常规蒸汽—除湿联合干燥木材匹配条件的研究
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摘要
随着生产的发展，能源的供需矛盾日益严重，工业用能给环境造成的压力日益增大，因此节约能源和环境保护具有重要意义。
每种干燥方法都有其缺点和实用范围，而联合干燥能取其优点而避其缺点，且联合干燥符合国际干燥技术的创新发展趋势。然而联合干燥并非两种干燥方法的简单组合，而是针对不同干燥对象的优化匹配。关于常规蒸汽-除湿联合干燥的优化匹配问题，根据掌握的情况，国内已有常规蒸汽-除湿联合干燥的研究和应用，但关于二者匹配条件的研究尚属空白，同时根据资料检索，国外在这方面也缺乏系统、全面的研究。因此，蒸汽与除湿机联合干燥匹配条件的研究，对于提高我国能源利用率和减轻环境污染具有十分重要的现实意义。
本论文通过计算基本密度为0.4g／cm~3木料的常规蒸汽干燥、除湿干燥各工艺段的能耗，并对此数据进行分析，找出了常规蒸汽-除湿联合干燥的理论匹配条件：用蒸汽预热；在干燥阶段，从木材的初含水率到含水率24％，当窑内实际湿度大于工艺要求的湿度时用除湿回收能量，其余时间用蒸汽加热干燥；含水率24％以下，用常规蒸汽干燥。
以此匹配条件为依据计算出联合干燥的各阶段的能耗，并对三种干燥方式进行了比较分析。结果显示除湿干燥的能耗最少，但其周期最长；常规蒸汽-除湿联合干燥的能耗次之，但比常规蒸汽干燥节能17.6％，且干燥周期比除湿干燥缩短了55％，由此说明了联合干燥的优越性，同时也说明了常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配较为合理。
对马尾松进行了除湿干燥、常规蒸汽干燥试验。通过对试验数据的处理分析找出了常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配条件：从木材的初含水率到含水率23％左右用除湿回收能量；含水率23％以下，用蒸汽加热干燥、排气口排湿。
以此条件为依据做了常规蒸汽-除湿联合干燥的试验，并对三种干燥方式进行了比较分析，结果显示虽然联合干燥过程中有排气热损失，但占整个过程中总供能的比例很小，与常规蒸汽干燥相比，联合干燥的排气热损失几乎可以忽略不计，大量节约了能量，且干燥周期比除湿干燥的周期缩短了近一半。由此可以看出联合干燥的优越性，也进一步从试验方面验证了常规蒸汽-除湿联合干燥木材匹配条件的合理性。
本论文的主要创新点在于通过计算和试验从理论和试验两方面找出了较为合理的常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配条件：用蒸汽预热；在干燥阶段，从木材的初含水率到含水率23％左右，用除湿回收能量，其余时间用蒸汽加热干燥；含水率23％以下，用蒸汽加热干燥、排气口排湿。
With development of production, conflict of demand and supply of energy sources is increasing, tension of environment used energy in industry is on rise, so saving resources and protecting environment is of importance.
Each of drying means is its disadvantages and its applied scope, while combined drying is able to avail themselves of advantages and to steer clear of their disadvantages and accords with innovation trend of international drying technology. Combined drying isn't simple combination of two drying means, but is optimizing match in allusion to different drying means.According to data, study and application on conventional steam-dehumidification drying have had in China, but optimum optimum condition of them is of absence. At the same time, as far as know, there is empty of all-around and systemic study on it overseas. Therefore, study on optimum condition of conventional steam-dehumidification combined drying is important actual sense.
By figuring out consumption of every technics phases of conventional steam drying and dehumidification, and analysis of figures, it finds out optimum condition of conventional steam-dehumidification drying, it is that pre-heat is used by steam, that at evaporation phase, from initial moisture of wood to 24 percent of moisture, energy is recycled by dehumidification, that at rest of time, drying is used by conventional steam drying, and that under 24 percent of moisture, drying is used by conventional steam drying and moisture exhausts by vent.
According as its condition it figures out the consumption of conventional steam-dehumidification drying and compares to consumption of three drying means. It makes it clear that the energy cost of dehumidification drying is the lest, but its period is the longest, and that the energy cost of conventional steam-dehumidification drying is less, but it is less than that of conventional steam drying by 17.6 percent, and comparing with the dehumidification drying's period, its period decreases by 55 percent. Therefore, the superiority of combined drying is showed, at the same time, the rationality of optimum condition appears.
By testing consumption of every technics phases of conventional steam drying and dehumidification, and analysis of figures, it finds out optimum condition of conventional steam-dehumidification drying, it is that pre-heat is used by steam, that at evaporation phase, from initial moisture of wood to 23 percent of moisture, energy is recycled by dehumidification, that at rest of time, drying is used by conventional steam, and that under 23 percent of moisture, drying is used by conventional steam and moisture exhausts by vent.
According as its condition it does test of conventional steam-dehumidification drying wood, and it compares and analyses three drying means. As is result that combined drying haves caloric loss of exhaust, but the caloric loss accounts for very little of overall supply energy, that combined drying compares with conventional steam drying, the caloric loss of combined drying is almost excepted, so combined drying economizes amount of energy, and that comparing with the dehumidification drying's period, its period decreases by half. Thus it can be seen that combined drying is superiority, and that rationality of optimum condition of conventional steam-dehumification drying wood is farther validated experimentally. It compares experimental optimum condition with theoretical optimum condition, both is consistent on the whole.
The innovation of the thesis is to find out the optimum condition of conventional steam-dehumidification combined drying from the aspect of theory and experiment and the rationality of optimum condition is validated experimentally.
每种干燥方法都有其缺点和实用范围，而联合干燥能取其优点而避其缺点，且联合干燥符合国际干燥技术的创新发展趋势。然而联合干燥并非两种干燥方法的简单组合，而是针对不同干燥对象的优化匹配。关于常规蒸汽-除湿联合干燥的优化匹配问题，根据掌握的情况，国内已有常规蒸汽-除湿联合干燥的研究和应用，但关于二者匹配条件的研究尚属空白，同时根据资料检索，国外在这方面也缺乏系统、全面的研究。因此，蒸汽与除湿机联合干燥匹配条件的研究，对于提高我国能源利用率和减轻环境污染具有十分重要的现实意义。
本论文通过计算基本密度为0.4g／cm~3木料的常规蒸汽干燥、除湿干燥各工艺段的能耗，并对此数据进行分析，找出了常规蒸汽-除湿联合干燥的理论匹配条件：用蒸汽预热；在干燥阶段，从木材的初含水率到含水率24％，当窑内实际湿度大于工艺要求的湿度时用除湿回收能量，其余时间用蒸汽加热干燥；含水率24％以下，用常规蒸汽干燥。
以此匹配条件为依据计算出联合干燥的各阶段的能耗，并对三种干燥方式进行了比较分析。结果显示除湿干燥的能耗最少，但其周期最长；常规蒸汽-除湿联合干燥的能耗次之，但比常规蒸汽干燥节能17.6％，且干燥周期比除湿干燥缩短了55％，由此说明了联合干燥的优越性，同时也说明了常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配较为合理。
对马尾松进行了除湿干燥、常规蒸汽干燥试验。通过对试验数据的处理分析找出了常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配条件：从木材的初含水率到含水率23％左右用除湿回收能量；含水率23％以下，用蒸汽加热干燥、排气口排湿。
以此条件为依据做了常规蒸汽-除湿联合干燥的试验，并对三种干燥方式进行了比较分析，结果显示虽然联合干燥过程中有排气热损失，但占整个过程中总供能的比例很小，与常规蒸汽干燥相比，联合干燥的排气热损失几乎可以忽略不计，大量节约了能量，且干燥周期比除湿干燥的周期缩短了近一半。由此可以看出联合干燥的优越性，也进一步从试验方面验证了常规蒸汽-除湿联合干燥木材匹配条件的合理性。
本论文的主要创新点在于通过计算和试验从理论和试验两方面找出了较为合理的常规蒸汽-除湿联合干燥的匹配条件：用蒸汽预热；在干燥阶段，从木材的初含水率到含水率23％左右，用除湿回收能量，其余时间用蒸汽加热干燥；含水率23％以下，用蒸汽加热干燥、排气口排湿。
With development of production, conflict of demand and supply of energy sources is increasing, tension of environment used energy in industry is on rise, so saving resources and protecting environment is of importance.
Each of drying means is its disadvantages and its applied scope, while combined drying is able to avail themselves of advantages and to steer clear of their disadvantages and accords with innovation trend of international drying technology. Combined drying isn't simple combination of two drying means, but is optimizing match in allusion to different drying means.According to data, study and application on conventional steam-dehumidification drying have had in China, but optimum optimum condition of them is of absence. At the same time, as far as know, there is empty of all-around and systemic study on it overseas. Therefore, study on optimum condition of conventional steam-dehumidification combined drying is important actual sense.
By figuring out consumption of every technics phases of conventional steam drying and dehumidification, and analysis of figures, it finds out optimum condition of conventional steam-dehumidification drying, it is that pre-heat is used by steam, that at evaporation phase, from initial moisture of wood to 24 percent of moisture, energy is recycled by dehumidification, that at rest of time, drying is used by conventional steam drying, and that under 24 percent of moisture, drying is used by conventional steam drying and moisture exhausts by vent.
According as its condition it figures out the consumption of conventional steam-dehumidification drying and compares to consumption of three drying means. It makes it clear that the energy cost of dehumidification drying is the lest, but its period is the longest, and that the energy cost of conventional steam-dehumidification drying is less, but it is less than that of conventional steam drying by 17.6 percent, and comparing with the dehumidification drying's period, its period decreases by 55 percent. Therefore, the superiority of combined drying is showed, at the same time, the rationality of optimum condition appears.
By testing consumption of every technics phases of conventional steam drying and dehumidification, and analysis of figures, it finds out optimum condition of conventional steam-dehumidification drying, it is that pre-heat is used by steam, that at evaporation phase, from initial moisture of wood to 23 percent of moisture, energy is recycled by dehumidification, that at rest of time, drying is used by conventional steam, and that under 23 percent of moisture, drying is used by conventional steam and moisture exhausts by vent.
According as its condition it does test of conventional steam-dehumidification drying wood, and it compares and analyses three drying means. As is result that combined drying haves caloric loss of exhaust, but the caloric loss accounts for very little of overall supply energy, that combined drying compares with conventional steam drying, the caloric loss of combined drying is almost excepted, so combined drying economizes amount of energy, and that comparing with the dehumidification drying's period, its period decreases by half. Thus it can be seen that combined drying is superiority, and that rationality of optimum condition of conventional steam-dehumification drying wood is farther validated experimentally. It compares experimental optimum condition with theoretical optimum condition, both is consistent on the whole.
The innovation of the thesis is to find out the optimum condition of conventional steam-dehumidification combined drying from the aspect of theory and experiment and the rationality of optimum condition is validated experimentally.
引文
[1] 马一太 张嘉辉 等 热泵干燥系统优化的理论分析 太阳能学报 2000，21(2)：208～213
[2] 王恩光 李钦山 热泵式木材干燥机低温干燥法初探 热泵在我国应用与发展问题专家研讨会论文集 1988
[3] 王进武 对我国木材干燥事业的回顾与展望 林产工业 1998．25(2)：2～4
[4] 申广玉 露点法和中点法确定R407C压缩机性能测试工况点之比较 制冷与空调 2002，2(1)：55～57
[5] 朱政贤 主编 木材干燥 中国林业出版社 1979年
[6] 宁炜，张璧光 蒸汽与热泵联合干燥木材的匹配分析 干燥技术与设备 2004 (2)：40～44
[7] 宁炜，张璧光 蒸汽．热泵联合干燥木材能耗的试验测试与分析 华北电力大学学报 已收录
[8] 宁炜 张璧光，许彩霞 木材除湿干燥技术的现状与应用前景 中国林业 2004，3A：24～25
[9] 李成春 韩伟 著 热泵蒸发：高效节能技术 科学技术文献出版社 1986年
[10] 宋沐 热泵干燥技术在木材工业中的应用 林业机械 1988(1)：46～48
[11] 沈建荣等 高温热泵在木材干燥中的研究与应用 1989
[12] 陈文威 李沪萍等编著 热力学分析与节能 科学技术出版社 1999年
[13] 杨磊 主编 制冷技术 科学出版社 1980年
[14] 杨世铭 传热学(第二版) 高等教育出版社 1980
[15] 何定华 锯材窑干节能途径的探讨 林产工业 1988(1)：23～25
[16] 赵忠信 张璧光等 除湿机与其他能源联合干燥的探讨 林产工业 1995(4)：22～24
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[18] 彦启森 主编 空气调节用制冷技术 北京：中国建筑工业出版社 1985年
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[20] 郑家强 李应 空气压缩机能效评价方法 流体机械 2001，29(10)：25～27
[21] 张璧光 赵忠信 霍光青 除湿干燥的节能分析 林产工业 1995，2(6)：35～38
[22] 张璧光 赵忠信 霍光青 蒸汽压缩式热泵干燥机的应用研究 工厂动力 1996，(3)：1～4
[23] 张璧光 乔启宇 主编 热工学 中国林业出版社 1988年
[24] 张璧光 李贤军 椴木除湿干燥能耗分析 林产工业 2004，(2)：26～28
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[48] 彭福涵 热泵的原理和应用 能源技术 1986(2)
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