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热泵烘干木材解决方案

时间:2019-04-02

木材热泵干燥通常称为除湿干燥,我们按习惯称之为除湿干燥,热泵干燥机称为除湿机。木材干燥工艺基准,是保证木材干燥质量的重要参数。木材干燥是变工况的传热传质过程,随着木材含水率的变化,干燥介质(空气)的温度、相对湿度甚至风速都会发生变化。木材干燥工艺基准正是规定了不同木材在不同干燥阶段的空气温度、相对湿度等干燥参数。木材常规干燥工艺基准有行业标准LY/T1068-2002,有七十余种工艺基准,这些常规干燥工艺通常是干燥的起始温度高,干燥的终温也高。而木材的除湿干燥如果没有辅助能源,通常是干燥的起始温度低,干燥的终温也低,即使是采用高温制冷工质,也达不到常规干燥的终温。下面介绍了一些除湿干燥工艺,以供参考。


从调节不同材种及同一材种不同干燥阶段的温度、相对湿度(或平衡含水率)等干燥参数的原则来看,除湿干燥与常规干燥的规律相同。两者的主要区别在于:1、除湿干燥大多属中、低温干燥,干燥室温度一般小于或接近六十摄氏度;2、多数单纯的除湿干燥室没有增湿设备,故没有中间处理和平衡处理,由于除湿干燥速率慢,一般不易出现开裂、变形等干燥质量问题;3、除湿干燥室若没有蒸发加热管和喷蒸管,预热阶段很难热透,而且如果没有加湿设备,预热阶段实际是预干。


试材为椴木,其基本密度为355公斤/立方,材积为35立方米,材厚为6cm,木材初含水率为48.3%。试验采用高温除湿干燥机,压缩机额定功率为15千瓦,主风机功率为3千瓦,风量为1x10^4~1.2x10^4立方/小时,通过除湿蒸发器的风量为2.6x10^3立方/小时,制冷工质为R12。


椴木除湿干燥过程中干燥室内温度、空气相对湿度及木材含水率随时间的变化如下表所示。表中干燥室温度、相对湿度、含水率等值,均取每天的平均值。由表中可以看出,干燥过程中室温、空气相对湿度和木材含水率的变化规律与常规干燥是相同的。当木材的含水率大于29.5%时,木材中自由水的迁移和蒸发速率较快,含水率降低18.8%的干燥时间只占总干燥时间的33.5%,当含水率小于29.5%,即在纤维饱和点以下时,木材内水分迁移速率明显降低,含水率从29.5%降到12.5%,只降低了17%,所需的干燥时间却占了总干燥时间的62.5%。椴木除湿干燥比常规干燥的温度低,干燥室温升慢,所以总的干燥时间比常规干燥大约要长一倍。


下表列出了椴木除湿干燥第1~24天的除湿时间、除湿量、除湿能耗、回收能量即除湿比能耗等参数。表中除湿能耗包括除湿机的压缩机、主风机及干燥室内风机能耗之和。表中的总除湿量是每天经除湿机排水管排除的水量之和。而除湿机回收的能耗包括三部分,即:1、湿空气中水蒸气流经蒸发器时冷凝而放出的汽化潜热;2、冷凝水降温放出的热量;3、流经蒸发器的空气降温而放出的热量。从下表可以看出除湿干燥的能耗有两个特点。

热泵烘干木材解决方案

一、不同干燥阶段除湿机的节能效果有时显的差异


1、干燥的第六、七天以前,尚处于木材中自由水蒸发阶段,除湿量大,由除湿机回收的能量大于它消耗的能量,在此阶段开除湿机是很合算的;

2、干燥的第8~10天除湿量有很大的下降,其回收的能量比它消耗的能量分别少11.4%、35.5%和24.2%,但据有关资料介绍,常规蒸汽干燥的平均每脱一公斤水能耗为1.2~1.8度,据下表所列数据第8~10天的平均脱水能耗仍小于常规蒸汽干燥,故这几天开除湿机仍比常规蒸汽干燥节能;

3、干燥的第20~24天已接近干燥终了,除湿量很少,开除湿机消耗的能量明显比它回收的能量多,而除湿干燥每一公斤水的能耗达1.7度以上。这说明干燥后期不宜开启除湿机。


二、湿空气参数和除湿时间是影响除湿效率和能耗的主要因素


例如:1、干燥的第二天和第一天的除湿量明显大得多,这主要是第一天木材尚处于预热阶段,室温低,水分蒸发量少,且第一天的除湿时间几乎只有第二天的一半。第二天干燥室内空气的温度增高,相对湿度也增大,单位容积内空气含湿量增大,故除湿量明显增加而除湿比能耗较低;


2、除湿的第9比第8天的除湿时间多了2.5小时,但除湿量却少了2.5%,除湿比能耗增加了31.76%,这是因为第9天的相对湿度比第8天少了5%;


3、干燥后期的第21天,除湿时间达6.4小时,它与第22天(除湿时间2小时)相比,除湿量虽然增加了一倍,但能耗比却增加了两倍,除湿比能耗达3.36度/(公斤.天)。这说明增加开除湿机的时间不一定能增加除湿量和节能效果,必须掌握好开除湿机的时间。