浅谈国内外几种主要干燥技术

秦囡璞

摘要：木材干燥的方法主要有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、微波干燥、热泵除湿-太阳能联合干燥等，论文着重对几种干燥方法的原理、优缺点、节能方面以及最新研究进展进行了介绍和分析，同时对未来的发展方向提出了自己的看法。

Abstract: Drying methods include conventional drying, heat drying, dehumidification drying, solar drying, microwave drying, heat pump dehumidification - solar combined drying. The paper focuses on the principles of several drying methods, advantages and disadvantages, energy efficiency and the latest research progress introduced and analyzed, while the direction of future development put forward their views.

关键词：干燥速度干燥周期干燥介质风循环材堆

Key Words: drying speed, drying period, drying media, winder circle, pile area

1.引言

干燥技术几乎应用于所有产业，它是影响产品质量和产业效益的关键因素。目前木材的干燥方法主要有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、微波干燥、热泵除湿-太阳能联合干燥等。由于设备质量、配套元件及基础研究等方面还需要进一步提高，目前常规干燥仍然是主要的干燥形式。由于每一种干燥都有各自的优点和适用范围，所以联合干燥将是未来发展的趋势。

干燥技术：是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料的湿分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。干燥过程包括传热和传质两个相互的过程：传热过程中热空气将热量传给物料，用于汽化其中的水分并加热物料；传质过程物料中的水分蒸发并迁徙到热空气中，使物料中水分逐渐降低，得到干燥。在实际干燥过程中，由于物料总是具有一定的几何尺寸，传热传质过程在热空气与物料颗粒之间和物料颗粒内部的机理并不相同，因此干燥过程又有等速干燥阶段和降速干燥阶段之分。干燥过程的主要特点如下：

（1） 干燥技术是一门跨行业、跨学科、家具有实验科学性质的技术。

（2） 现代干燥技术至今还属于实验科学的范畴，大部分干燥技术目前还缺乏能够精确指导实践的科学理论和设计方法。

（3） 干燥技术种类繁多，各具用途。

2.几种常见的干燥形式：

2.1常规干燥：是指以湿空气作干燥介质，以蒸汽、热水、炉气或热油为热媒，间接加热湿空气，湿空气以对流换热方式为主加热木材，干燥介质温度在100℃以下的干燥方法。

2.2高温干燥：与常规干燥的区别是干燥介质的温度在100℃以上，一般在120—140℃。其干燥介质可以是湿空气，也可以是常压、高压过热蒸汽。高温干燥的优点是速度快，尺寸稳定性好、干燥周期短，但高温干燥易产生干燥缺陷，材色变深，表面硬化，不易加工。高温干燥一般用于干燥针叶材，目前在新西兰、加拿大、澳大利亚、美国、日本等国较盛行，如用于干燥辐射松，柳杉等建筑用材。

2.3常温过热蒸汽干燥：其特点是传热系数大、热效率高、节能效果显著、无爆炸和失火危险。这种方法对于薄而且易干的木材具有良好的干燥效果，但干燥室的气密性和防腐性等技术问题还有待进一步研究解决。所以，这种干燥方法至今没有得到广泛的使用。

2.4.1热泵除湿干燥：是一种机械式干燥方法，它利用制冷工质在除湿机制冷系统循环，当湿空气通过除湿蒸发器时，使湿空气降温，排除水分而变成干冷空气；与此同时降压制冷剂在除湿蒸发器内吸收湿空气的热量而变成气态，经压缩机送至冷凝器，在此处高压制冷剂被空气冷却而变成同压下的液态，空气吸热后变成热空气再送回干燥室继续加热木材。由此看来，除湿干燥时利用制冷剂回收湿空气脱湿时放出的热量，连同压缩机耗功所转换的热能，都在冷凝器处还给了空气，所以除湿干燥比蒸汽干燥节能，其节能率在40％以上，并且在干燥过程中，空气参与的是闭路循环，不会向外界排放废气。因此，热泵除湿干燥系统是一种节能、环保的干燥系统。

2.4.2双热源除湿干燥系统：单热源除湿系统存在的问题是：在木材干燥过程中的预热阶段和干燥后期，干燥室内只需要升温而不必除湿。为实现干燥室升温的需求，单热源木材除湿机一般使用辅助电加热器，其功率通常是压缩机功率的3倍左右，少则几千瓦，多则上百千瓦。由于我国多数地区供电不够充足，电价偏高，因此使用单热源除湿机常出现节能不省钱的现象，影响了除湿干燥机的推广应用。为了克服这个问题，北京林业大学开发了双热源除湿干燥系统。该系统具有除湿和热泵2个蒸发器，即有2个制冷工作循环。当需要对木材预热和升温是，使用热泵循环，此时制冷工质经热泵蒸发器从大气环境取热，向干燥室输送热风；当需要降低空气的相对湿度时，使用除湿循环，此时制冷工质经除湿蒸发器从干燥室的湿空气中取热，使干燥室的水蒸汽冷凝，便达到干燥的目的。据试验测试，当环境温度高于10℃时，双热源除湿机的能耗明显低于单热源除湿机，一般前者比后者节能1/3左右。

2.5太阳能干燥：是利用太阳辐射的热能加热空气，利用热空气在集热器与材堆间循环来干燥木材。太阳能虽然是清洁的廉价能源，但他是受气候影响大的间歇能源，干燥周期长，单位材积的投资较大，故太阳能的推广受限。为缩短干燥周期，太阳能干燥通常与其他能源如蒸汽、炉气及热泵等联合干燥。

2.6微波干燥：是利用介质损耗原理，采用超高频电场对物料进行加热处理。与常规的热风干燥方式相比，微波加热为内加热方式，由于介质整体受热形成体热源状态，加热速度快，内外部温度梯度的负效应小；微波辐射改变了传统加热方式单一加热效果，具有独特的生物学效应。微波干燥的不足是：投资大、电耗高，同时若功率选择不同，功率过大或干燥工艺控制不当，易产生内裂和炭化。

2.7热泵除湿与太阳能组合干燥:除湿干燥因木材干燥质量好而具有广阔的应用前景，但因其干燥温度低，干燥周期比较长，应用尚不够普遍。热泵除湿-太阳能联合干燥系统是一种以高温热泵除湿为主、以太阳能干燥为辅的组合干燥系统。虽然设备投资增加并要耗用一定量的电能，但研究表明该联合干燥窑耗能是常规干燥窑的1/2--1/3。在干燥初期利用太阳能加热空气以减少除湿器的开动时间，降低能耗费用，并且太阳能--热泵系统的供热系数比较高，与单纯用电的系统相比是相当经济的，与单纯的太阳能系统相比，可保证全年使用，并且干燥过程状态参数稳定，资源还可被充分利用，效率高于普通太阳能干燥系统。

研究结果还发现了一些太阳能和除湿机各自单独运行时所没有的优点，即：窑壳和湿材的预热过程加快，经济效益提高，干燥时间缩短，干燥工况对气候的依赖性减少。这种太阳能—除湿干燥机在高达82.2℃的温度下工作，还能进行蒸汽调湿处理以消除应力，故格外适合用于干燥家具等级材。

3.未来展望

节能环保是未来科学发展的主题。高温、高效的木材热泵除湿干燥是未来的发展趋势。从根本上解决热泵除湿干燥系统节能环保的要求，需改进制冷工质，提高换热效率，回收余热等。从过程来看，联合干燥则是最佳选择，尤其是太阳能-热泵联合干燥系统。随着太阳能发电、太阳能储存技术的深入研究，将其用于热泵除湿干燥系统既能解决系统用电，也能解决夜间供热问题，将会是未来发展的一大趋势。

参考文献：

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