高溫處理過程中木材含水狀態(tài)研究.pdf

1、近年來,隨著高溫干燥的廣泛使用和高溫高濕狀態(tài)下的木材在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多,探討高溫區(qū)域內(nèi)木材的含水狀況及其水分吸附機(jī)理十分有必要,這對揭示高溫濕潤狀態(tài)下木材的物理性質(zhì),尤其木材干燥過程中的流變學(xué)特性和調(diào)濕處理等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究利用自行研制的設(shè)備,采用直接讀數(shù)的方法,分別做了高溫下馬尾松、柳杉和赤桉三種木材的水分吸附實(shí)驗(yàn),溫度范圍為100℃至140℃,相對濕度范圍為10％至100％。研究結(jié)果主要包括以下五部分:
　　

2、 (1)恰當(dāng)?shù)乃∠到y(tǒng)能夠構(gòu)成高溫條件下恒溫恒濕工作空間,真空系統(tǒng)能排除包括氮?dú)庠趦?nèi)的其他氣體的干擾,精確測得木材對水分的吸附。
　　 (2)木材在100℃以上和100℃以下的吸附等溫線呈現(xiàn)同一趨勢,平衡含水率隨著溫度的升高而降低,隨著相對濕度的升高而增大。但是在相對濕度大于95％時,高溫下的平衡含水率顯著增大,并且隨著溫度的升高而增大。100℃以上的吸附等溫線的類型已經(jīng)不屬于第二類的“S”型曲線,而是轉(zhuǎn)化為第三類的吸附等溫線,

3、且三個樹種的吸附等溫線差別不大,差別主要是由它們的化學(xué)成分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等)、纖維素結(jié)晶度和細(xì)胞壁的密度造成的。
　　 (3)利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對BET模型和Haillwood-Horrobin模型進(jìn)行了檢驗(yàn),兩個模型預(yù)測值在單層吸附時和實(shí)測值非常吻合,而在多層吸附和毛細(xì)管凝結(jié)時偏離很大,特別是隨著溫度的升高,偏離更嚴(yán)重。相對來說Haillwood-Horrobin模型比BET模型稍微好一些,但是兩個模型都不再適合作為高溫

4、下木材水分吸附的模型。
　　 (4)根據(jù)木材平衡含水率、溫度和相對濕度之間的關(guān)系,并借助Matlab軟件分別建立了馬尾松、柳杉和赤桉的數(shù)學(xué)模型,溫度范圍為100℃至140℃,相對濕度范圍為10％至95％。通過對三個模型的檢驗(yàn)得知:模型預(yù)測值與實(shí)測值的吻合性較好,比BET模型和Haillwood-Horrobin模型都好,且建立的模型對柳杉最合適,赤桉次之,馬尾松稍差。通過檢驗(yàn)柳杉模型對溫度為105℃、115℃、125℃和135℃

5、的平衡含水率預(yù)測值與實(shí)測值的吻合性也比較好。由此可以通過實(shí)驗(yàn)得到每個樹種在一定溫度和相對濕度下的平衡含水率,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立每個樹種的數(shù)學(xué)模型,利用數(shù)學(xué)模型可以得到每個樹種在相應(yīng)溫度和相對濕度下的平衡含水率。
　　 (5)利用 MATLAB軟件可以對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理,通過檢驗(yàn)得知插值處理的預(yù)測值和實(shí)測值吻合性較好,所以這種思路和方法是正確的。由此可以通過實(shí)驗(yàn)得到每個樹種在一定溫度和相對濕度下的平衡含水率,然后用MATLA