超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥水分遷移機制

《超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥水分遷移機制》是依託北京林業大學，由伊松林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥水分遷移機制
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：伊松林
• 項目類別：面上項目

項目摘要

超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥是一種結合了超音波和真空過熱蒸汽乾燥優點的創新乾燥方法。協同乾燥過程中由於超音波的氣穴現象、木材表面的氣相湍動增強以及外界的真空過熱蒸汽環境，使得木材內部水分通道被打通，水分與木材的附著力減小，木材邊界層變薄，毛細管液體的柱塞流以及液、汽濕分擴散增強，從而可實現木材在低溫條件下的快速乾燥。本研究通過超音波頻率、強度、真空乾燥介質條件對邊界層對流換熱係數、傳質係數、木材顯微結構變化以及木材內部熱、質傳遞影響規律的研究，建立超音波協同木材真空過熱蒸汽乾燥過程中水分遷移的數學模型， 並就超音波頻率、強度、乾燥溫度、絕對壓力等協同參數進行最佳化匹配，進而揭示超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥水分遷移的基本規律，為該項技術的工業化套用、協同乾燥工藝的科學制定，以及協同乾燥過程的精確控制奠定理論基礎。

結題摘要

本研究採用超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥方法，在超音波與真空過熱蒸汽作用下，通過打通木材內部水分通道、減小水分與木材的附著力、減少抽提物含量、提高木材內部溫度，使木材滲透性增強、邊界層變薄、水分擴散係數增大，實現了木材在低溫條件下的快速乾燥。 本研究主要從超音波協同真空過熱蒸汽乾燥條件對邊界層對流換熱係數和傳質係數的影響，對木材顯微結構變化的影響，對木材內部熱、質傳遞的影響規律，對不同含水率試材幹燥速率的影響，以及超音波協同真空過熱蒸汽乾燥過程中乾燥參數的最佳化等幾個方面展開。研究表明，超音波能夠用於改變邊界層的性質，從而強化木材表層傳熱；超音波能夠強化邊界層質量傳遞，且超音波功率越大，頻率越高，木材單位時間內的失水量越大；超音波-真空協同乾燥過程中，打通了木材內部水分通道，減少抽提物含量，利於結合水的擴散，從而提高了水分擴散係數；超音波處理木材內部的溫度高於對照組木材，從而有利於水分遷移；處理時間、超音波功率和絕對壓強都會對木材的顯微結構造成很大影響；超音波對高含水率木材的作用大於低含水率的木材，且含水率對於木材內部溫度場影響顯著，超音波更有利於自由水的乾燥。 通過對超音波協同下的木材真空過熱蒸汽乾燥進行研究，不僅對揭示該過程中的基本規律具有重要意義，而且為該項技術的工業化套用和協同乾燥工藝的科學制定奠定了理論基礎。