爐乾木材

木材的人工乾燥，通常指的是窯乾或稱爐乾，即在特製的建築物或金屬容器內，人為地控制乾燥介質的溫度、濕度和氣流速度，利用氣體介質的對流傳熱，對木材進行乾燥處理的方法。

基本介紹

• 中文名：爐乾木材
• 外文名：Oven dried wood
• 定義：利用氣體介質的對流傳熱
• 作用：防止木材變形和開裂等
• 屬於：木材幹燥
• 學科：土木工程

概述

木材幹燥是在熱力作用下，按照一定規程以蒸發或沸騰的汽化方式排除木材水分的物理過程。由原木經制材加工而成的濕板材，含有大量的水分，通常都會從表面向空氣中蒸發水分，隨時都在乾燥之中；當木材在常壓下被加熱到100℃以上時，就會產生沸騰汽化現象。目前，常說的木材幹燥主要是指按照一定基準有組織和有控制的人工乾燥過程（也包括受氣候條件制約的大氣乾燥）。

木材幹燥的目的，主要體現在以下幾方面：

（1）防止木材變形和開裂：如果將木材幹燥到其含水率與使用環境相適應的程度，就能提高木材的尺寸穩定性，從而防止木材幹縮變形和翹曲開裂，使木材經久耐用。

（2）提高木材力學強度和改善木材物理性能：當木材含水率低於纖維飽和點（f．s．p．）時，其力學強度會隨著木材含水率的降低而增大，反之則減小；另外木材含水率的適度降低，可改善木材的物理與加工性能、提高膠合與裝飾質量、顯現木材的紋理與色澤、降低木材的導電與導熱性能。

（3）預防木材腐朽變質和蟲害：木材幹燥一般將其含水率控制在20%以內，從而能破壞各種菌蟲的寄生條件，增加木材的抗腐及防蟲性能，避免產生腐朽、變色、蟲蛀等缺陷，確保木材的固有品質。

（4）減輕木材重量和降低木材運輸成本：木材幹燥後，能顯著減輕木材重量和降低木材運輸成本；而且可防止木材在運輸過程中遭到菌蟲危害，保證木材質量；同時能使木材適應後續的加工操作。

（5）提升木材和家具產品檔次：經過乾燥處理後的木材製成的家具，其零部件尺寸和產品結構穩定、產品質量有保證、檔次高。

由此可見，木材幹燥是木家具製造過程中一個相當重要的工藝環節，應當引起重視。當然，要達到以上目的，必須對木材進行合理衣I高效的乾燥，如果操作不當，也會增加成本，共至造成損失。

窯乾的特點

窯乾與氣乾相比較，乾燥設備和乾燥工藝均較複雜，投資也很大，成本較高。但是，窯乾的乾燥時間短（比氣乾快很多倍），乾燥條件可以靈活調節，可以乾燥到比氣乾程度低的任何最終含水率，而且，乾燥質量較好，裝卸和運裝作業集中，便於實行機械化和自動化。在設備完善的乾燥窯中乾燥木材時，若干燥工藝確定得當，則可以收到比天然乾燥好得多的效果。因此，窯乾是目前採用得最廣泛和最主要的一種乾燥方法。

形式及特點

目前，我國採用的最為普遍的木材幹燥窯是周期性強制循環乾燥窯和周期性自然循環乾燥窯。周期性強制循環乾燥窯的類型較多，結構不一，常按通風設備在窯內外的配置加以區分，常見的有窯內頂風機縱軸型（長軸型）、窯內頂風機橫軸型（短軸型）、窯內側風機型（側向通風型），噴氣型等幾種類型。

1.窯內頂風機縱軸型（長軸型）強制循環乾燥窯

（1）結構特點：數台通風機沿著軸的長度方向串聯安裝在一根長軸上，軸的一端伸至管理間，用一台電動機通過帶傳動。

（2）長軸型乾燥窯的優點：技術性能比較穩定，窯內空氣循環比較均勻，乾燥質量較高，能夠滿足高質量的乾燥要求，動力消耗較少，如每個乾燥窯僅用一台電動機，而且功率較小。

（3）長軸型乾燥窯的缺點：長軸安裝不易平衡，軸承易損壞，易發生故障，設備多集中於窯的上部，安裝與維修較困難，鋼材構件多時，腐蝕嚴重，維修量較大，窯頂溫度高，降溫慢，保養維修工作條件差，影響維修人員的身體健康、投資較高。

2.窯內頂風機橫軸型（短軸型）強制循環乾燥窯

（1）結構特點：軸流通風機橫向地（與窯長方向垂直）分別安裝在每根短軸上，各用（或共用）一台電動機驅動。進、排氣道互用；位於窯頂，橫向排列，並隨著風機旋轉方向的改變而作進氣或排氣的互換。

（2）短軸型乾燥窯的優點：窯內空氣循環比較均勻，乾燥質量較高，能夠滿足高質量的乾燥要求，短軸容易安裝與維修。

（3）短軸型乾燥窯的缺點：須配置夾間，占用生產面積較多，熱量損失也較多，動力消耗大，每台通風機一般需配置一台電動機，投資較高。

3.窯內側風機型（側向通風型）強制循環乾燥窯

（1）結構特點：軸流通風機安裝在乾燥窯內木堆的側邊，每台（抄兩台）風機配備一台電動機。

（2）側向通風型乾燥窯的優點：結構比較簡單，乾燥窯容積利用係數較高，投資較少；設備的安裝與維修比較方便，容易獲得較高的木堆循環速度，乾燥質量較好。

（3）側向通風型乾燥窯的缺點：木堆循環速度分布不均，可逆循環效果較差，影響木料的均勻乾燥；每兩間乾燥窯須配置一個管理車間， 占用生產面積較多，動力消耗較大，每台或每兩台通風機需配置一台電動飢。

4.噴氣型強制循環乾燥窯

（1）結構特點：用噴氣裝置（包括通風機、配氣道，噴嘴等）噴射氣流，在乾燥窯內實現強制循環。

（2）噴氣型強制循環乾燥窯的優點：設備較簡單（無需通風機間），安裝和維修比較方便；如果設計正確，建造、使用合理，可以獲得較好的乾燥質量。

（3）噴氣型強制循環乾燥窯的缺點：動力消耗較大（電動機功率較大），熱量損失較大（熱氣流過窯外氣道時），提高窯內氣流循環速度需要消耗較大的功率，滿足高溫快乾（如過熱蒸汽乾燥）的要求比較困難J噴氣裝置的技術性能不夠穩定，有時因設計和施工存在間題，影響使用效果，投資較高。

乾燥速度的影響因素

木材幹燥過程中，一方面木材內部的水分向表面移動，另一方面木材表面的水分向周圍空氣中蒸發。為了加快乾燥速度，必須促進這兩方面水分的移動。影響術材幹燥速度的因素有外因也有內因。外因是乾燥介質的狀態，包括乾燥介質的溫度、濕度和氣流速度；內因是木材的特徵，包括木材的樹種、厚度、含水率、心邊材和紋理方向等。

在木材常規乾燥中，往往通過控制乾燥窯窯內f燥介質的狀態來控制木材含水率，以達到乾燥的目的。乾燥介質的溫度、濕度及氣流速度是控制木材幹燥過程的重要參數，它們又稱為木材幹燥三要素。

（1）乾燥介質溫度：木材溫度和木材中水分的溫度都隨介質溫度的升高而提升。水分溫度升高后，木材中水蒸氣壓力升高，液態水的黏度降低，這都有利於促進木材中水蒸氣的向外擴散及液態水移動。提高於燥介質的溫度，可以加熱木材、加快木材中水分移動的速度從而加快木材幹燥速度，可以使乾燥介質增加容納水分的能力。但如果幹燥介質溫度過高，會使木材產生開裂、變色、皺縮等乾燥缺陷；反之，若f燥介質溫度過低，則會延長乾燥周期。

（2）乾燥介質相對濕度：是決定木材幹燥周期及乾燥質量的決定性因素。乾燥介質相對濕度越高，空氣內水蒸氣分壓越大，木材表面的水分越不容易向空氣中蒸發，乾燥速度越小；乾燥介質相對濕度越低，越有利於木材表面蒸發水分，使木材內部含水率梯度越大，加快木材內部水分移動，從而加速乾燥進程；但如果於燥介質相對濕度過低則會造成木材開裂、降等。因此在木材幹燥進程中，因根據被乾木材的特性及乾燥質量來合理調節乾燥介質的相對濕度。

（3）乾燥介質氣流循環速度：是乾燥介質掠過材堆的速度。高速氣流能吹散木材表面上的飽和蒸汽界層，從而改善介質與木材之間傳熱傳濕的條件，加快乾燥過程。如果幹燥介質風速過慢，乾燥周期將會延長，再加上通風不良，木材表面甚至會產生霉變：如果風速過快，木材表面則易產生開裂；另外，窯內空氣循環是否均勻也會直接影響到木材的乾燥質量。

以上三個因素是可以人為控制的外因，如控制得當，可在保證質量的前提下加快乾燥速度。例如，乾燥針葉材或軟闊葉材薄板時，可大幅度提高幹燥溫度，適當降低介質濕度並採用較高的氣流速度以加快乾燥過程。但乾燥硬闊葉材特別是厚板時，宜採用較低的溫度和較高的濕度特別是乾燥前期，以免木材開裂等缺陷產生。此外，氣流速度的提高也大大增加了電力消耗，且乾燥硬闊葉材厚板時，木料內部的水分較難移動到表面，因此，木材內部水分的移動制約了乾燥速度，這時加大氣流速度，以加速表面水分的蒸發，已沒有實際意義了。放乾燥硬闊葉材時，宜採用較低的氣流速度。因此，只有合理控制乾燥介質的溫度、相對濕度及窯內空氣掠過材堆的速度（乾燥介質風速）等參數，才能對木材進行正確、高效的乾燥。

樹種是影響乾燥速度的主要內因。密度大、木射線寬的環孔硬闊葉樹材，內部水分很難向表面移動，而且木材很容易開裂，這就影響了乾燥速度。

木料厚度、含水率也影響乾燥速度，厚度越小含水率越高，木材中的水分越容易向表面移動，乾燥速度越快。

心材細胞中內含物較多，一定程度上妨礙了木材內部的水分移動，故心材幹燥速度通常低於邊材。

木射線是木材中水分橫向移動的主要通道，又木料q，水分主要靠沿厚度方向的移動，因此，弦切板通常比徑切板乾燥速度快。