[发明专利]一种木材单板微波干燥方法

说明书

本发明提供了一种木材单板微波干燥方法，首先，预处理阶段：取待测木材单板，裁成预定尺寸，测定其绝干重量和湿重，在预定的通风条件下微波干燥至目标重量，记录该过程中电能的消耗值，求得单板木材提水率；其次，生产阶段：根据预处理阶段获得的提水率和木材的湿重，求得微波干燥木材所需的电量；再根据微波干燥设备的运行功率和上述的微波干燥木材所需的电量确定最佳干燥时间，采用上述最佳干燥时间处理该批次木材原料。在一定通风条件下，建立了木材提水率和微波电能消耗值间的线性关系；实现了微波木材干燥工艺时间“量化”控制，大幅度提高了微波干燥的效率，保证了干燥质量和经济效益。

技术领域

本发明属木材干燥领域，涉及一种木材单板微波干燥方法。

背景技术

微波(Microwave)，通常是指波长在0.1～1000mm范围内的电磁波，微波的频率范围是300MHz～3000GMHz，用于工业加热的微波频率是915MHz和2450MHz。

微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，热惯性小，极有利于实现自动控制和连续化生产的需要。

微波是一种能量(而不是热量)形式，但在介质中可以转化为热量。材料对微波的反应可以分为三种情况：(1)穿透微波；(2)反射微波；(3)吸收微波。

一般在材料加工领域中，所处理的材料大多是介质材料，而介质材料通常都不同程度地吸收微波能量，介质材料与微波电磁场相互耦合，会形成各种功率耗散从而达到能量转化的目的。

木材含水率指木材中水的重量占绝干木材重量的百分数。木材中的水分可分为两部分，一部分存在于木材细胞胞壁内，称为吸附水；另一部分存在于细胞腔和细胞间隙之间，称为自由水(游离水)。当吸附水达到饱和而尚无自由水时，称为木材纤维饱和点，木材的纤维饱和点因树种而有差异，约在23～33％之间。当含水率大于纤维饱和点时，水分对木材性质的影响很小；当含水率自纤维饱和点降低时，木材的物理和力学性质随之而变化。木材在大气中能吸收或蒸发水分，在一定的湿度和温度条件下，木材中的水分与空气中的水分不再进行交换而达到稳定状态时的含水率，称为平衡含水率。木材平衡含水率随地区、季节及气候等因素而变化，约在10.0～18.0％之间。

木材干燥是木制品生产过程中能耗最大的工序，在我国约占企业总能耗的60.0％～70.0％。木材干燥的总目标是在保障木材干燥质量的前提下，不断的探索如何加快干燥速度，减少能耗和干燥成本。国内、外木材干燥技术的基础理论研究与应用理论的研究，都围绕着木材干燥质量、速度和成本问题，寻求三者的协调和平衡点的优化组合。我国木材加工业普遍存在节能意识差，管理粗放，一次性能源利用率仅30.0％左右，为发达国家的4～6倍。

微波干燥是以湿木材作电介质，置以微波电磁场中，在每秒数十亿次的交变电磁场的作用下，使木材中的极性水分子发生“极化”，以每秒几十亿次的频率发生“取向转动”，水分子之间发生摩擦而生热，加热木材中的水分并使之蒸发，从而实现干燥木材的目标。微波干燥木材，属“体内”加热，木材内部温度梯度和含水率梯度“内高外低”，方向一致，这是和常规干燥最大的不同点。所以，干燥速度比常规干燥速度快，残余应力小，能保持木材的天然色泽，干燥质量好。

但现有的木材微波干燥技术由于能耗较高，难以大规模推广，特别是对于木材的微波加热时间，无准确的定量方法，只能根据经验判断或反复多次推定，造成加热时间远大于所需加热时间，和真实加热时间有差别并且无法“量化”，导致生产成本进一步增加，且干燥质量不稳定。因此，提出一种有效地针对多种木材的微波最佳加热时间定量方法，对于降低微波加热能耗和成本，促进微波干燥工艺技术的普及有重要意义。

发明内容