專(zhuān)利名稱(chēng)：一種木材干燥設(shè)備及利用該設(shè)備干燥木材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材的干燥設(shè)備和干燥方法，特別涉及一種利用超聲波干燥木材的設(shè)備和干燥方法，屬于木材干燥領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木材干燥是木制品生產(chǎn)過(guò)程中最為重要的工藝環(huán)節(jié)，其能耗約占到木制品生產(chǎn)總能耗的40% 70%。對(duì)木材進(jìn)行正確、合理的干燥處理，既是保證木制品質(zhì)量的關(guān)鍵，又是合理利用和節(jié)約木材的重要手段。木材真空干燥以其干燥速率快，干燥質(zhì)量好，適用材種多和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有發(fā)展前景的木材干燥新工藝。但是，真空干燥也存在一些缺陷，如真空干燥有利于木材內(nèi)部結(jié)合水的干燥但是對(duì)于木材自由水的干燥效果不明顯，干燥過(guò)程中水分也經(jīng)歷了一個(gè)由液態(tài)水到水蒸氣的過(guò)程，吸收汽化潛熱而使得干燥過(guò)程中能耗較高。在高溫條件下，由于木材內(nèi)外含水率梯度大，使得干燥應(yīng)力大，最后導(dǎo)致干燥過(guò)程中容易出現(xiàn)干燥缺陷，特別是一些硬闊葉材的干燥。超聲波是上世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，主要用于化學(xué)、化工、食品、醫(yī)藥、醫(yī)療和農(nóng)藥等方面，例如超聲波清洗、醫(yī)學(xué)超聲波檢查等。利用超聲波進(jìn)行物料干燥是一門(mén)新興的干燥技術(shù)，可以在較低溫度下更快第干燥物料，越來(lái)越受到人們的重視，超聲波干燥技術(shù)的研究也越來(lái)越多，例如:專(zhuān)利號(hào)ZL200920047237.X的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種超聲波熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置，該裝置適用于污泥、煤炭、農(nóng)產(chǎn)品、食品及藥品的干燥。該實(shí)用新型的超聲波探頭支架的外部分別連接熱風(fēng)發(fā)生器、超聲波探頭，每個(gè)超聲波探頭分別通過(guò)聲波發(fā)生器與換能器的連接電纜與超聲波發(fā)生器連接；超聲波探頭支架的內(nèi)部設(shè)置物料升降臺(tái)。利用該裝置干燥物料的方法是:首先利用超聲波對(duì)物料進(jìn)行預(yù)處理，然后開(kāi)啟熱風(fēng)發(fā)生器，使物料在超聲波與熱風(fēng)聯(lián)合作用下完成干燥過(guò)程。雖然利用該裝置能夠有效提高物料的干燥品質(zhì)，縮短干燥時(shí)間，提高能源利用率，但是，該裝置只能用于干燥體積小，顆粒狀或粉末狀物料，而且在處理過(guò)程中超聲波能量利用率低，不利于物料內(nèi)部水分蒸發(fā)。又如專(zhuān)利號(hào)ZL200720117425.6的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種真空超聲波干燥設(shè)備，該干燥設(shè)備包括殼體和超聲波發(fā)生元件，還包括不銹鋼承裝盤(pán)、羅茨水循環(huán)真空機(jī)組、閥門(mén)、角架、橡膠絕緣體、第一導(dǎo)線(xiàn)、外部控制電路板和絕緣固定密封裝置，所述殼體的內(nèi)壁上至少設(shè)有一組角架，每個(gè)角架上固接有橡膠絕緣體，不銹鋼承裝盤(pán)安放在橡膠絕緣體上，超聲波發(fā)生元件固接在不銹鋼承裝盤(pán)的下端面上，第一導(dǎo)線(xiàn)與殼體的連接處設(shè)有絕緣固定密封裝置，殼體兩端的封頭上分別裝有與殼體的內(nèi)腔相連通的閥門(mén)，其中一個(gè)閥門(mén)與羅茨水循環(huán)真空機(jī)組連通。該實(shí)用新型干燥設(shè)備用于干燥熱敏性高、粘度大的生化制品、藥品和食品，以鋼板為超聲波傳播介質(zhì)，超聲波能量損耗大，效率較低，而且對(duì)于木材這種體積比較大的被干物料不能進(jìn)行干燥處理?，F(xiàn)有的超聲波干燥均是利用超聲波在物料與空氣接觸的界面上產(chǎn)生的震蕩，霧化被干燥物料的水分，達(dá)到去除水分、干燥物料的目的，因此現(xiàn)有的超聲波干燥進(jìn)適用于干燥體積小，顆粒狀或粉末狀物料，而對(duì)于等體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自身存在的生長(zhǎng)應(yīng)力的木材的干燥，特別是對(duì)于透氣性差、內(nèi)部含水率分布不均勻，含水率梯度較大，干燥過(guò)程中干燥應(yīng)力大，容易產(chǎn)生干燥缺陷(如表面開(kāi)裂，變形，更嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部開(kāi)裂)的木材的干燥，不僅需要去除木材內(nèi)部水分，更重要的是要保持干燥后木材的品質(zhì)，避免和防止在干燥過(guò)程中產(chǎn)生干燥缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題而提供一種木材干燥設(shè)備和利用該干燥設(shè)備干燥木材的方法，該干燥設(shè)備和干燥方法在真空狀態(tài)下通過(guò)對(duì)木材進(jìn)行超聲波干燥處理，將木材中的水分通道打通，水分通道暢通，增強(qiáng)了木材的滲透性、縮短了木材干燥時(shí)間，提高了木材干燥效率，而且由于木材內(nèi)部水分通道通暢，在干燥過(guò)程中減小了水分梯度，降低了木材內(nèi)部的應(yīng)力，減少了木材的干燥缺陷，提高了干燥木材品質(zhì)，同時(shí)，由于超聲波使得木材內(nèi)部水分以液態(tài)的形式排除，節(jié)約能量。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明一方面提供一種木材干燥設(shè)備，包括內(nèi)部具有空腔的木材干燥室；對(duì)木材干燥室的空腔進(jìn)行抽真空處理的抽真空裝置；設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)放置待干燥木材的裝材組件；設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)對(duì)所述待處理木材進(jìn)行加熱處理的加熱裝置以及設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)對(duì)所述待處理木材進(jìn)行超聲波處理的超聲波處理裝置；其中，所述超聲波處理裝置由通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接的超聲波發(fā)生器和至少一個(gè)超聲波換能器組成。其中，裝材組件設(shè)置在木材處理室空腔的中部或中下部，待處理木材放置在裝材組件的上表面。特別是，裝材組件為平板狀，其兩端與木材處理室空腔的內(nèi)壁接觸并固定，或者在平板狀的裝材組件的底部固定支腳，通過(guò)支腳支撐在木材處理室的空腔內(nèi)壁上；或者在平板狀裝材組件的底部安裝滾輪，通過(guò)滾輪支撐在木材處理室的空腔內(nèi)壁上。尤其是，裝材組件水平放置在木材處理室空腔內(nèi)。特別是，所述裝材組件上還開(kāi)設(shè)有供加熱介質(zhì)流通的通道。尤其是，所述的通道呈孔狀或狹縫狀。其中，所述超聲波換能器設(shè)置在裝材組件的上部，對(duì)裝材組件上放置的待干燥木材施加功率為1-3W、頻率為20-28KHZ的超聲波。特別是，所述超聲波換能器均勻設(shè)置在待處理木材的上表面，且與待處理木材上表面直接接觸，為待處理木材施加超聲波，處理待處理木材。尤其是，所述超聲波換能器沿著待處理木材的厚度方向垂直放置，并且與木材表面直接接觸。為了減少超聲波的衰減，將超聲波換能器放置在所述裝材組件上碼放的待處理木材的上表面,使所述超聲波換能器與待處理木材的上表面直接接觸,對(duì)木材進(jìn)行超聲波處理。發(fā)明人經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超聲波換能器與待處理木材直接接觸時(shí)木材干燥效率顯著提高。尤其是，所述超聲波換能器的面積與木材的表面積相等或大致相等，顯著提高木材超聲波干燥效率、減少干燥木材的干燥缺陷，提高干燥木材的品質(zhì)。
其中，所述木材干燥室與所述抽真空裝置通過(guò)真空導(dǎo)出口相連，以便抽真空裝置對(duì)所述木材干燥室空腔施加0.02-0.08MPa的絕對(duì)壓力，實(shí)現(xiàn)抽真空裝置對(duì)所述木材干燥室的空腔進(jìn)行所述的抽真空處理。特別是，所述的抽真空裝置包括真空泵、壓力控制器、真空導(dǎo)出口和壓力表，所述真空導(dǎo)出口和壓力控制器通過(guò)導(dǎo)管與所述真空泵連接；所述壓力表安裝在所述木材干燥室上，用于測(cè)定所述木材干燥室空腔內(nèi)的壓力，即觀察和測(cè)定木材干燥室的空腔內(nèi)的真空度。其中，所述加熱裝置設(shè)置在裝材組件的下部，使干燥室空腔保持40-70°C的溫度，為木材的干燥提供能量。特別是，所述加熱裝置包括加熱器和循環(huán)風(fēng)機(jī)，加熱器加熱過(guò)程中，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，將加熱器的熱量均勻傳遞給待干燥木材。特別是，所述的加熱裝置還包括溫度控制器和溫度傳感器，溫度傳感器用于測(cè)定木材干燥室空腔內(nèi)的溫度；溫度控制器用于控制木材干燥室空腔內(nèi)部的溫度。

尤其是，溫度傳感器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與溫度控制器連接。其中，溫度控制器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與加熱器連接，當(dāng)木材干燥室空腔內(nèi)部溫度低于木材干燥溫度時(shí)，溫度控制器調(diào)控加熱器進(jìn)行加熱，升高木材干燥室空腔內(nèi)部的溫度，為木材干燥室內(nèi)部供熱；當(dāng)木材干燥室空腔內(nèi)部溫度高于木材干燥溫度時(shí)，溫度控制器調(diào)控加熱器停止加熱。本發(fā)明另一方面提供一種利用上述木材干燥裝置干燥木材的方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟:I)將待處理木材鋸切成要求厚度的木段后碼放在裝材組件上；2)根據(jù)待處理木材的長(zhǎng)度和寬度方向組成的平面的面積設(shè)定超聲波換能器的功率和頻率；3)開(kāi)啟加熱裝置的電源對(duì)干燥設(shè)備的木材干燥室進(jìn)行加熱處理，升溫并保持為40°C以上；4)開(kāi)啟抽真空裝置對(duì)木材干燥室的空腔進(jìn)行抽真空處理，使木材處理設(shè)備的木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力低于0.1MPa ；5)在保持木材干燥室空腔內(nèi)的真空狀下，開(kāi)啟超聲波處理裝置，通過(guò)超聲波換能器對(duì)木材進(jìn)行超聲波處理；6)檢測(cè)進(jìn)行上述處理的木材的含水率，當(dāng)所述含水率達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止所述的加熱、抽真空和超聲波處理。其中，步驟I)中所述木段的厚度為2_6cm ;優(yōu)選為2_5cm ;步驟2)中所述超聲波換能器的功率為每平方厘米木材上施加的超聲波的功率為1-3W，優(yōu)選為IW ;所述頻率為20-28KHZ，優(yōu)選為20kHz ;步驟3)中所述溫度為40_70°C，進(jìn)一步優(yōu)選為40°C。特別是，步驟3)中所述加熱處理過(guò)程中升溫速率彡50C /min，優(yōu)選為5_20°C /min0其中，步驟4)中所述抽真空處理過(guò)程中處理設(shè)備的木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力優(yōu)選為低于0.08MPa，進(jìn)一步優(yōu)選為0.02-0.08MPa，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.05MPa。壓力太高不利于處理過(guò)程中木材內(nèi)部壓力梯度的產(chǎn)生，壓力過(guò)低，使得真空泵耗能高，部分木材的水蒸氣通道由于壓力過(guò)低的緣故而閉塞，不利于水分揮發(fā)。
其中，步驟5)中所述超聲波換能器與待處理木材上表面直接接觸，即將超聲波換能器直接放置在待處理木材上表面，使超聲波換能器與待處理木材之間的間隔為0.
特別是，所述超聲波換能器的面積與木材的表面積相等或大致相等，超聲波干燥處理時(shí)，超聲波對(duì)木材處理更加均勻，顯著提高木材超聲波干燥效率、減少干燥木材的干燥缺陷，提聞干燥木材的品質(zhì)。其中，步驟6)中所述含水率為彡10%。特別是，檢測(cè)木材含水率可以是采用木材含水率檢測(cè)器在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可以是采用其他任何現(xiàn)有已知的含水率測(cè)定方法測(cè)定木材含水率。特別是，還包括步驟2A)，在設(shè)定超聲波換能器功率和頻率之前，將超聲波換能器均勻設(shè)置在待處理木材的上表面，且與待處理木材上表面直接接觸，為待處理木材施加超聲波，超聲波處理待處理木材。尤其是，所述超聲波換能器沿著待處理木材的厚度方向垂直放置，并且與木材表面接觸。將超聲波換能器與所述裝材組件上碼放的待處理木材直接接觸，也就是說(shuō)超聲波換能器與木材之間的距離為0，減少了超聲波的衰減，使所述超聲波換能器下表面與待處理木材的上表面直接接觸,對(duì)木材進(jìn)行超聲波處理。本發(fā)明在真空狀態(tài)下采用超聲波處理方法干燥木材，由于超聲波作用過(guò)程中的機(jī)械作用產(chǎn)生的攪動(dòng)和流動(dòng)，空化作用過(guò)程中產(chǎn)生的局部高溫、高壓區(qū)，以及由于空化泡閉合后產(chǎn)生局部沖擊波，使得木材內(nèi)部的很多水分通道(如導(dǎo)管，管胞，紋孔)被打通，從而使得經(jīng)過(guò)超聲波處理的木材的水分的滲透性增強(qiáng)，有利于干燥過(guò)程中木材內(nèi)部水分的遷移，從而加快了木材干燥過(guò)程，縮短干燥周期；另外由于處理后的木材滲透性增強(qiáng)，使得木材干燥過(guò)程中內(nèi)部水分移動(dòng)速度和木材表面水分蒸發(fā)速度差值減小，使得含水率梯度減小，從而使得干燥過(guò)程中的應(yīng)力減小，減少了干燥缺陷。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、本發(fā)明方法在真空狀態(tài)下，對(duì)木材施加超聲波，超聲波直接作用于木材，打通木材內(nèi)部水分通道，在較低的干燥溫度下干燥木材，干燥速度快，干燥去除相同的含水量所需時(shí)間縮短，本發(fā)明方法的木材的干燥速率是未經(jīng)超聲波處理木材的干燥速率的1.49-1.70倍。2、本發(fā)明方法中在真空狀態(tài)下采用超聲波處理木材，超聲波使物料內(nèi)部水分產(chǎn)生一系列快速而且連續(xù)的壓縮和拉伸效應(yīng)，在木材內(nèi)部產(chǎn)生很多微小的孔道從而促進(jìn)木材內(nèi)部水分的移動(dòng)，使得木材內(nèi)部的水分通道被打通，內(nèi)部含水率梯度小，提高了木材的透氣性，木材的透氣性增強(qiáng)，木材內(nèi)部的水分蒸發(fā)排出順暢，利于木材內(nèi)部水分蒸發(fā)，干燥應(yīng)力小，提聞了木材的干燥速率。3、本發(fā)明方法干燥的木材質(zhì)量好，避免了真空干燥在高溫條件下產(chǎn)生的干燥缺陷，干燥木材的品質(zhì)高，顯著縮短干燥時(shí)間，明顯降低了木材干燥成本。4、本發(fā)明方法中在真空狀態(tài)下采用超聲波處理木材，能夠使得木材內(nèi)部水分不經(jīng)過(guò)汽化過(guò)程而被直接干燥，從而節(jié) 約了干燥過(guò)程由于水分氣化吸收的潛熱，能耗較低。5、本發(fā)明方法中由于超聲波的空穴效應(yīng)以及在物料與空氣接觸的界面上產(chǎn)生“聲波流”和“微小流”而使得邊界層變薄，使得木材表面水分更容易蒸發(fā)，干燥速率提高。
6、本方法的干燥設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，干燥工藝條件容易控制，木材干燥品質(zhì)穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明木材干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中沿A-A的剖視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、木材干燥室；11、封閉門(mén)；2、超聲波處理裝置；21、超聲波發(fā)生器；22、超聲波換能器；3、抽真空裝置；31、真空導(dǎo)出口 ；32壓力表；33、壓力控制器；34、真空泵；35、壓力傳感器；4、裝材組件；5、加熱裝置；51加熱器；52循環(huán)風(fēng)機(jī)；53、溫度控制器；54、溫度傳感器；6、木段；7、底座
具體實(shí)施例方式下面參照附圖，詳細(xì)描述實(shí)施本發(fā)明木材干燥設(shè)備和利用該干燥設(shè)備干燥木材的方法的具體實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明的木材干燥設(shè)備由內(nèi)部具有空腔的木材干燥室1、超聲波處理裝置2、對(duì)木材干燥室I的空腔內(nèi)抽真空的抽真空裝置3、安置待處理木材的裝材組件4和對(duì)木材、木材干燥室I進(jìn)行加熱處理，提供木材干燥所需熱量的加熱裝置5組成。參照?qǐng)D1、2，干燥設(shè)備的木材干燥室I呈橫臥的圓柱體形，其內(nèi)部形成截面為圓形的圓柱形空腔，空腔的一端封閉，另一端設(shè)可開(kāi)閉的封閉門(mén)11，木材干燥室I固定在底座7上，使木材干燥室空腔的軸線(xiàn)與地面平行。本發(fā)明中木材干燥室的形狀除了為橫臥的圓柱體形之外，其他任何形狀均適用于本發(fā)明，例如球形、立方體形、長(zhǎng)方體形等均適用于本發(fā)明。如圖1所示，木材干燥室I內(nèi)部空腔內(nèi)安置有平板狀裝材組件4，裝材組件4水平放置，其左右兩端分別與木材處理室空腔的內(nèi)壁相接觸，以便將裝材組件4支撐在空腔內(nèi)，將內(nèi)部空腔分成上下兩部分，裝材組件4以上的部分形成放置待處理木材的空間，在裝材組件4的下部形成放置加熱裝置5的空間。本發(fā)明具體實(shí)施方式
中選用平板狀的裝材組件4，裝材組件除了為平板狀之外，還可以在平板狀裝材組件4的底部固定支腳，裝材組件4通過(guò)支腳支撐在木材干燥室的空腔內(nèi)壁上；或者在平板狀裝材組件4的底部安裝滾輪，裝材組件4通過(guò)滾輪支撐。在裝材組件4上設(shè)置有供加熱介質(zhì)通過(guò)的通道，例如在裝材組件上開(kāi)設(shè)小孔、小縫隙等，利于干燥介質(zhì)在整個(gè)干燥室內(nèi)流通和循環(huán)。如圖1、2所示，在木材干燥室I的空腔內(nèi)安裝超聲波換能器22，超聲波換能器22安裝在裝材組件4的上部，超聲波換能器22沿著豎直方向安裝，與裝材組件4上放置的木材相互垂直。超聲波換能器22通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與放置在木材干燥室I外部的超聲波發(fā)生器21相連接。超聲波換能器22均勻分布在待處理木材的上表面,與待干燥木材上表面直接接觸。開(kāi)啟超聲波處理裝置2的電源后，超聲波換能器對(duì)放置在裝材組件4上的木材施加超聲波，進(jìn)行超聲波處理。將超聲波換能器22沿著待干燥木材的厚度方向垂直放置，并且與木材表面接觸。
加熱裝置5由加熱器51和循環(huán)風(fēng)機(jī)52、溫度傳感器53和溫度控制器54組成，力口熱器51和循環(huán)風(fēng)機(jī)52設(shè)置在裝材組件4的下部，位于木材干燥室I空腔的下部。溫度傳感器54均勻分布在木材干燥室I的空腔內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與溫度控制器53相連，測(cè)定干燥設(shè)備木材干燥室內(nèi)的溫度；溫度控制器53通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與加熱器51相連接，用于控制木材干燥室內(nèi)部空腔的溫度，當(dāng)木材干燥室內(nèi)溫度高于木材設(shè)定的干燥溫度時(shí)，加熱器51停止加熱；當(dāng)木材干燥室內(nèi)溫度低于木材設(shè)定的干燥溫度時(shí)，加熱器51啟動(dòng)，對(duì)木材進(jìn)行加熱，提供木材干燥所需熱量。循環(huán)風(fēng)機(jī)52開(kāi)啟，將加熱器51的熱量均勻分別到干燥設(shè)備的空腔內(nèi)，將熱量均勻傳遞給待干燥木材，同時(shí)將木材干燥過(guò)程中產(chǎn)生的水分帶走，排出。抽真空裝置3由壓力傳感器35，真空泵34、壓力控制器33、真空導(dǎo)出口 31和壓力表32組成，真空導(dǎo)出口開(kāi)設(shè)在木材處理室I上，通過(guò)導(dǎo)管與真空泵34相連，實(shí)現(xiàn)抽真空裝置對(duì)木材處理室I的空腔進(jìn)行抽真空處理；壓力控制器33通過(guò)導(dǎo)管與真空泵34連接；壓力表32安裝在木材處理室上，用于測(cè)定木材處理室空腔內(nèi)的壓力，即觀察和測(cè)定木材處理室的空腔內(nèi)的真空度；壓力控制器33用于控制木材處理室內(nèi)部空腔的壓力，當(dāng)木材處理室內(nèi)壓力過(guò)高，通過(guò)壓力傳感器35的感應(yīng)，真空泵就開(kāi)始抽真空，來(lái)保持內(nèi)部壓力。本發(fā)明實(shí)施例中所處理的木材采用桉木(Eucalyptus grandisXE.urophylla.)、楊木(Carya illinoensis),其中，桉木采自廣西,平均氣干密度為0.60g/cm3,含水率為85-90%左右；楊木采自北京，平均氣干密度為0.43g/cm3，含水率為85-90%;將桉木和楊木制成尺寸分別為200mm(長(zhǎng)度)X IOOmm(寬度)X 20_60mm(厚度方向)的木塊,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1928-91 鋸切。實(shí)施例1取尺寸為200mm (長(zhǎng)度)X IOOmm (寬度)X 40mm (厚度)的桉木木段進(jìn)行超聲波干燥處理，干燥桉木木材1、將一塊桉木木段放置在裝材組件4上面，使桉木木段的厚度與木材干燥室I的徑向(高度)方向相一致，即放置在裝材組件4上桉木木段的高度為40mm。2、在桉木木段的厚度方向上垂直于桉木木段長(zhǎng)度與寬度組成的平面內(nèi)放置2個(gè)超聲波換能器22，并且使超聲波換能器22與在桉木木段6的上表面直接接觸。3、根據(jù)待處理木材的長(zhǎng)度和寬度方向組成的平面的面積設(shè)定超聲波換能器22的功率和頻率，調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器21，使得每個(gè)超聲波換能器22的功率為100W，頻率為20kHz,即每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1W。本實(shí)施例例中超聲波換能器22的安置個(gè)數(shù)為2個(gè)，放置超聲波換能器的個(gè)數(shù)根據(jù)待處理木材的面積確定，可以為I個(gè)或I個(gè)以上多個(gè)換能器，使得每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1-3W。4、關(guān)閉封閉門(mén)11，開(kāi)啟加熱裝置5，加熱器51對(duì)木材干燥室I進(jìn)行加熱，使木材干燥室I內(nèi)部空腔的溫度達(dá)到并保持為60°C，其中升溫速率為10°C /min,同時(shí)從開(kāi)啟加熱裝置5時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，即開(kāi)始計(jì)算木材干燥時(shí)間。5、當(dāng)干燥室I內(nèi)的溫度達(dá)到60°C時(shí)開(kāi)啟真空泵34，對(duì)木材干燥室空腔進(jìn)行抽真空處理，通過(guò)壓力控制器33使木材干燥設(shè)備的木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力達(dá)到并保持為0.05MPa。6、開(kāi)啟超聲波處理裝置2，對(duì)木材進(jìn)行在真空狀態(tài)下的超聲波木材干燥處理，干燥過(guò)程中每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1W。實(shí)時(shí)測(cè)定木材的含水率，直至木材的含水率達(dá)到10 %時(shí)停止加熱、抽真空和超聲波處理。木材干燥至含水率為10%時(shí)的干燥時(shí)間，干燥速率如表I所示。實(shí)施例2除了桉木木段的厚度為20mm，每個(gè)超聲波換能器22的功率為150W，每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1.5W，木材干燥室I的空腔內(nèi)溫度為40°C，升溫速率為5°C /min,木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力為0.08MPa之外，其余與實(shí)施例1相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。實(shí)施例3除了木材干燥室I的空腔內(nèi)溫度為50°C，升溫速率為15°C /min，絕對(duì)壓力為
0.03MPa，每個(gè)超聲波換能器的功率為300W，頻率為28kHz，每平方厘米木段上施加超聲波功率為3W之外，其余與實(shí)施例1相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。實(shí)施例4取尺寸為200mm (長(zhǎng)度)X IOOmm (寬度)X 30mm (厚度)的楊木木段進(jìn)行超聲波干燥處理，干燥楊木木材1、將一塊楊木木段放置在裝材組件4上面，使楊木木段的厚度與木材干燥室I的徑向(高度)方向相一致，即放置在裝材組件4上楊木木段的高度為30mm。2、在楊木木段的厚度方向上垂直于楊木木段長(zhǎng)度與寬度組成的平面內(nèi)放置2個(gè)超聲波換能器22，并且使超聲波換能器22與在楊木木段6的上表面直接接觸。3、根據(jù)待處理木材的長(zhǎng)度和寬度方向組成的平面的面積設(shè)定超聲波換能器22的功率和頻率，調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器21，使得每個(gè)超聲波換能器22的功率為100W，頻率為20kHz,即每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1W。4、關(guān)閉封閉門(mén)11，開(kāi)啟加熱裝置5，加熱器51對(duì)木材干燥室I進(jìn)行加熱，使木材干燥室I內(nèi)部空腔的溫度達(dá)到并保持為60°C，升溫速率為5°C /min,同時(shí)從開(kāi)啟加熱裝置5時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，即開(kāi)始計(jì)算木材干燥時(shí)間。5、開(kāi)啟真空泵34，對(duì)木材干燥室空腔進(jìn)行抽真空處理，通過(guò)壓力控制器33使木材干燥設(shè)備的木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力達(dá)到并保持為0.05MPa。6、開(kāi)啟超聲波處理裝置2，干燥木材，干燥過(guò)程中每平方厘米木段上施加的超聲波功率為1W。實(shí)時(shí)測(cè)定木材的含水率，直至木材的含水率達(dá)到10%時(shí)停止干燥處理。木材干燥至含水率為10%時(shí)的干燥時(shí)間，干燥速率如表I所示。實(shí)施例5除了楊木木段的厚度為60mm，每個(gè)超聲波換能器的功率為300W，頻率為28kHz，每平方厘米木段上施加的超聲波功率為3W，木材干燥室I的空腔內(nèi)溫度為70°C，升溫速率為200C /min，木材干燥室空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力為0.02MPa之外，其余與實(shí)施例1相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。實(shí)施例6除了楊木木段的厚度為20mm，木材干燥室I的空腔內(nèi)溫度為40°C，升溫速率為50C /min，絕對(duì)壓力為0.05MPa，每個(gè)超聲波換能器的功率為150W，頻率為28kHz，每平方厘米木段上施加超聲波功率為1.5W之外，其余與實(shí)施例1相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例I以實(shí)施例1的桉木木段作為對(duì)照例1，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例1相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例2以實(shí)施例2的桉木木段作為對(duì)照例2，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例2相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例3以實(shí)施例3的桉木木段作為對(duì)照例3，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例3相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例4以實(shí)施例4的楊木木段作為對(duì)照例4，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例4相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例5以實(shí)施例5的楊木木段作為對(duì)照例5，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例5相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。對(duì)照例6以實(shí)施例6的楊木木段作為對(duì)照例5，除了不進(jìn)行超聲波處理之外，其余與實(shí)施例6相同。木材干燥時(shí)間為、干燥速率見(jiàn)表I。表I木材干燥時(shí)間、干燥速率
權(quán)利要求
1.一種木材干燥設(shè)備，包括: 內(nèi)部具有空腔的木材干燥室(I)； 對(duì)木材干燥室(I)的空腔進(jìn)行抽真空處理的抽真空裝置(3)； 設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)放置待干燥木材的裝材組件(4)； 設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)對(duì)所述待處理木材進(jìn)行加熱處理的加熱裝置(5);以及 設(shè)置于所述干燥室空腔內(nèi)用來(lái)對(duì)所述待處理木材進(jìn)行超聲波處理的超聲波處理裝置(2)； 其中，所述超聲波處理裝置(2)由通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接的超聲波發(fā)生器(21)和至少一個(gè)超聲波換能器(22)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的干燥設(shè)備，其特征是所述超聲波換能器(22)設(shè)置在裝材組件(4)的上部，對(duì)裝材組件(4)上放置的待干燥木材施加功率為1-3W、頻率為20-28KHZ的超聲波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的干燥設(shè)備，其特征是所述木材干燥室(I)與所述抽真空裝置(3)通過(guò)真空導(dǎo)出口(31)相連，以便抽真空裝置對(duì)所述木材干燥室(I)空腔施加0.02-0.08MPa的絕對(duì)壓力。
4.如權(quán)利要求3所述的干燥設(shè)備，其特征是所述加熱裝置(5)設(shè)置在裝材組件(4)的下部，使干燥室空腔保持40-70°C的溫度。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的干燥設(shè)備，其特征是所述加熱裝置(5)包括加熱器(51)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(52)。
6.一種利用如權(quán)利要求1-5任一所述木材干燥設(shè)備干燥木材的方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟: 1)將待處理木材鋸切成要求厚度的木段(6)后碼放在裝材組件(4)上； 2)根據(jù)待處理木材的長(zhǎng)度和寬度方向組成的平面的面積設(shè)定超聲波換能器(22)的功率和頻率； 3)開(kāi)啟加熱裝置(5)，對(duì)干燥設(shè)備的木材干燥室(I)進(jìn)行加熱處理，升溫并保持在40°C以上； 4)開(kāi)啟抽真空裝置(3)對(duì)木材干燥室(I)的空腔進(jìn)行抽真空處理，使木材處理設(shè)備的木材干燥室(I)空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力低于0.08MPa ； 5)在保持木材干燥室(I)空腔內(nèi)的真空狀下，開(kāi)啟超聲波處理裝置(2)，通過(guò)超聲波換能器(22)對(duì)木材進(jìn)行超聲波處理； 6)檢測(cè)進(jìn)行上述處理的木材的含水率，當(dāng)所述含水率達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止所述的加熱、抽真空和超聲波處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是步驟I)中所述木段的厚度為2-6cm。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征是步驟2)中所述超聲波換能器(22)的功率為每平方厘米木材上施加的超聲波的功率為1-3W，所述頻率為20-28KHZ。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征是步驟3)中所述溫度為40-70°C。
10.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征是步驟4)中所述抽真空處理過(guò)程中預(yù)處理設(shè)備木材干燥室的空腔內(nèi)的絕對(duì)壓力為0.02-0.08MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種木材干燥設(shè)備和利用該設(shè)備干燥木材的方法，該裝置包括內(nèi)部具有空腔的木材干燥室(1)、超聲波處理裝置(2)、對(duì)木材干燥室(1)的空腔進(jìn)行抽真空處理的抽真空裝置(3)、放置待處理木材的裝材組件(4)和對(duì)待處理木材進(jìn)行加熱處理的加熱裝置(5)，干燥過(guò)程中超聲波換能器與木材直接接觸，在真空條件下干燥木材。本發(fā)明通過(guò)在木材真空干燥過(guò)程中加入一定頻率和功率的超聲波，在較低的干燥溫度下干燥木材，干燥速率高，干燥質(zhì)量好，而且能夠避免真空干燥在高溫條件下產(chǎn)生的干燥缺陷，而且本發(fā)明的干燥設(shè)備簡(jiǎn)單，干燥方法操作方便。
文檔編號(hào)F26B7/00GK103115481SQ20121009061
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者何正斌, 楊飛, 趙陽(yáng), 伊松林, 高建民, 何正胤 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)