CN201187936Y - 木材干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干燥设备，尤其涉及一种通过驱除木材中的水分对木材进行干燥的木材干燥设备，属于干燥固体材料领域。木材干燥设备，由下述结构构成：真空室，在真空室内设有电热单元，在电热单元之间放置木材，电热单元的电极与电源连接，电极与分压器连接，分压器与示波器连接，示波器与控制单元连接，木材内部设有内部温度传感器，电极表面设有外部温度传感器，内部温度传感器和外部温度传感器与控制单元连接。本实用新型的优点效果：高度保持干燥后木材的质量、提高生产效率，减少了干燥时间。

Description

木材干燥设备

技术领域

本实用新型涉及一种干燥设备，尤其涉及一种通过驱除木材中的水分对木材进行干燥的木材干燥设备，属于干燥固体材料领域。

背景技术

众所周知的传导即接触法是通过对干燥室的加热单元对木材加热来驱除水分(1973年出版，《对流干燥》288页，作者красников.в.в)。本方法的总体不足在于，与加热单元接触的木材外表层过热，造成沿厚度的温度梯度与湿度梯度升高。从而导致出现内应力，弯曲，辟裂。更大的不足为：由于提高干燥期限与降低被干燥木材的质量而受限于对高含水率及大横截面木材的干燥。

而俄罗斯专利号2115870的干燥方法为：在电极间放置木材，对电极加电压，保证电极与木材中心及周边可靠接触，限制与木材接触点在周期变化的场强下放电，整体加热木材。本方法的不足在于木材与电极接触不均匀。

俄罗斯专利号2133419，通过接通电场放电处理木材及驱除构成的水分。此时，木材放置在干燥室内，干燥室抽真空，木材被形成的整体辉光放电处理，而构成的水气在冷却表面冷凝。本方法的不足在于沿厚度加热的不均匀：内层比外层具有更高的温度。正如接触法干燥木材，此效应造成木材质量的下降。另外，在干燥和排除水分的过程中，内层水分的降低比外层水分的降低更快。这导致放电收缩，也就是过渡到整体弧光放电，相应的导致木材局部区域过热、烧焦、甚至燃烧。降低电压值虽然能稳住放电，但代价是干燥时间也相应的增加。

实用新型内容

为解决上述技术问题本实用新型提供一种木材干燥设备，目的是高度保持干燥后木材的质量、提高生产效率，减少了干燥时间。

为达到上述目的，本实用新型是这样实现的：木材干燥设备，由下述结构构成：真空室，在真空室内设有电热单元，在电热单元之间放置木材，电热单元的电极与电源连接，电极与分压器连接，分压器与示波器连接，示波器与控制单元连接，木材内部设有内部温度传感器，电极表面设有外部温度传感器，内部温度传感器和外部温度传感器与控制单元连接。

所述的分压器是由两个电阻串联后接地构成。

所述的两个电阻之间与示波器连接。

所述的真空室与真空泵连接。

所述的真空室与真空计连接。

本实用新型的优点效果：使用本装置可以高度保持干燥后木材的质量、提高生产效率，减少了干燥时间。

附图说明

图1是本实用新型电极间空载和不同湿度产生的电压脉冲波形图。

图2是本实用新型干燥木材的装置结构示意图。

图3是温度传感器设置在木材中的结构示意图。

图4为在干燥过程中从温度传感器获取的温度值。

图5a及图5b为产生过渡过程的示波器波形。

图中1、真空室；2、电热单元；3、木材；4、内部温度传感器；5、外部温度传感器；6、真空泵；7、真空计；8、示波器；9、分压器；10、电源；11、控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图2及图3所示本实用新型木材干燥设备，由下述结构构成：真空室1，在真空室1内设有电热单元2，在电热单元2之间放置木材3，电热单元2的电极与电源10连接，电极与分压器9连接，分压器9与示波器8连接，示波器8与控制单元11连接，木材3内部设有内部温度传感器4，电极表面设有外部温度传感器5，内部温度传感器4和外部温度传感器5与控制单元11连接；分压器9是由两个电阻串联后接地构成，两个电阻之间与示波器8连接；真空室1与真空泵6连接；真空室1与真空计7连接。

此种木材干燥方法能使木材沿厚度方向温度与湿度趋于相等，从而稳定引燃并维持辉光放电。但是，出现不稳定放电或辉光放电过渡到其它种放电的概率仍然存在。为了使该概率最小，在正及负半波上升部分的半周期至四分之三周期处，监测两处电压绝对值增加的速度。当此增加的速度剧烈下降的时候，降低输入电极的电压。

在密封罐体的电极间放置木材。罐体真空处理。在电极间接入交流电压，该电压使电极表面与木材表面的间隙内引燃辉光放电。在木材干燥的过程中木材的温度升高或将高于、等于外层的温度。众所周知，对于木材，从干燥速度与质量最佳结合点观点考虑，最佳温度为60摄氏度。为了维持木材内部的给定温度，需用温度传感器对其测量。当温度偏离此设定值时，降低或提高放电功率。

由于去除水分过程的惯性远大于温度传导过程的惯性，所以在温度沿厚度相同的情况下，湿度沿厚度分布也不相同。因此，存在产生由整体辉光放电收缩为火花放电的过渡过程。为了降低辉光放电转化为其它放电的可能性，必须在产生不稳定性最小危险条件下，降低电极上的电压。众所周知，在过渡过程中交变正弦电压改变形状，就是发生电压降落至很低的水平即短路状态。从一种状态过渡到另外一种状态具有某种时限。为了不发生到弧光或火花放电的过渡，应该在即将发生过渡的时刻强迫降低电压。图1的A为空载状态下电压波形，也就是在电极间没有木材时的波形。B、C为不同湿度条件下的电压波形。电压幅度降低，但波形的正弦特性仍然保持。用虚线表明产生放电状态改变即发展到弧光或火花放电的危险时刻的电压曲线过程。在电压上升部分在曲线中水平虚线标明的电压增长速度剧烈降低，降至零或负值，可以作为评价由辉光放电过渡到弧光放电的依据。在图1中的两个半周期的电压上升部分用实线标出。正如研究证实，实际上电压下降及过渡至水平只在上升部分的第二半时限内，也就是过时间t＞1/2τ_φ，此处-正弦电压绝对值上升部分时限，等于1/4周期。这可以解释为，在上升部分的第一半时限对于辉光放电的电压幅度值不足以致使放电状态的改变，如果不稳定性发生在t＝3/4τ_φ，到电压峰值的时间又不足发展过渡过程。在达到电压峰值(t＝τ_φ)时刻后，在间隙的电压开始下降，这也阻碍放电向其他状态转变。这样，在监测过程中尽量记录在半波上升段的电压上升速度，在此速度剧烈减小的条件下降低电压的幅度。这允许在最大可能电压条件下，就是说，在最大干燥速度条件下无放电状态改变及无损害木材质量对木材进行干燥。

引燃整体辉光放电后经过被干燥的木材开始流通电流。结果导致在干燥的材料里水分的再分布及排除。

跟电极间的电性质不稳定相关的过程导致产生过渡过程。整体辉光放电浓缩至通道放电或弧光放电。

为防止这些现象发生，控制电极电压调节辉光放电。

基于从电压分压器获取的示波器波形图5-a的数据及从内部温度传感器4、外部温度传感器5获取的数据用控制单元11进行控制。

根据以下方法进行调节。

电压的示波器波形如图1的A，B确定了校准波形与实际波形的变化。

此处Δ_эi-校准电压的变化(在电压源空载状态下获取)；

Δ_ji-实际电压变化速度(在木材干燥过程中获取)；

U_i，U_i+1-电压值；

t_i，t_i+1-测量电压周期。

用公式(2)比较(图1中)校准电压及实际电压的改变速度。

K_i≤|Δ_эi-Δ_ji|，  (2)

此处：К-校准电压与实际电压改变速度偏离之设定值。

在高于设定值К时控制单元11降低电压至|Δ_эi-Δ_ji|的最小值К。К的选择取决于电极间的距离与木材的湿度。

在干燥罐体真空室1的电热单元2间放置尺寸为50x100x700毫米的桦木试件。干燥罐真空至500帕斯卡。在电热单元的电极间接入电压达2千伏特、频率为50赫兹的交流电压。用内部温度传感器4和外部温度传感器5记录温度，用电压分压器9及数字示波器8进行记录电压波形。

在图4中的曲线15对应木材内部放置的内部温度传感器4测量值，曲线14对应外部温度传感器5测量值。内部温度传感器4和外部温度传感器5维持在t_HOM＝60±2℃区域内。此时，如果内部温度传感器4和外部温度传感器5的温度超过值t_HOM，则要么切断高电压电源，终止对应电极-热交换单元的加热。

如图5a所示在产生过渡过程时用以上介绍的方法调节高压电源的工作。在正常状态下，实际的电压示波器波形与校准电压的示波器波形12没有区别。

${\mathrm{\Δ}}_{21}=\frac{440-0}{(1-0)\·{10}^{-3}}=440\mathrm{\κB}/c;$ К₁＜|305-440|＝135κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{22}=\frac{500-440}{(2-1)\·{10}^{-3}}=60\mathrm{\κB}/c;$ К₂＜|280-60|＝120κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{23}=\frac{500-500}{(3-2)\·{10}^{-3}}=0;$ К₃＜|220-0|＝220κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{24}=\frac{500-500}{(4-3)\·{10}^{-3}}=0;$ К₄＜|140-0|＝140κB/c

${\mathrm{\Δ}}_{25}=\frac{500-500}{(5-4)\·{10}^{-3;};}=0;$ К₅＜|60-0|＝60κB/c

在产生过渡过程的时候，示波器记录的波形16发生变化。获取的数据与校准电压值用公式(1)，(2)比较。在公式(2)中的К设为40千伏特/秒。К值由实验中根据具体情形确定。

从引入的数据能看出，Кi超过设定值。在Кi不满足К小于或等于40κB/c条件前干燥过程控制单元改变电压。此时，校准电压值17的幅度降低20％并等于0.9千伏特(图5b).

${\mathrm{\Δ}}_{21}=\frac{276-0}{(1-0)\·{10}^{-3}}=276\mathrm{\κB}/c;$ К₁＞|288-276|＝12κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{22}=\frac{526-276}{(2-1)\·{10}^{-3}}=250\mathrm{\κB}/c;$ К₂＞|269-250|＝19κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{23}=\frac{724-526}{(3-2)\·{10}^{-3}}=198\mathrm{\κB}/c;$ К₃＞|208-198|＝10κB/c；

${\mathrm{\Δ}}_{24}=\frac{855-724}{(4-3)\·{10}^{-3}}=121\mathrm{\κB}/c;$ К₄＞|138-121|＝17κB/c

${\mathrm{\Δ}}_{25}=\frac{900-855}{(5-4)\·{10}^{-3;};}=45\mathrm{\κB}/c;$ К₅＞|47-45|＝2κB/c

在电压降低后电压示波器的波形18不改变自己的形状。在木材湿度达到10％后干燥过程结束。干燥时间为6.5小时。在试件的表面上的颜色与形状没有发生改变。

采用相同的压力与电压参数，但没进行记录及加热，对尺寸为50x100x700毫米的试件进行了重复实验。过程持续了8个小时，此时的最终含水率为15％。在试件的表面发现有局部过热区域。

这样，通过对比较的实验数据证实，本实用新型的干燥方法与现有方法比较后，特点在于：允许在干燥过程中保证被干燥材料质量的同时更缩短干燥时间。

Claims (5)

1、木材干燥设备，其特征在于由下述结构构成：真空室，在真空室内设有电热单元，在电热单元之间放置木材，电热单元的电极与电源连接，电极与分压器连接，分压器与示波器连接，示波器与控制单元连接，木材内部设有内部温度传感器，电极表面设有外部温度传感器，内部温度传感器和外部温度传感器与控制单元连接。

2、根据权利要求1所述的木材干燥设备，其特征在于所述的分压器是由两个电阻串联后接地构成。

3、根据权利要求2所述的木材干燥设备，其特征在于所述的两个电阻之间与示波器连接。

4、根据权利要求1所述的木材干燥设备，其特征在于所述的真空室与真空泵连接。

5、根据权利要求1或4所述的木材干燥设备，其特征在于所述的真空室与真空计连接。

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