刨花干燥工序关键含水率的确定

}e一} ， 1996年9月 术 材 工 业 丁s 3 第 10卷 第 5期 刨花干燥工序关键含水率的确定 孙光 瑞 (南京林 —吾 2loo37) 摘要 科花的干燥质量主要依据最终干燥含水率的偏差、均匀性 以及干刨花的硅损程度 采衡量 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 文着重阐述刨花干燥过程中直接决定这些干燥质量因素的关键合水率 ．以及它们的作用和确定 的 依据 。 关键调 刨花；干燥}含水率 ● ■■ ’ 则花敢 1 前言 刨花板生产过程中的刨花除木材自身带 入的水分外 ，还有在木片热处理、施胶等工序 带入的水分。为了维持生产线的正常运行，制 造 出高质量的刨花板，就必须在施胶工序前 (或是说在刨花制备以后)设置一道干燥工序 排除刨 花中的一部分水分．然后进行施胶和 热压操作。 刨花的干燥质量一般以最终含水率偏离 指标的程度、最终含水率的均匀性 以及干燥 后刨花破碎情况来评判。优良的干燥质量是 通过正确地控制干燥时间(即刨花在干燥机 内的停留时间)，干燥介质在干燥设备进、出 口处的状态，干燥介质在干燥设备内的流动 速度三项工艺参数来实现的。这些参数的拟 定和控制无不直接依据湿刨花的初始含水 率 、干燥的终含水率、平衡含水率、临界含水 率及纤维饱和点 。因此，充分了解这几个关键 含水率在刨花干燥过程中的作用显然是十分 必要 的 。 2 刨花干燥的关键含水率 2．1 湿刨花的初始含水率( ) 湿刨花初 始含水率数值直接反映需要通过干燥排除水 分的数量，并且是需要在恒速干燥阶段排除 非结台水的数量(见图 1) 就我国目前广泛 收稿 日期 1996 o514 ·10· 采用的转子式刨花干燥机而言，湿刨花 的初 含水率偏高；干燥时间应长些 ，干燥介质的干 燥潜力应大些；干燥介质的流速应大些。 f 壁 降建干燥阶最 恒速干毋阶段 降速干 恒速干爆所段 燥阶段 C。 C B D ．{。 、 A 刨花古水率 u， 图 1 刨花干燥速率曲线示意图 J一湿刨花的柯始古术率 (，6)}Wo一临界古术率 ( )； 一纤维饱和点( ){ 一干燥刨花的终含水率 ( )；W。一平衡古水率( ){ 一干燥速率 ．(1【g水／nl · h){V。一恒速干燥阶段的干燥速率(1【g术／|Ⅱ ·h)。 干燥工序对湿刨花的初始含水率要求． 首先是要均匀一致，否则干燥工艺参数极难 控制，必将导致终含水率不均匀；其次是，初 含水率 以偏低为好．这样干燥时间短且能耗 少。但湿刨花的初始含水率是取决于刨花制 备工段，即取决于原料的含水率。为了提高合 格刨花的获得率，在刨花制备以前需要对原 料含水率进行处理 ，含水率偏高的原料(如生 维普资讯 http://www.cqvip.com 材或出河后 即制材的剩余物等)在原料堆场 气千一段时间后再加工刨花 ；含水率偏低的 原料可进行增湿处理(有时同时加热)。从图 2所示实验结果可见制备刨花的原料含水率 在 4o ～8o 范围时合格品得率最高。同时 由此干燥工序得到了初始含水率均匀一致的 湿刨花，兼顾刨花制备和刨花干燥综合因素， 原料含水率为以 4o ～5o 最为合适。 图 2 木材含水率与制备刨花的合格品率关系 圈中 为常温下木材 含水率与台格刨花获得率关 系曲线；图中②为 6Oc时术材 古术率与台格刨花获得 率关系曲线，合格刨花获得率为每旋刨切时所得合格刨 花重量占总耗用试材重量的百分率 图 2中曲线所示结果的实验情况如下： 试材树种 杨木； 刨花公称尺寸 25 mm × 1 5 mm × 0．4 n2m ； 合格刨花尺寸 长 2O～25 mm，宽 5 mm 以 上 ，厚 o-2～ 0．4 mm (机械式筛分时厚度未予 考虑)； 实验含水率 O，8，15，30，4o，6O，8o， 100％ ； 实验温度 常温，60、C 实验设备 实验用小型长材刨片机 ， 加工刨花最大长度60 mm。 2．2 干燥刨花的终含水率( ) 干燥刨花 的终含水率(下称终含水率)是干燥工序的加 工指标 ，达到这一指标的准确程度是衡量干 燥质量的关键，也是刨花板生产工艺中的重 要工艺指标，这是因为它的高低直接决定热 压板坯的温度，以及胶粘剂的浓度，和施胶均 匀性；再者，对干燥工序本身而言，终含水率 数值大小也直接反映需要在降速干燥阶段排 除结合水的数量 ，因此，它亦是制定和控制工 艺参数的主要依据。 目前 ，国外和国内一些引进 的刨花板生 产线常将终含水率定得极低，是不必要的与 不妥的。终含水率应该确定在 2 ～6 的范 围内，在 3 ～5 的区间内则更为合适，原 因在于 ： 第一，能够维持各个涉及水分工序间的 水分平衡关系 所谓水分平衡关系是指保证 刨花制造中各个涉及水分工序的最佳操作含 水率 ，同时又不影响其它工序正常运作的一 组含水率数值闻的约束关系(见表 1)。 表 1 各工序最佳操作含水率 工 序 l刨花制备 I干 燥 I簏 胶l热压 含水率( )l 40～60 『2～6 {10～14I 5～11 如上所述 ，为保证合格刨花获得率，将原 料含水率处理在 如 ～50 。至于终含水率 确定在 2 ～6 内完全是因为在采用 6O ～ 65 常规浓度的脲醛树脂胶施胶后，能保 证 热压板坯的含水率控制在 1O％～14 区 间内，以确保热压过程中树脂胶充分固化的 温、湿度环境 ，而又不出现分层、鼓泡现象，板 材性能符合国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求(见表 2)。 表 2 刨花终台水率与扳性能的关系 刨花终含水车 板坯古水率 内结台强度 挣曲强度 度偏 ( ) ( ) (M Pa) (MPa) (ram) 2．0 8 0-39 15．90 1．01 4．2 10 O-41 18．87 0．93 6 4 12 0-38 21．36 0．79 8 7 14 0-36 21．85 0．61 l0．9 16 0-33 2O．80 0．53 13．2 l8 分层 ／ ／ 表 2所列结果的实验 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与条件为： 刨花 杨木机制刨花，宽平形，尺寸 25 mm × 25 mm × 0．4 mm 。 胶粘剂 脲醛树脂胶(仿中林一64)，浓 度 63 。 固化剂 氯化铵，用量 1．2 。 施胶量 1 2 。 实验刨花板 密度 0．65 g／m ，单层结 · 】1 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 构，规格 300 mm×300 mm×20．5 mm(加砂 光余量 )。 热 压工艺参数 采用 100 t实验压机 ， 幅面为 400 mm×400 mm，热压温度 180℃， 周期 lO分钟，压力 6 MPa_二 3 MPa 生1．5 MPa 0 第二，节约能耗 刨花干燥时消耗的能 量与含水率范围密切相关 。表 3中所列是三 表 3 三个含水率区段的平均干燥能耗 排除水分范围( )l 3o--~18 【18 6 l 6 o 消耗能量(J／g水)l 84 I 504 l 1176 个含水率区段的平均能耗数值 ，实际上，当刨 花含水率低于纤维饱和点以后，排除水分消 耗的能量是随含水率的减小连续增加的。特 别是含水率低于 2 以后，水分存在于纤维 素非结晶区内．纤维素大分子的羟基以氢键 与其结合(甚至数个羟基与一个水分子结 合)，排除这部分水分消耗很多能量 ，因此，终 含水率的下限确定在 2 以下是不经济的。 况且，热压时并不希望板坯含水率太低，否则 不但板坯内对流传热效应差，热压周期长，同 时板子厚度偏差也大。至于终含率的上限，它 与能耗关系不很大 ，而主要取决于热压板坯 对含水率的要求。 第三，减少火灾机率 图 3是正在进行 干燥的湿刨花与干燥介质之闻传热、传质示 意图。湿刨花进入干燥设备，干燥介质就将热 量传递到湿刨花表面，湿刨花表面与中心部 位形成温度梯度。热量因此由表面向中心传 递。湿刨花表面受热后水分开始蒸发，形成相 对中心部分的湿度梯度 ，在此湿度梯度作用 下，中心部分的水分不断向表面扩散并汽化。 如终含水率确定或控制得太低特别是为零 (见图 4)，干燥设备 内的刨花需在绝干后才 可排出，而此时干燥介质与刨花问的温差仍 然存在，传热过程仍在进行，干刨花的温度势 必继续上升 ，只要稍有诱发因素即刻就会着 火。仅就此看，干燥终含水率不宜太低，更不 宜为零。 2．3 平衡 含水率 (H， ) 此处平衡含水率 ·】2· } ， 1 ll —卜k矿 ● _-4-d-ql ＼ } 术汽 水汽 水汽 图 3 干燥过程中刨花与干燥开质问 传热、传质示意图 l V I 静 剖 基 层 ～ 刨花 台木 率 囝 4 终含水率为零的干燥逮率曲线示意围 是指生产中的平衡含水率。在刨花干燥过程 中，干燥介质进入干燥设备后就立即与湿刨 花进行热、湿交换t包q花含水率即不断减小。 实际操作中只需要控制干燥介质在干燥设备 进 、出口处的状态，但是必须使干燥介质在干 燥设备出口处状态(即废气状态)对应的刨花 平衡含水率低于终含水率，以确保当刨花流 量变化(主要指增大)时依旧能准确地达到终 含水率要求。平衡含水率在刨花干燥过程中 的这种约束作用是通过热平衡计算确定干燥 介质在干燥设备出口处状态时给予保证的 干燥设备启动一段时闻后 即进入稳定运 行状态，便可认为干燥过程的热交换是稳定 的，由图5能够得到以下热平衡算式： q + 一吼+q2+口3+口t (kJ)⋯ ⋯ (1) 式中 q。、q 为输入热量 ，q⋯q、qs,q 为输 出 热量。 输入热量 ： 维普资讯 http://www.cqvip.com 式 中： 0 n C 囝 5 刨花干燥过程的热量平衡计算示意图 q 一预热器加热冷空气所提供的热量， q 一 [(1．005+1．863do)(￡I—f。)] (kJ／h) 式中： x一单位时间内消耗干热空气数量， 一 兰 (kg干热空气／h)， G—G。(Ⅳ．一W )(k旦水／h)； d d 、d 一分别为冷空气、热空气、 废气 的湿度(kg水汽／kg 干空气)； 、f 一分别 为冷空气和热空气的温 度(K)； G一单位时间内蒸发水分的数量(kg 水／h)； G。一单位 时 间 内绝干 刨花 的产 量 (kg干刨花／h)； Ⅳ 一湿刨花的初始含水率( )； Ⅳ 一干燥刨花的终含水率( )； 1．0o5一干热 空气 比热容 (kJ／kg· K)； 1．863一水汽平均 比热容 (kJ／kg· K)。 qa一干燥设备内加热器补充的热量(kJ／h) 输出热量： ql一干燥刨花时蒸发水分需要的热量， q．一G( 2一C ) (kJ／h) 湿刨花在干燥设备进 I：1处的温 度(K)； 水汽离开干燥设备时的热焓量 (kJ／kg水汽){ 水的比热容(kJ／kg·K) 即 ： qI—G(2 490+ 1．836t2—4-1870I) (kJ／kg·水汽)。 q2一将刨花由0 升温至0 所需要的热量， qz—Go·C ( 一 ) (kJ／h) 式中： C 一刨花的比热容 C 一C+CG·W2 (kJ／kg·K)； cr一绝 干 刨 花 的 比热 容 (kJ／kg· K)； 一 水的比热容 (kJ／kg·K)； 一 离开 干燥 设 备时 刨 花 的温 度 (K)。 一 干燥设备的热损失， 一 ( -}-qa)(4 ～10 )(kg／h)。 一 废气带走的热量 qd—X[(1．005+1．863&)( 2一to)] (kl／h) 式中： 如一废气的温度(K)。 上述(1)式可改写为 g 一 一q1+q2+q3+ 或 X[(1．005+1．863d )(fI一 z)] 一 --qz十 口3一 们 将 一 兰 代入上式可得： tl— f2 d2一 ! ± ±坐二塑 G(1．005+1．863d。) (2)式即为确定干燥介质在干燥设备出口状 态(即废气状态)的算式。该算式右侧各项可 按上述对应计算式计算，算式左侧是干燥介 质在干燥设备进I：1处的状态参数(温度 t ，湿 度 d )，以及出口处的状态参数(温度 ￡ ，湿度 dz)。在利用(2)式确定 、d。之前 ，必须首先 确定t．、d ，其中d 等于冷空气的湿度d。(即 d 一 )。确定￡ 的方法是 ，在不影响刨花的 ·l3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 材质、材色 ，表面物理、化学性质的前提下，尽 可能提高干燥效率，同时顾及能耗不要太大 ， 并参考经验数据确定之。运用(2)式不可以同 时计算 tz和 d ，还需要先定出t ．确定的方 法在于，t 比干燥介质在干燥设备进 口处状 态的露点温度高出 2O～50 c，以防废气在旋 风分离器内产生冷凝水而锈蚀分离器。最后 验证干燥介质出 口状 态( ：、d )所对应的刨 花平衡含水率是否低于干燥工艺要求的终含 水率(一般低 2～3个百分点)，假若此约束条 件不能满足，就得重新修正 t。、t：直至 < 仉， 的关系满足为止。 2．4 纤维饱和点(仉，。 )与临界含水率(仉，。) 从干燥 角度看，纤维饱和点理 应是排除 非结合水的恒速干燥阶段与排除结合水的降 速干燥阶段的分界点，然而，实际干燥作业中 总常是在高于纤维饱和点时进入降速干燥阶 段(见图 1)。出现这一现象的原因在于 ，干燥 工艺参数(干燥介质的温度、湿度、流速等)与 湿刨花的具体状况(尺寸，木材结构，湿刨花 的流量等)不相“匹配”。例如 ，刨花本身的尺 寸大(主要指厚度)，木材结构致密 ，进入干燥 设备的刨花流量大，而干燥介质的温度偏高， 湿度偏低，流速又偏大 ，结果必将导致水分 由 刨花内部向表面迁移的速度很快小于在表面 的汽化速度，当刨花平均含水率高于纤维饱 和点时就进入了降速干燥阶段。两个干燥阶 段实际转折点对应的含水率称之谓临界含水 率 。产生临界含水率偏离纤维饱点的现象是 很显然的，降速干燥阶段在整个干燥时间 内 占的比例增大 ，干燥作业难度增大，生产率下 降。实际上．只要正确合理地设计干燥工艺参 数，准确无误地进行生产操作 ，临界含水率是 可以趋近纤维饱和点的．理论上讲还能够等 于纤维饱和点。由此可见，设计(或控制)刨花 干燥参数时，除了依据上述三个含水率外，还 必须充分考虑临界含水率偏离纤维饱和点的 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 3 结论 3．1 木 材原料含水率在 4O ～5o ，制备 刨花的合格品率最高，湿刨花含水率均匀一 致 ，干燥后刨花含水率亦相应均匀一致。 3．2 干燥刨花的终含水率确定在 3 ～5 的范围内，可以满足脲醛树脂胶最佳操作浓 度和热压板坯最佳操作湿度要求，制成的板 材的质量高 ，且不易引发火灾 ，能耗亦不大。 3．3 干燥介质在干燥设备出口处状态对应 的刨花平衡含水率必须低于终含水率(一般 低 2～3个百分点即可)，以保证准确达到干 燥终含水率要求。 3．4 设计(或控制)干燥工艺参数时必须充 分考虑 临界含水率偏离纤维饱和点的问题， 以使干燥质量和效率最高。 4 参考文献 1 朱政贤主编 ．术材干燥 ．中国林业出版社、1992 2 王补宣著． 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 传热传质学 ．北京科技出版社、1982 3 Thomas M M Money．Modern Partklebc~rd and Dry- process Fiberboard Manufacturing． Miller Freeman Publication．1977 Determ ination of Key M oisture Contents in Particle Drying Process Sun Guangrui (Nanjing Forestry University，Nanjing 210037) Abstract Drying quality of particle is mainly measured by deviation of end moisture con— tent，uniformity and dried particle breakage．This article addressed the key moisture con— tents that directly determine drying quality in particle drying process，their functions and defining basis、 Keywords Particle；Drying；Moisture content · 1 d · 维普资讯 http://www.cqvip.com