[科普中国]-炉干木材

概述

木材干燥是在热力作用下，按照一定规程以蒸发或沸腾的汽化方式排除木材水分的物理过程。由原木经制材加工而成的湿板材，含有大量的水分，通常都会从表面向空气中蒸发水分，随时都在干燥之中；当木材在常压下被加热到100℃以上时，就会产生沸腾汽化现象。目前，常说的木材干燥主要是指按照一定基准有组织和有控制的人工干燥过程（也包括受气候条件制约的大气干燥）。

木材干燥的目的，主要体现在以下几方面：

（1）防止木材变形和开裂：如果将木材干燥到其含水率与使用环境相适应的程度，就能提高木材的尺寸稳定性，从而防止木材干缩变形和翘曲开裂，使木材经久耐用。

（2）提高木材力学强度和改善木材物理性能：当木材含水率低于纤维饱和点（f．s．p．）时，其力学强度会随着木材含水率的降低而增大，反之则减小；另外木材含水率的适度降低，可改善木材的物理与加工性能、提高胶合与装饰质量、显现木材的纹理与色泽、降低木材的导电与导热性能。

（3）预防木材腐朽变质和虫害：木材干燥一般将其含水率控制在20%以内，从而能破坏各种菌虫的寄生条件，增加木材的抗腐及防虫性能，避免产生腐朽、变色、虫蛀等缺陷，确保木材的固有品质。

（4）减轻木材重量和降低木材运输成本：木材干燥后，能显著减轻木材重量和降低木材运输成本；而且可防止木材在运输过程中遭到菌虫危害，保证木材质量；同时能使木材适应后续的加工操作。

（5）提升木材和家具产品档次：经过干燥处理后的木材制成的家具，其零部件尺寸和产品结构稳定、产品质量有保证、档次高。

由此可见，木材干燥是木家具制造过程中一个相当重要的工艺环节，应当引起重视。当然，要达到以上目的，必须对木材进行合理衣I高效的干燥，如果操作不当，也会增加成本，共至造成损失。1

窑干的特点窑干与气干相比较，干燥设备和干燥工艺均较复杂，投资也很大，成本较高。但是，窑干的干燥时间短（比气干快很多倍），干燥条件可以灵活调节，可以干燥到比气干程度低的任何最终含水率，而且，干燥质量较好，装卸和运装作业集中，便于实行机械化和自动化。在设备完善的干燥窑中干燥木材时，若干燥工艺确定得当，则可以收到比天然干燥好得多的效果。因此，窑干是目前采用得最广泛和最主要的一种干燥方法。

形式及特点目前，我国采用的最为普遍的木材干燥窑是周期性强制循环干燥窑和周期性自然循环干燥窑。周期性强制循环干燥窑的类型较多，结构不一，常按通风设备在窑内外的配置加以区分，常见的有窑内顶风机纵轴型（长轴型）、窑内顶风机横轴型（短轴型）、窑内侧风机型（侧向通风型），喷气型等几种类型。

1.窑内顶风机纵轴型（长轴型）强制循环干燥窑

（1）结构特点：数台通风机沿着轴的长度方向串联安装在一根长轴上，轴的一端伸至管理间，用一台电动机通过带传动。

（2）长轴型干燥窑的优点：技术性能比较稳定，窑内空气循环比较均匀，干燥质量较高，能够满足高质量的干燥要求，动力消耗较少，如每个干燥窑仅用一台电动机，而且功率较小。

（3）长轴型干燥窑的缺点：长轴安装不易平衡，轴承易损坏，易发生故障，设备多集中于窑的上部，安装与维修较困难，钢材构件多时，腐蚀严重，维修量较大，窑顶温度高，降温慢，保养维修工作条件差，影响维修人员的身体健康、投资较高。

2.窑内顶风机横轴型（短轴型）强制循环干燥窑

（1）结构特点：轴流通风机横向地（与窑长方向垂直）分别安装在每根短轴上，各用（或共用）一台电动机驱动。进、排气道互用；位于窑顶，横向排列，并随着风机旋转方向的改变而作进气或排气的互换。

（2）短轴型干燥窑的优点：窑内空气循环比较均匀，干燥质量较高，能够满足高质量的干燥要求，短轴容易安装与维修。

（3）短轴型干燥窑的缺点：须配置夹间，占用生产面积较多，热量损失也较多，动力消耗大，每台通风机一般需配置一台电动机，投资较高。

3.窑内侧风机型（侧向通风型）强制循环干燥窑

（1）结构特点：轴流通风机安装在干燥窑内木堆的侧边，每台（抄两台）风机配备一台电动机。

（2）侧向通风型干燥窑的优点：结构比较简单，干燥窑容积利用系数较高，投资较少；设备的安装与维修比较方便，容易获得较高的木堆循环速度，干燥质量较好。

（3）侧向通风型干燥窑的缺点：木堆循环速度分布不均，可逆循环效果较差，影响木料的均匀干燥；每两间干燥窑须配置一个管理车间， 占用生产面积较多，动力消耗较大，每台或每两台通风机需配置一台电动饥。

4.喷气型强制循环干燥窑

（1）结构特点：用喷气装置（包括通风机、配气道，喷嘴等）喷射气流，在干燥窑内实现强制循环。

（2）喷气型强制循环干燥窑的优点：设备较简单（无需通风机间），安装和维修比较方便；如果设计正确，建造、使用合理，可以获得较好的干燥质量。

（3）喷气型强制循环干燥窑的缺点：动力消耗较大（电动机功率较大），热量损失较大（热气流过窑外气道时），提高窑内气流循环速度需要消耗较大的功率，满足高温快干（如过热蒸汽干燥）的要求比较困难J喷气装置的技术性能不够稳定，有时因设计和施工存在间题，影响使用效果，投资较高。2

干燥速度的影响因素木材干燥过程中，一方面木材内部的水分向表面移动，另一方面木材表面的水分向周围空气中蒸发。为了加快干燥速度，必须促进这两方面水分的移动。影响术材干燥速度的因素有外因也有内因。外因是干燥介质的状态，包括干燥介质的温度、湿度和气流速度；内因是木材的特征，包括木材的树种、厚度、含水率、心边材和纹理方向等。

在木材常规干燥中，往往通过控制干燥窑窑内f燥介质的状态来控制木材含水率，以达到干燥的目的。干燥介质的温度、湿度及气流速度是控制木材干燥过程的重要参数，它们又称为木材干燥三要素。

（1）干燥介质温度：木材温度和木材中水分的温度都随介质温度的升高而提升。水分温度升高后，木材中水蒸气压力升高，液态水的黏度降低，这都有利于促进木材中水蒸气的向外扩散及液态水移动。提高于燥介质的温度，可以加热木材、加快木材中水分移动的速度从而加快木材干燥速度，可以使干燥介质增加容纳水分的能力。但如果干燥介质温度过高，会使木材产生开裂、变色、皱缩等干燥缺陷；反之，若f燥介质温度过低，则会延长干燥周期。

（2）干燥介质相对湿度：是决定木材干燥周期及干燥质量的决定性因素。干燥介质相对湿度越高，空气内水蒸气分压越大，木材表面的水分越不容易向空气中蒸发，干燥速度越小；干燥介质相对湿度越低，越有利于木材表面蒸发水分，使木材内部含水率梯度越大，加快木材内部水分移动，从而加速干燥进程；但如果于燥介质相对湿度过低则会造成木材开裂、降等。因此在木材干燥进程中，因根据被干木材的特性及干燥质量来合理调节干燥介质的相对湿度。

（3）干燥介质气流循环速度：是干燥介质掠过材堆的速度。高速气流能吹散木材表面上的饱和蒸汽界层，从而改善介质与木材之间传热传湿的条件，加快干燥过程。如果干燥介质风速过慢，干燥周期将会延长，再加上通风不良，木材表面甚至会产生霉变：如果风速过快，木材表面则易产生开裂；另外，窑内空气循环是否均匀也会直接影响到木材的干燥质量。

以上三个因素是可以人为控制的外因，如控制得当，可在保证质量的前提下加快干燥速度。例如，干燥针叶材或软阔叶材薄板时，可大幅度提高干燥温度，适当降低介质湿度并采用较高的气流速度以加快干燥过程。但干燥硬阔叶材特别是厚板时，宜采用较低的温度和较高的湿度特别是干燥前期，以免木材开裂等缺陷产生。此外，气流速度的提高也大大增加了电力消耗，且干燥硬阔叶材厚板时，木料内部的水分较难移动到表面，因此，木材内部水分的移动制约了干燥速度，这时加大气流速度，以加速表面水分的蒸发，已没有实际意义了。放干燥硬阔叶材时，宜采用较低的气流速度。因此，只有合理控制干燥介质的温度、相对湿度及窑内空气掠过材堆的速度（干燥介质风速）等参数，才能对木材进行正确、高效的干燥。

树种是影响干燥速度的主要内因。密度大、木射线宽的环孔硬阔叶树材，内部水分很难向表面移动，而且木材很容易开裂，这就影响了干燥速度。

木料厚度、含水率也影响干燥速度，厚度越小含水率越高，木材中的水分越容易向表面移动，干燥速度越快。

心材细胞中内含物较多，一定程度上妨碍了木材内部的水分移动，故心材干燥速度通常低于边材。

木射线是木材中水分横向移动的主要通道，又木料q，水分主要靠沿厚度方向的移动，因此，弦切板通常比径切板干燥速度快。1