《木材干燥时的传热》PPT课件

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1、第四章　木材干燥时的传热、传湿及应力、应变本章重点：1、木材在饱和介质和不饱和介质中对流加热的计算2、干燥过程中木材水分的蒸发和移动3、木材在气体介质中对流干燥过程及影响干燥速度的因子4、木材干燥过程中的应力、应变产生的原因及发展规律本章内容第一节　木材和窑壳的传热第二节　干燥过程中木材内水分的移动及　　　表面的水分蒸发第三节　木材的对流干燥过程第四节　木材干燥时的应力与变形第五节　干燥窑内空气流动特性第一节　木材和窑壳的传热一、透过窑壳的散热1热传导的基本概念、傅立叶定律及平壁的热传导温度场：在任一瞬间，物体或系统内部各点的温度分布。不稳态导热：

2、若温度场内各点的温度随时间变化，此温度场为不稳定温度场，不稳定温度场对应的导热为不稳态导热。稳态导热:若温度场内各点的温度不随时间而变化，即为稳态温度场，稳态温度场对应的导热为稳态导热。温度梯度可用下列数学式表示:grad温度梯度为向量，它的正方向是指向温度增加的方向等温面:温度场内同一时刻下相同温度各点所组成的面称为等温面。温度梯度:将两相邻等温面的温度之差与距两面间垂直距离的比值的极限称为温度梯度。傅立叶定律傅立叶定律为热传导的基本定律，表示通过等温表面的导热速率(Q)与温度梯度及传热面积(S)成正比，用数学表示如下：传热密度：单位面积的导热速

3、率。dQ∝2、单层平壁的热传导3、多层平壁的热传导4对流传热根据对流传热速率的普遍关系，壁面与流体间的对流传热速率等于推动力和阻力之比。对流传热密度单位面积的对流导热速率。5透过窑壳的散热透过窑壳的散热通常是一种稳定的热交换，由固定温度t1的窑内介质通过窑壁向固定温度t2的窑外空气传热。透过窑壳的散热的热流密度综合了对流换热（窑内介质和窑壳内壁，窑外空气和窑壳外壁）和透过窑壳的热传导。例：设有一木材干燥窑由两砖夹一保温层构成，内外墙用红砖，厚度为240mm，导热系数为λ＝0.58W/m℃。中间保温层为膨胀珍珠岩，厚度为100mm，导热系数为λ＝

4、0.046W/m℃。干燥窑内的介质温度为湿空气，放热系数α1＝11.63W/m2℃,干燥窑建于露天，放热系数α2＝23.26W/m2℃。已知:干燥窑建于广州，窑内介质温度t1=80℃，窑外温度t2=10℃。求：通过窑壳的热流密度和各层接触面的温度。二、木材的对流加热1、木材在饱和介质中加热例：50mm×150mm的松木板材，密度ρ＝0.39g/cm3,含水率M＝67%,初温度t0=23.5℃,在100℃的饱和蒸汽中加热3h，求板材中心的温度t。2、木材在不饱和介质中加热例：50mm厚的松木板材，密度ρ＝0.39g/cm3,含水率M＝67%,初温度t

5、0=23.5℃,在100℃的湿空气（φ<1）中加热到中心温度99℃，求所需的加热时间。设放热系数α＝7W/m2℃。第二节干燥过程中木材内部分的移动和表面水分蒸发流体穿过木材的迁移分为两种类型：(1)体积流或质量流，即流体在毛细管压力梯度的作用下，穿过木材组织孔隙的流动。(2)扩散，即水蒸气穿过细胞腔中空气的扩散及吸着水在细胞壁中的扩散。流体穿过木材流动的数量大小，由木材的渗透性决定，渗透性是流体在压力梯度作用下，流过多孔固体（包括木材）容易程度的度量。木材的渗透性又与其孔隙率有关，木材流体渗透性的高低，无论针叶材或阔叶材，种间或种内，均与密度无关，

6、影响渗透性高低的诸因素中，最主要因素为有效纹孔膜微孔半径和数量。自由水沿细胞腔和纹孔的移动、液体防腐剂对木材的防腐处理都与木材的渗透性密切相关。若要改善木材的渗透性，似应从纹孔入手，用人为的方法增大和增多有效纹孔半径和数量，以减小毛细管张力，降低木材浸注时的使用压力，提高渗透性。干燥时，木材中水分的移动与木材的渗透性有关。木材中水分的移动分纤维饱和点（FSP）以上和FSP以下是两部分。一、木材内部水分的移动(一)水分移动的途径1、通过大毛细管系统路径由毛细管张力作用引起，液态自由水沿细胞腔和细胞壁上的纹孔作毛细管运动。如图7－6a。2、沿连续不断的

7、细胞壁的移动（微毛细管路径）由木材细胞壁横断面上的含水率梯度引起。发生在FSP以下，如图7－6b1。3、交替形式的路径水分交替地既呈液体状态又呈蒸汽状态，不断沿着彼此相邻的细胞壁和细胞腔的移动或扩散。如图7-6b2。注意：水蒸气的扩散无论在FSP以上或以下都会发生，扩散是以液态或气、液交替的形式进行。图7－6木材横断面上水分移动的途径(二)FSP以上时木材中的水分移动1、毛细管张力液体在毛细管中，液体将在毛细管里上升，此时表面张力向上的合力必然与由压力差向下的合力相等，由Jurin定律得：式中：P0—气相压力，PaP1—液相压力，Paθ—润湿角r—

8、毛细管半径γ—表面张力由上式可得：当气—液交界的弯月在为半圆形时，θ=0，cosθ=1,此时：(7-31)又由于水的表面张