木材干燥學(xué)：木材干燥時的傳熱、傳濕

《木材干燥學(xué)：木材干燥時的傳熱、傳濕》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、木材干燥學(xué)建筑之家第五講木材干燥時的傳熱、傳濕（一）?熱轉(zhuǎn)移的基本規(guī)律?質(zhì)轉(zhuǎn)移的基本規(guī)律一、熱轉(zhuǎn)移的基本公式?1.轉(zhuǎn)移現(xiàn)象：傳熱、電流、水的流動等，都在一個物理場中進(jìn)行。單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移勢差成正比，與轉(zhuǎn)移的行程成反比。?2.導(dǎo)熱的基本定律：單位時間內(nèi)在物體內(nèi)部兩等溫面間流動的熱量，與垂直熱流方向的面積F和溫度差△t成正比，與等溫面間的距離△x成反比：ΔtQ=FλΔx?3.熱流量：單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量成為熱流量。?tq=?λ?x?t：表示溫度差在熱流方向上長度增量趨于零時的極限，稱為?x溫度梯度，負(fù)號表示熱流方向與溫度梯度的方向相反。?4.熱交換的基本形式：導(dǎo)熱

2、、對流、輻射?5.固體與流體之間的熱交換形式：導(dǎo)熱和對流過程分為兩種：穩(wěn)定熱交換和不穩(wěn)定熱交換?！疲?）穩(wěn)定的熱交換：溫度場不隨時間和空間而變化。例如，透過干燥室殼體的散熱。由固定溫度t1的干燥室介質(zhì)1通過室壁向固定溫度t2的室外空氣2傳熱。?透過室壁的傳熱是一種穩(wěn)定的導(dǎo)熱，用傅立葉公式計算：t1α1?tq=?λ?xλ2t3?室壁內(nèi)外表面與干燥介質(zhì)之間的傳熱為對流換熱，用牛頓公式1t2計算：α2t4bq=α1(t1?t3)t3?t4t1?t2q=λq==K(t1?t2)b1b1++q=α2(t4?t2)α1λα2∑（2）不穩(wěn)定的熱交換：溫度場隨時間和空間而變化。例如，木材在氣體或液

3、體介質(zhì)中的加熱（或冷卻）就是在對流換熱邊界條件下的不穩(wěn)定導(dǎo)熱現(xiàn)象。?木材加熱過程中，木材內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度變化是用傅立葉偏微分方程來確定：222?t?t?t?t=a(++)222?τ?x?y?zλa=cρ二、質(zhì)轉(zhuǎn)移的基本公式?1.擴(kuò)散(diffusion)：在兩種或兩種以上的成分所組成的氣體或相融的液體內(nèi)，由于分子運(yùn)動引起的成分的連續(xù)移動，成為擴(kuò)散。o擴(kuò)散也是質(zhì)轉(zhuǎn)移方式之一。o干燥時，水分在木材中的擴(kuò)散包括：水蒸氣穿過細(xì)胞腔中空氣的擴(kuò)散；吸著水在細(xì)胞壁中的擴(kuò)散。?2.氣體的擴(kuò)散流量公式（斐克定律）：?wi=?D式中i——?dú)怏w擴(kuò)散的流量；?xD——擴(kuò)散系數(shù)，m2/h或cm2/s，與氣體

4、的物理性質(zhì)、混合氣體的溫度及壓力有關(guān)；——擴(kuò)散氣體的濃度梯度。?w負(fù)號說明氣體擴(kuò)散方向與氣體濃度（密度）梯度方向相反。?x（注：空氣中氣味的擴(kuò)散同樣遵循這一規(guī)律。）?3.等溫水分轉(zhuǎn)移的基本規(guī)律：下面以熱轉(zhuǎn)移規(guī)律為基礎(chǔ)，推導(dǎo)水分轉(zhuǎn)移公式?！邿崃髁抗娇杀硎緸椋?t?tq=?λ=?acρ?x?x∴我們類似地給出濕轉(zhuǎn)移流量的公式：?θi=?a′c′ρ0?x式中a′為導(dǎo)水系數(shù)c′為比濕ρ0為絕干密度?θθ為濕勢，為濕勢梯度。?x比濕：當(dāng)物體進(jìn)行濕交換時，單位質(zhì)量的吸濕體當(dāng)濕勢變化1時物體吸濕或解吸的水分量（濕量）。Q類似比熱，∵比熱的表達(dá)式為：c=mΔtG∴根據(jù)比濕的定義，可以寫出表達(dá)式：

5、水c′=G干Δθ式中，G水/G干就是木材的絕對含水率，∴上式可寫成：Wc′=Δθ∴等溫水分轉(zhuǎn)移的公式也可寫成：?Wi=?a′ρ0?x等溫水分移動根據(jù)物體的含水率場是否隨時間和空間而變化又分為穩(wěn)定濕交換和不穩(wěn)定濕交換。W＜30%的木材干燥過程屬于不穩(wěn)定濕交換?！撇坏葴厮洲D(zhuǎn)移的公式可寫成：?W?t’i=－aρ（+δ）0?x?x詳見P173－178?4.木材中不同狀態(tài)水分移動的動力當(dāng)W＜W時，木FSP?汽態(tài)水移動的動力為水蒸汽分壓差吸附點(diǎn)之間吸附水的移動以及水分在大毛細(xì)管系統(tǒng)中的移動。?液態(tài)水移動的動力是毛細(xì)管壓力差微毛細(xì)管間以及從大毛細(xì)管到微毛細(xì)管的水分移動?！谱ⅲ寒?dāng)W＞W(wǎng)時，即自由

6、水存在的狀態(tài)木FSP下，∵木材內(nèi)的蒸汽分壓等于飽和壓力，毛細(xì)管壓力不變，∴不存在水蒸汽分壓差和毛細(xì)管壓力差，∴在沒有外力作用或不與其他物體接觸，木材內(nèi)水分不能移動。作業(yè)：熟悉熱質(zhì)轉(zhuǎn)移的基本公式查閱有關(guān)木材水分傳導(dǎo)規(guī)律的文章（例：《刨花板中的水分及其移動機(jī)理》《淺談木材中水分的移動規(guī)律》）第五講木材干燥時的傳熱、傳濕（二）?干燥過程中木材水分蒸發(fā)與移動?木材內(nèi)部水分移動的路徑?影響水分傳導(dǎo)的因子?木材對流干燥過程ò1.干燥過程中木材水分蒸發(fā)與移動⑴木材表面的水分蒸發(fā)?當(dāng)W表＞W(wǎng)FSP時，木材表面水分蒸發(fā)與自由水面蒸發(fā)是一樣的，只發(fā)生在周圍介質(zhì)的相對濕度φ﹤1的情況，介質(zhì)的φ越小，蒸發(fā)

7、速度越快；?當(dāng)W表＜WFSP時，水分蒸發(fā)量由木材內(nèi)部水分向表面的移動速度決定。?木材表面水分蒸發(fā)包括兩個部分：水分由木材表面進(jìn)入處于層流狀態(tài)的邊界層；從邊界層進(jìn)入處于紊流狀態(tài)的空氣中。?木材表面水分蒸發(fā)的速度決定于兩個方面：干燥介質(zhì)的φ；層流層的厚度（決定于介質(zhì)的流動速度、介質(zhì)的流動方向、蒸發(fā)面的溫度）。①水分由木材表面進(jìn)入邊界層：流量公式為：i=α′ρ0(w?wn)?α′：換水系數(shù)?w：木材表層的實際含水率?wn：與邊界層相對濕度所對應(yīng)的木材的平衡含水率影響木材表層