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刨花对流干燥特性的研究

李文军

  木材刨花的干燥,是刨花板生产中的一个重要工序之一。刨花干燥质量的好坏、能耗的高低,都将影响到产品的性能及其成本。本篇论文题目的确定与实际生产需要密切相关,通过刨花干燥过程特性及影响因素等方面的研究,建立刨花对流干燥系统热质传递的数学模型,为刨花干燥工艺的优化设计和过程控制提供理论依据,具有重要的现实和经济意义。本研究的主要成果与创新点如下:1.首次通过大量的试验和理论分析,较系统深入地研究了刨花对流干燥的特性。研究表明:随着气流温度的升高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗也相应增加;随着气流速度的提高,刨花平均干燥速率增大,单位能耗逐渐降低。随着刨花初含水率的升高,刨花平均干燥速率加大,单位能耗增加。随着装载量的增大,刨花平均干燥速率大幅减小,单位能耗基本不变,总能耗急剧增加。转筒的运动影响了刨花的干燥,其自转可提高平均干燥速率。实际生产中应根据产量和生产成本,选择合适的干燥条件进行生产。2.本试验用环境扫描电镜观察了刨花内部的水分迁移过程,分析了刨花湿迁移特性。当刨花含水率在纤维饱和点以上时,刨花中的自由水和水蒸气分别在毛细张力梯度和蒸汽压力梯度的作用下以渗透流的形式从刨花内部向外迁移,刨花中的吸着水在这一阶段不产生移动;当刨花含水率降到纤维饱和点以下时,水分以吸着水和水蒸气的形式存在于刨花中,并以扩散的方式在刨花内部进行迁移。3.在分析了刨花对流干燥过程的特性、刨花内部的水分迁移过程和传热传质特性的基础上,首次建立了刨花对流干燥的热、质迁移模型。计算和试验对比表明,这一模型基本反映了刨花对流干燥的全过程,可以应用于对流干燥的研究和分析,并可指导此类干燥系统的设计。4.对刨花对流干燥过程进行了初步的热力学分析。分析表明:由于传质的影响将会使当量内热源减小,传热能力下降。刨花表面附近传质势较大,传质能力较强。在刨花对流干燥过程中,内部水分的种类不同,其迁移的机制不同,迁移过程的驱动势也不相同。干燥过程初期,内部水分的传递主要靠自由水的迁移;而在干燥过程的中后期,则主要靠吸着水的内部汽化和蒸汽的扩散过程。水的内部汽化过程在整个刨花内部进行,而不是在某一个汽化面上进行。水蒸气的分子质扩散沿传质势降低的方向进行,而不是蒸汽分压力降低的方向进行。……   
[关键词]:刨花;对流干燥;水分迁移;传热传质;数学模型
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京林业大学2005年