【正文】 另一部分水分以液態(tài)形式在外層的細(xì)胞壁內(nèi)向外擴散 。 這一階段的干燥速度由內(nèi)部水分移動速度決定 。干燥速度越快，被干木材越厚，越致密， Mc越向 Mi靠近，等速干燥期越短。 由于表層含水率遠(yuǎn)低于 FSP， 因此 ， 在整個木材橫斷面上產(chǎn)生了含水率梯度 。 隨著吸著水含水率的降低 ， 干燥速度越來越慢 ， 干燥曲線越來越平緩 ， 如圖 715b的 cd段 。 實際上，干燥過程并沒進(jìn)行到木材平衡含水率的時候就結(jié)束干燥過程。 三、影響木材干燥速度的因子 外因 溫度 溫度是促進(jìn)木材干燥速度的主要因子 ， 木材的溫度和木材中水的溫度都隨介質(zhì)溫度的升高而升高 ， 水分溫度升高后 ， 木材中水蒸氣壓力升高 ， 液態(tài)水的粘度降低 ， 從而促進(jìn)木材中水蒸氣向外擴散及液態(tài)水移動 。 溫度不變時 ， 濕度越高 ， 介質(zhì)水蒸氣分壓越大 ， 木材表面的水分越不易向介質(zhì)蒸發(fā) ， 干燥速度越小 。 以上三個因子又稱為 干燥三要素 內(nèi)因 樹種 木材厚度 木材含水率 心 、 邊材 徑 、 弦向 第四節(jié) 木材干燥時的應(yīng)力與變形 一、應(yīng)力、應(yīng)變產(chǎn)生、發(fā)展的基本要點 應(yīng)力產(chǎn)生的原因 (1) 含水率梯度引起的干燥應(yīng)力 (內(nèi)外層干縮不一致引起的應(yīng)力 ) 木材中任何一部分的含水率降低到 FSP以下時 ， 就要產(chǎn)生干縮 ， 但受到其他部分的制約 ，不能正常干縮 ， 而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力 。 (2) 徑 、 弦向干縮差異引起的附加干燥應(yīng)力 應(yīng)力應(yīng)變的種類 木材受應(yīng)力作用時 ， 就會產(chǎn)生應(yīng)變 ， 應(yīng)變按傳統(tǒng)觀點可分為：彈性應(yīng)變和殘余應(yīng)變 。 受彈性應(yīng)力的作用，產(chǎn)生的應(yīng)變叫彈性應(yīng)變，當(dāng)含水率梯度消失后，彈性應(yīng)力可消除。 含水率均勻后木材表層產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)變 ，內(nèi)層產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)變 ， 這種內(nèi)外不一致的殘余應(yīng)變產(chǎn)生了干燥殘余應(yīng)力 。 (3) 全應(yīng)力 全應(yīng)力 =彈性應(yīng)力 +殘余應(yīng)力 在干燥過程中 ， 影響干燥質(zhì)量的是全應(yīng)力 ， 干燥結(jié)束后影響干燥質(zhì)量的是殘余應(yīng)力 。 此階段若從木料中取應(yīng)力試片 ， 把試片鋸成梳齒形 ， 每根梳齒長度和未鋸開之前原來尺寸一樣 。 這說明這階段板材內(nèi)部無含水率應(yīng)力 ， 也沒有殘余應(yīng)力 。 此時木材表層及其附近區(qū)域的含水率低于FSP， 內(nèi)部含水率還在 FSP以上 。由于木材內(nèi)外層是一整體，又由于作用力與反作用力關(guān)系，內(nèi)部各層受壓應(yīng)力。 干燥初期階段 ， 如果干燥條件激烈 ， 那么在木材橫斷面上含水率低于 FSP的區(qū)域較薄 ， 相應(yīng)受拉應(yīng)力的區(qū)域較少 ， 而受壓應(yīng)力的區(qū)域較大 ， 由于木材內(nèi)部拉應(yīng)力與壓應(yīng)力相平衡 ， 所以表層單位面積上的拉應(yīng)力相當(dāng)大 ， 而且發(fā)展很快 ， 很快達(dá)到最大拉應(yīng)力 ，干燥初期很容易出現(xiàn)木材表裂 。由于木材是彈、塑性體，木材表層所受拉應(yīng)力超過比例極限時或受到拉應(yīng)力小于比例極限但所受應(yīng)力時間長，木材表層產(chǎn)生拉伸塑化固定。 干燥中期：內(nèi)外層應(yīng)力暫時平衡 此階段內(nèi)層含水率開始低于 FSP， 但內(nèi)層含水率高于外層 。 若此階段從木料中取應(yīng)力試片剖成梳齒形 ， 那么各層的梳齒在剛鋸開時一樣長 ， 且梳齒平直 。含水率均勻后，應(yīng)力試片向內(nèi)彎曲。當(dāng)內(nèi)層所受的拉應(yīng)力大于該條件下木材的抗拉強度時，將產(chǎn)生內(nèi)裂。 若此階段從木料中取應(yīng)力試片剖成梳齒形 ，中間的梳齒由于脫離了外層的束縛后得到自由干縮 ， 所以內(nèi)層變短 ， 外層變長 。 三、木材徑弦向干縮不一致引起的應(yīng)力與變形 木材干縮分三種情況分析： ? 徑切板 ? 弦切板 ? 帶髓心的方材 1 、徑切板 ? 徑切板兩個板面都是徑向，干縮均勻，不會引起附加的應(yīng)力和變形。 但在實際干燥作業(yè)中 ， 板材都堆積成材堆 ， 由于材堆及頂部壓塊的重量 ， 而對板材產(chǎn)生附加的壓力以抑制其翹曲 。這種附加的應(yīng)力與含水率梯度無關(guān)。 帶髓心的方材 帶髓心的方材由于表面接近弦切面 ， 干燥時四個表面的干縮受到內(nèi)部直徑方向木材的抑制 ， 結(jié)果在表層區(qū)域產(chǎn)生附加的拉應(yīng)力 ， 中心區(qū)域附加壓應(yīng)力 。 (如圖 719b所示 ) 四 .干燥應(yīng)力的測量 傳統(tǒng)的干燥 應(yīng)力測量方法有： (1) 切片法 (2)應(yīng)力梳齒法 第六節(jié) 干燥窯內(nèi)空氣流動特性 一 、 干燥窯長度上空氣的均勻分配 干燥窯長度上均勻分配空氣的方法有： 如頂部風(fēng)機干燥窯 ，利用配氣道在干燥窯長度上均勻配氣。 設(shè)以 Q1（ m3/s） 表示入口截面 1－ 1的空氣容積 ， Q2表示距截面 1－ 1為 X距離的截面 2－ 2的空氣容積 ， ω 1及 ω 2（ m/s） 分別為 1－ 1截面和 2－ 2截面的空氣速度 ， Δ H為長度 x的線段 1－ 2上的靜壓力的增量 （ Pa） ， λ 為摩擦系數(shù) ，則 公式中的第一項為氣道內(nèi)的空氣速度由 ω 1減小到 ω 2時靜壓力的增量，即部分動壓力變?yōu)殪o壓力。對短氣道，氣道內(nèi)動壓力的作用占優(yōu)勢時，由氣道排出的空氣速度將按孔的順序逐漸增加。這種原則也適用于直線氣道，因此氣道上后面氣孔的靜壓力與第一個氣孔相同，即△ H＝ 0，設(shè) x=L時，則有： 由此，當(dāng)氣道的摩擦系數(shù) λ=3d/L時，從全部氣孔排出的空氣速度大致相同。 相關(guān)設(shè)計資料可參考趙壽岳 （ 1996年 ） 的資料 。 在木材干燥窯內(nèi) ， 材堆與墻壁之間的側(cè)面空間 ， 起著短而寬的氣道作用 ， 從材堆的一側(cè)配氣 ， 從材堆的另一側(cè)吸氣 。 材堆與墻壁之間的空間增加時，沿材堆的空氣分配較為均勻，經(jīng)驗指出，這種空隙應(yīng)不小于材堆整個高度上全部隔條總厚度的一半。 解決方法： (1)風(fēng)機正反轉(zhuǎn) (2)提高氣流循環(huán)速度 空氣沿著木料的流動 ， 速度愈大及在材堆內(nèi)的流程愈短 ， 木材干燥愈均