯度降温和保温的结合方式，可以最大程度消除木材的内部和表面的温差，使得内部和表面温度达到平衡，避免由于温差导致裂纹的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的一种木材高频蒸汽联合的干燥设备的截面图；
图2是本发明的优选实施例的一种木材高频蒸汽联合的干燥设备的结构示意图；
图3是本发明的优选实施例的蒸汽输入管道和蒸汽注入管道的结构布置图；
图中：1、壳体；2、保温层；3、蒸汽发生器；4、蒸汽球阀；5、蒸汽输入管道；6、蒸汽注入管道；7、上水箱；8、抽水管道；9、集水箱；10、集水箱泄压球阀；11、放水阀；12、真空管道；13、软管；14、真空泵；15、排气管；16、过滤网；17、真空泵工作液流量计；18、冷凝进水管道；19、冷凝器；20、冷凝出水管道；21、抽湿管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种木材高频蒸汽联合的干燥方法，该干燥方法包括以下步骤：
S1、将木材以码垛的方式堆积到干燥区域内；
S2、打开干燥区域泄压阀门，对干燥区域内的木材施加高频电场加热，并同时对木材的表面注入蒸汽，并持续1-3天；
S3、停止注入蒸汽，关闭干燥区域泄压阀门，开启真空，抽出干燥区域内的蒸汽，同时高频电场加热，并持续3-5天；
S4、停止高频加热，打开干燥区域泄压阀门，待木材降至常温后完成干燥。
本实施例中的木材包括但不限于国标红木等名贵硬木，且需要表面平整，每层厚度为50～100cm。其中码垛的方式优选为相邻木材完全重合堆放的方法。
本实施例中S2-S3为木材干燥的过程，分为高频蒸汽干燥工艺和高频真空干燥工艺。由于高频的加热特性是对木材内外同时加热，但木材内部的水分排出速度慢于木材表面，会形成木材内外的压力差，同时木材内部与表面含水率相差过大会导致木材收缩不均匀，最终干燥完成时会形成大裂缝等缺陷，影响烘干效果。在高频蒸汽干燥工艺的初期(0～6h)，干燥区域内的温度由常温迅速升高至90～100℃，在接下来时间内以每小时5～10℃的升温速度，壳体1内部温度逐渐增加至130～150℃，同时对木材的表面注入蒸汽。
本实施例中的蒸汽使得干燥区域的湿度保持在95～100％。这里蒸汽的作用，一方面可以保护木材，避免木材的燃烧；另一方面在高频蒸汽干燥工艺中通过向木材的表面通入高湿蒸汽，保持木材表面水分，以达到木材内部与表面含水率同步下降，均匀干燥，消除干燥产生的裂缝等缺陷。
需要说明的是，本实施例中干燥持续的时间取决于木材的初含水率、木材的种类、木材的厚度等影响。木材是否经过干燥都可以。
在高频真空干燥工艺中，停止注入蒸汽，关闭干燥区域泄压阀门，开启真空，抽出干燥区域内的蒸汽，同时高频电场加热，真空降低水的沸点，加快木材出水速度，同时节约能源。
在一个可选实施例中，在高频真空干燥工艺中可以增加送风步骤，通过向干燥区域内持续送入风，保障木材表面水分离开木材，实现脱水真空度高、干燥质量高、节能高效、安全的木材真空干燥。
本实施例的S4中的降温过程中，由顶点温度以每小时10～20℃的温度降温至95～100℃，并保温0.5～h，然后以每小时5～10℃的温度降温至65～75℃，保温0.5～h，最后以10～20℃的温度降温至常温。
本实施例中通过采用梯度降温和保温的结合方式，可以最大程度消除木材的内部和表面的温差，使得内部和表面温度达到平衡，避免由于温差导致裂纹的产生。
本实施例中温度的调节可以通过调节高频电场的频率实现，高频电场的频率为5000～18000Hz。
本实施例通过采用高频与蒸汽联合烘干的干燥方式，利用高频的同时加热特性和表面通入高湿蒸汽实现对干燥前期木材内部与表面含水率同步下降，均匀干燥，消除干燥产生的裂缝等缺陷；利用高频和真空联合烘干的干燥方式，在真空条件下，真空降低水的沸点，加快木材出水速度，同时节约能源。
实施例2
如图1所示，本实施例提供了一种木材高频蒸汽联合的干燥设备的截面图。该干燥设备包括：壳体1，以及与壳体1连接的高频组件、真空组件、蒸汽组件和冷凝组件。
本实施例中壳体1的夹层或内部设置有保温层2。壳体1内部形成干燥区域，用于干燥上述木材。
在一个可选实施例中，壳体1的内部设置有导轨，该导轨用于驱动移动式车架的水平运动，移动式车架的表面用于码垛木材，方便将码垛好的木材推入壳体1中干燥。
如图2所示，本实施例提供了一种木材高频蒸汽联合的干燥设备的结构示意图。本实施例中的高频组件包括：设置在壳体1内部上、下两端的正极板和负极板，设置在相邻木材之间的金属极板，与正极板和若干金属极板连接的铜片，以及与铜片连接的高频发生器；正极片和负极片平行设置。
本实施例中的高频发生器是能将一定电压电源通升压整流，再由电子管和震荡电路转换为高频率的电场，输出到负载，负载中水分子在高频率下瞬间极化，极化的水分子随着电场变化极速运动、摩擦产生热量，从而实现木材干燥的目的。不同物质介电损耗系数不同，吸收的电场能量也不同。因此可有针对性地对同处在电场之中的某一种物质进行加热以提高效率，降低能耗。
本实施例中高频发生器的阳极通过铜片与金属极板和正极板接触连接，高频发生器的阴极和负极板接地。通过对高频发生器的阳极施加电压，连接木材料堆两端的正负极板形成完整的连接回路以形成高频磁场，使得木材内水分在高频磁场作用下快速升温，达到沸点从而蒸发。
本实施例中的金属板极相当于正极板，能够和负极板之间产生电频加热电场。
本实施例中的真空组件与壳体1内部连通，用于为壳体1内部形成真空度。真空组件包括：真空管道12、真空泵14和排气管15。
本实施例中蒸汽组件用于向木材的表面注入蒸汽。蒸汽组件包括：蒸汽发生器3、蒸汽球阀4、蒸汽输入管道5、上水箱7和集水箱9。集水箱9用于储存水，上水箱7的尺寸小于集水箱9，上水箱7和集水箱9之间设置有抽水管道8，通过抽水管道8将水从集水箱9中抽取后，上水箱7为蒸汽发生器3提供蒸汽产生所需的水，蒸汽发生器3在产生蒸汽后通过蒸汽球阀4和蒸汽输入管道5进入干燥区域，并对木材的表面注入蒸汽。
如图3所示，示出了本实施例中蒸汽输入管道5和蒸汽注入管道6的结构布置图。本实施例中的蒸汽输入管道5的末端并列设置有若干蒸汽注入管道6，用于将蒸汽均匀注入到木材的表面。
在一个可选实施例中本实施例中的真空泵14为水环真空泵14，水环真空泵14是一种变容式真空泵14，依靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的。通过软管13将真空泵14连接上水箱7或集水箱9，来自上水箱7或集水箱9的水在水环真空泵14的泵体内壁形成的水环，在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。本实施例中软管13中设置有真空泵14工作液流量计。来自上水箱7或集水箱9的水在通过软管13进入真空泵14前需要经过过滤网16过滤处理。
本实施例中水环真空泵14和上水箱7连通，使得水环真空泵14中的水能够排入集水箱9中实现水循环。集水箱9上设置有集水箱泄压球阀10，集水箱9的底部或侧面设置有放水阀11。
本实施例中的冷凝组件用于对壳体1内部进行排水，冷凝组件包括：冷凝进水管道18、冷凝器19和冷凝出水管道20。冷凝器19通过冷凝进水管道18连接壳体1，通过冷凝出水管道20连接上水箱7。
本实施例中还包括与干燥区域连接的泄压球阀。本实施例中干燥区域连接有抽湿管道21，抽湿管道21连接有抽湿阀门，抽湿管道21的一端连接上水箱7。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (10)
1.一种木材高频蒸汽联合的干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将木材以码垛的方式堆积到干燥区域内；
S2、打开干燥区域泄压阀门，对干燥区域内的木材施加高频电场加热，并同时对木材的表面注入蒸汽，并持续1-3天；
S3、停止注入蒸汽，关闭干燥区域泄压阀门，开启真空，抽出干燥区域内的蒸汽，同时高频电场加热，并持续3-5天；
S4、停止高频加热，打开干燥区域泄压阀门，待木材降至常温后完成干燥。
2.根据权利要求1所述的一种木材高频蒸汽联合干燥方法，其特征在于：所述高频电场的频率为5000～18000Hz。
3.根据权利要求1所述的一种木材高频蒸汽联合干燥方法，其特征在于：在所述S3中，持续将烘干腔内送风，使得木材表面水分离开木材。
4.一种木材高频蒸汽联合干燥设备，包括：壳体，以及与所述壳体连接的高频组件、真空组件、蒸汽组件和冷凝组件，其特征在于；所述壳体内部形成干燥区域；
所述高频组件包括：设置在所述壳体内部上、下两端的正极板和负极板，设置在相邻木材之间的金属极板，与所述正极板和若干所述金属极板连接的铜片，以及与所述铜片连接的高频发生器；所述正极片和所述负极片平行设置；
所述蒸汽组件用于向木材的表面注入蒸汽；所述真空组件与壳体内部连通，用于为所述壳体内部形成真空度；所述冷凝组件用于对所述壳体内部进行排水。
5.基于权利要求4所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述蒸汽组件包括：蒸汽发生器、蒸汽输入管道、上水箱和集水箱；所述上水箱和所述集水箱之间通过抽水管道连通；所述上水箱与所述蒸汽发生器连通，所述蒸汽发生器与所述壳体通过所述蒸汽输入管道连通，所述蒸汽输入管道中设置有蒸汽球阀。
6.根据权利要求5所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述真空组件包括：真空管道、软管、真空泵和排气管；所述真空管道连接所述干燥区域，所述软管一端连通所述上水箱或所述集水箱，另一端连通所述真空泵，所述排气管用于连通所述真空泵和所述上水箱。
7.根据权利要求5或6所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述冷凝组件包括：冷凝进水管道、冷凝器和冷凝出水管道；所述冷凝器通过所述冷凝进水管道连接所述壳体，并通过所述冷凝出水管道连接所述上水箱。
8.根据权利要求5所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述干燥区域连接有抽湿管道，所述抽湿管道连接有抽湿阀门，所述抽湿管道的一端连接所述上水箱。
9.根据权利要求4所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述壳体的夹层或内部设置有保温层。
10.根据权利要求5所述的一种木材高频蒸汽联合干燥设备，其特征在于：所述蒸汽输入管道的末端并列设置有若干蒸汽注入管道，用于将蒸汽均匀注入到木材的表面。
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