一种真空式蒸汽热处理木材设备及其处理方法
阅读说明：本技术 一种真空式蒸汽热处理木材设备及其处理方法 (Vacuum type steam heat treatment wood equipment and treatment method thereof ) 是由 曹永建 李兴伟 符韵林 赖敏婷 马红霞 高婕 于 2021-01-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种真空式蒸汽热处理木材设备及其处理方法,设备包括处理箱、蒸汽发生器、真空泵、控制面板以及电源；所述处理箱的箱壁上设有蒸汽入口、真空入口,所述蒸汽发生器与蒸汽入口连接,真空泵与真空入口连接；处理箱内壁面上设有多根热电偶；蒸汽发生器、真空泵、热电偶、电源分别与控制面板电连接。本发明采用真空式蒸汽热处理木材,真空及蒸气环境可以避免木材在高温状态下自燃。同时蒸汽不仅可作为传热介质又可作为保护介质,而且还可减少干燥过程中木材细胞皱缩现象的发生,提高木材的干燥质量。本发明涉及木材加工技术领域。(The invention discloses vacuum type steam heat treatment wood equipment and a treatment method thereof, wherein the equipment comprises a treatment box, a steam generator, a vacuum pump, a control panel and a power supply; a steam inlet and a vacuum inlet are formed in the wall of the treatment box, the steam generator is connected with the steam inlet, and the vacuum pump is connected with the vacuum inlet; a plurality of thermocouples are arranged on the inner wall surface of the treatment box; the steam generator, the vacuum pump, the thermocouple and the power supply are respectively and electrically connected with the control panel. The invention adopts vacuum steam heat treatment to the wood, and the vacuum and steam environment can avoid the spontaneous combustion of the wood in a high temperature state. Meanwhile, the steam not only can be used as a heat transfer medium but also can be used as a protection medium, and the occurrence of the shrinkage phenomenon of wood cells in the drying process can be reduced, so that the drying quality of the wood is improved. The invention relates to the technical field of wood processing.)
技术领域
本发明涉及木材加工技术领域，特别涉及一种真空式蒸汽热处理木材设备及其处理方法。
背景技术
木材中含有一定数量的水分。木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命，必须采取适当的措施使木材中的水分(含水率)降低到一定的程度。要降低木材的含水率，须提高木材的温度，使木材中的水分蒸发和向外移动，在一定流动速度的空气中，使水分迅速地离开木材，达到干燥的目的。
而目前常规的木材干燥设备存在能耗高、木材高温状态下容易自燃的问题，且在干燥过程中人工林速生材易开裂、变形，木材细胞壁在干燥过程中容易发生皱缩现象，干燥质量较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种真空式蒸汽热处理木材设备，采用真空式蒸汽热处理木材，真空及蒸气环境可以避免木材在高温状态下自燃。同时蒸汽不仅可作为传热介质又可作为保护介质，而且还可减少干燥过程中木材细胞皱缩现象的发生，提高木材的干燥质量。
本发明的另一个目的在于提供了一种真空式蒸汽热处理木材的方法。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：一种真空式蒸汽热处理木材设备，包括处理箱、蒸汽发生器、真空泵、控制面板以及电源；所述处理箱的箱壁上设有蒸汽入口、真空入口，所述蒸汽发生器与蒸汽入口连接，真空泵与真空入口连接；处理箱内壁面上设有多根热电偶；蒸汽发生器、真空泵、热电偶、电源分别与控制面板电连接。
进一步地，所述热电偶对称设置在处理箱的两侧内壁面上，每侧内壁面上设有四根热电偶。对称分布的热电偶使处理箱内的热量分布更均匀。
进一步地，待干燥木材的端部与热电偶的距离大于等于15cm。可以使得端部区域的受热与木材主体区域的受热基本一致。
进一步地，所述处理箱的箱壁上还设有空气进气口。空气进气口的作用是等木材干燥处理完成后，通过打开空气进气口，使外界大气进入处理箱内，使箱内气压恢复至常压状态。
进一步地，所述处理箱的箱壁上还设有排污口。排污口的作用是，在木材干燥过程中，通过打开排污口，可以将木材热处理过程中流出的挥发性物质排出。
进一步地，所述空气进气口、排污口处都设置有电磁阀，所述电磁阀与控制面板电连接。通过电磁阀实现空气进气口、排污口的电动开启或关闭。
进一步地，所述处理箱内还设置有干球温度计、湿球温度计，所述干球温度计、湿球温度计分别与控制面板电连接。干球温度计、湿球温度计用于测量处理箱内的温度和湿度。
进一步地，所述蒸汽发生器外接水箱，蒸汽发生器与水箱的连接管路上设有水泵。水箱和水泵为蒸汽发生器提供水源。
本发明的另一个目的可以通过如下技术方案实现：一种真空式蒸汽热处理木材的处理方法，包括如下步骤：
将待干燥的木材放入处理箱内；
控制面板控制处理箱内的热电偶发热，使处理箱内的温度自室温升高至100℃，升温速度为1.5℃/min；同时控制面板控制蒸汽发生器持续向处理箱内通蒸汽，并保持至处理结束后，箱内温度降低至100℃时；
控制面板控制处理箱内的热电偶发热，使箱内温度自100℃升到热处理所需温度，升温速度为1℃/min；自箱内温度从100℃升温开始，打开真空泵开始抽真空，当箱内真空度达到-0.08MPa时，保持至处理结束后，箱内温度降低至100℃时。
进一步地，处理结束后，箱内温度降低至100℃时，关闭真空泵，打开空气进气口，使箱内气压恢复至常压状态。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明在真空条件下处理箱内没有氧气，避免了木材在高温时易燃的危险。同时，蒸汽既作为传热介质又作为保护介质，作为传热介质时，可以传递热量，使箱内温度均匀；作为保护介质时，为木材提供一定的水分，避免了木材在高温状态容易自燃的风险；另外，蒸汽的存在为木材细胞壁提供了一定的水分，对皱缩细胞的恢复具有极大的促进作用，可以提高处理材的干燥质量。
2.本发明在真空条件下干燥木材，由于压力条件下，处理箱内的环境温度低于常规热处理温度10℃时，与常规热处理取得的处理效果基本一致，可以降低处理能耗，提高处理效率。
附图说明
图1是本发明实施例中真空式蒸汽热处理木材设备的结构示意图。
其中：1：处理箱，2：蒸汽发生器，3：真空泵，4：控制面板，5：电源，6：热电偶，7：空气进气口，8：排污口，9：水箱，10：水泵。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种真空式蒸汽热处理木材设备，包括处理箱1、蒸汽发生器2、真空泵3、控制面板4以及电源5。处理箱的箱壁上设有蒸汽入口、真空入口，蒸汽发生器与蒸汽入口连接，真空泵与真空入口连接。蒸汽发生器用于产生蒸汽并通入处理箱内，蒸汽发生器还与外部的水箱9连接，在连接的管路上设有水泵10，水箱和水泵可以为蒸汽发生器提供水源。真空泵用于将处理箱内的空气抽真空。在处理箱的两侧内壁面上分别对称设有四根热电偶6，热电偶用于产生将木材干燥的热量。在处理箱内放置待干燥木材时，应将待干燥木材的端部远离热电偶至少15cm的距离，使得端部区域的受热与木材主体区域的受热基本一致。
蒸汽发生器、真空泵、热电偶、电源分别与控制面板电连接。通过控制控制面板，可以控制蒸汽发生器、真空泵的开启或关闭，同时可以在控制面板上设定热电偶的升温速度。为了便于观察处理箱内的温度、湿度，在处理箱内还设置有干球温度计、湿球温度计(图中未示出)，干球温度计、湿球温度计分别与控制面板电连接。干球温度计、湿球温度计分别用于测量处理箱内的温度、湿度，并显示在控制面板上，当温度、湿度超过设定值时，控制面板将提示超温、超湿报警。
如图1所示，处理箱的箱壁上还设有空气进气口7和排污口8，空气进气口、排污口处都设置有电磁阀，电磁阀与控制面板电连接。空气进气口的作用是等木材干燥处理完成后，通过电磁阀打开空气进气口，使外界大气进入处理箱内，使箱内气压恢复至常压状态。而排污口的作用是，在木材干燥过程中，通过控制电磁阀并打开排污口，可以将木材热处理过程中流出的挥发性物质排出。
使用本发明真空式蒸汽热处理木材设备处理木材的方法，包括如下步骤：
(1)打开处理箱的箱门，将待干燥的木材放入处理箱内，保持木材的端部与热电偶至少15cm的距离；
(2)通过控制面板控制处理箱内的热电偶发热，使处理箱内的温度自室温升高至100℃，升温速度为1.5℃/min。同时通过控制面板控制蒸汽发生器持续向处理箱内通蒸汽，并保持至处理结束后，箱内温度降低至100℃时。
(3)通过控制面板控制处理箱内的热电偶发热，使箱内温度自100℃升到热处理所需温度，升温速度为1℃/min。自箱内温度从100℃升温开始，打开真空泵开始抽真空，当箱内真空度达到-0.08MPa时，保持至处理结束后，箱内温度降低至100℃时。
(4)木材干燥处理结束后，箱内温度降低至100℃时，关闭真空泵、蒸汽发生器，打开空气进气口，使箱内气压恢复至常压状态。
使用本发明的真空式蒸汽热处理木材设备分别在不同热处理温度下，处理尾叶桉、尾巨桉以及巨桉木材，分别得到如下实施例数据。
实施例一
采用热处理温度为200℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，尾叶桉木材的气干体积抗干缩性能提高了48.27％，全干体积抗干缩性能提高了25.81％。
实施例二
采用热处理温度为200℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，尾巨桉木材的气干体积抗干缩性能提高了53.88％，全干体积抗干缩性能提高了34.82％。
实施例三
采用热处理温度为200℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，巨桉木材的气干体积抗干缩性能提高了60.05％；全干体积抗干缩性能提高了41.31％。
实施例四
采用热处理温度为220℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，尾叶桉木材的气干体积抗干缩性能提高了68.24％，全干体积抗干缩性能提高了51.34％。
实施例五
采用热处理温度为220℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，尾巨桉木材的气干体积抗干缩性能提高了70.43％，全干体积抗干缩性能提高了51.63％。
实施例六
采用热处理温度为220℃、处理时间为5h、真空度为-0.08MPa时，巨桉木材的气干体积抗干缩性能提高了78.25％；全干体积抗干缩性能提高了57.48％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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