木材改性干燥一體化設(shè)備設(shè)計(jì)及其流場(chǎng)分析.pdf

1、我國(guó)作為林業(yè)資源生產(chǎn)、消費(fèi)之大國(guó)，對(duì)林業(yè)資源的消耗一直保持著強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)林業(yè)資源清查數(shù)據(jù)顯示預(yù)測(cè)，到2015年我國(guó)的天然林和人工林的供材量分別為8300萬(wàn)m3和19000萬(wàn)m3;到2020年我國(guó)天然林和人工林木材供應(yīng)量分別為7500萬(wàn)m3和22600萬(wàn)m3[1]。因此，將以人工林木材為源頭的木材資源采用適當(dāng)?shù)?、科學(xué)的方法進(jìn)行改性，并且對(duì)其進(jìn)行良好的干燥，是解決我國(guó)木材供需問(wèn)題的一個(gè)良好途徑。
　　 本文主要針對(duì)人工林速生木

2、材質(zhì)地虛軟，密度小強(qiáng)度低的情況，基于傳統(tǒng)木材干燥設(shè)備的基礎(chǔ)之上，改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案得出集壓縮干燥于一體的設(shè)備。該設(shè)備項(xiàng)部有壓縮機(jī)構(gòu)，機(jī)械地對(duì)木材進(jìn)行壓縮增加密度;同時(shí)又有變頻器控制的可以正反轉(zhuǎn)的耐高溫耐腐蝕風(fēng)機(jī)及電加熱系統(tǒng)對(duì)木材進(jìn)行強(qiáng)制氣流循環(huán)干燥。在設(shè)備工作過(guò)程中，木材之間的隔板采用不銹鋼板，其優(yōu)點(diǎn):一是鋼板強(qiáng)度高壓縮中不會(huì)將木材壓出缺陷，二是鋼板作為熱的良好導(dǎo)體，起到熱壓板的作用?？傊?，該設(shè)備是集壓縮改性、熱風(fēng)干燥、壓縮干燥、熱壓板干

3、燥等多種功能于一體的改性干燥設(shè)備;同時(shí)在傳統(tǒng)木材干燥窯的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，增加了空氣流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，該裝置可調(diào)節(jié)不同流速的氣流流場(chǎng)，進(jìn)而使得設(shè)備內(nèi)部熱力干燥流場(chǎng)均勻一致，達(dá)到木材的良好改性及干燥效果。
　　 木材干燥設(shè)備目前存在的最大瓶頸是空氣流動(dòng)不均勻。流場(chǎng)的不均勻會(huì)直接導(dǎo)致木材干燥質(zhì)量不好，同時(shí)浪費(fèi)干燥能源?；趯?duì)木材干燥設(shè)備中流場(chǎng)的高度非線性及復(fù)雜性的考慮，本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)干燥不同階段，不同氣流速度下的流場(chǎng)進(jìn)

4、行模擬研究。具體數(shù)值模擬研究工作安排如下:
　　 1、針對(duì)相同壓縮量的情況下，不同氣流速度對(duì)流場(chǎng)均勻性的影響研究。該模擬實(shí)驗(yàn)表明:在相同的壓縮量下，熱透階段木材未進(jìn)行壓縮，隨著氣流速度的增加，流場(chǎng)的不均勻性增加;隨著壓縮量的增加，這種趨勢(shì)未發(fā)生明顯改變;
　　 2、在同一壓縮量的情況下，隨著氣流速度的增加，流場(chǎng)的不均勻性增加，并且壓縮量越大，不均勻的趨勢(shì)越明顯。針對(duì)以上模擬的數(shù)值結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和工藝上的改進(jìn)

5、，具體表現(xiàn)為對(duì)空氣氣流調(diào)節(jié)板的角度和隔板的厚度，以及氣流入口進(jìn)行了改善，然后進(jìn)行了數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 1、將空氣調(diào)節(jié)板與豎直方向的夾角減小到6°時(shí)，空氣流場(chǎng)均勻性良好，并且隨著氣流速度的增加，內(nèi)部流場(chǎng)均勻性并沒(méi)發(fā)生劇烈變化，維持較好的穩(wěn)定性;
　　 2、將隔板厚度由木材工業(yè)通用的厚度30mm改為厚度為5mm的鋼板時(shí)，氣流流場(chǎng)非常均好，且隨著氣流速度的變化，能保持較好的均勻性;且鋼板兼有熱壓板功能，使木材各