X射线扫描法测量干燥过程中杉木含水率及其分布的初步研究

摘要

在木材干燥过程中，含水率及其分布是重要的物理参数和调整干燥基准的主要依据。因此，采用合适的方法，实现木材含水率及其分布准确、快速测量具有非常重要的意义。本文以杉木为研究对象，采用X射线扫描法研究沿不同纹理方向扫描对含水率测量精度的影响;检验X射线扫描法测定含水率分布的精度;在此基础上系统研究干燥过程中温度和相对湿度对木材内含水率分布的影响以及干燥介质对干燥速率的影响规律，为实现X射线扫描技术在干燥过程中检测含水率及其动态分布的应用提供理论依据。
　　 主要研究结果如下:
　　 1)沿不同纹理方向扫描对含水率测量精度的影响
　　 采用X射线扫描法所得到干燥过程中木材平均含水率的测量值与用称重法得到的含水率测量值十分接近，两者之间相关的决定系数在0.99以上，绝对偏差在2％以内;沿着木材径向和纵向扫描时，平均含水率的测量精度略高于沿着弦向扫描时的含水率测量精度，但其偏差不大，在实际测量中可以忽略不计;在实际应用中，采用X射线扫描法测量木材内的含水率分布时，可以不考虑X射线所通过纹理方向的不同对测量精度的影响。
　　 2)X射线扫描法测定含水率分布的精度
　　 本试验条件下各个干燥阶段，X射线扫描法测得的厚度方向各层含水率测量值与用切片法得到的含水率测量值之间无显著差异(P＞0.05)，且两者之间相关的决定系数在0.90以上;在干燥过程中，木材内部的含水率呈现整体内高外低的含水率梯度，随着干燥过程的进行，木材内芯表层含水率差值呈现先增加后减小的趋势。由此可见，采用X射线扫描法测量干燥过程中木材含水率分布是切实可行的。
　　 3)干燥过程中温度对木材内含水率分布的影响
　　 在常规干燥过程中，木材内存在内高外低的含水率梯度场，当木材内平均含水率在30％以上时，这一现象较为明显，当木材内平均含水率在10％以下时，木材内水分分布较均匀;干燥初期(木材内平均含水率大于35％)，随着干燥介质温度的升高，表层含水率降低幅度逐渐增大;当干燥介质温度达85℃时，木材芯表层的含水率差值最大;整个干燥过程中，木材芯表层含水率差值呈现出先增加后减小的趋势。
　　 4)干燥过程中相对湿度对木材内含水率分布的影响
　　 当干燥介质湿度较低(20％、30％、40％)时，木材芯表层含水率差值呈现出先增加后减小的趋势，当干燥介质湿度较高(50％、60％)时，木材芯表层的含水率差值逐渐减小。
　　 5)干燥介质对于燥速率的影响
　　 温度恒定时(75℃)，每个干燥介质湿度下，纤维饱和点(FSP)以上各层干燥速率高于FSP以下各层的干燥速率，且芯层的干燥速率高于表层的干燥速率;随着干燥介质湿度的增加，FSP以上及FSP以下芯层和表层干燥速率均呈递减趋势。
　　 相对湿度恒定时(40％)，整个干燥过程中各层平均干燥速率呈现与含水率梯度类似的“内高外低”曲线分布;在每个干燥介质温度下，FSP以上各层干燥速率高于FSP以下各层的干燥速率，且芯层的干燥速率高于表层的干燥速率;随着干燥介质温度的升高，在FSP以上时，木材各层的干燥速率逐渐增大，在FSP以下时，木材各层的干燥速率变化不大。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 我国木材干燥技术现状

1．2．1 我国木材干燥技术现状

1．3 国际干燥技术的发展趋势

1．4 干燥应力应变测试方法的国内外研究现状

1．4．1 木材干燥应力的产生

1．4．2 木材干燥应力研究现状

1．4．3 木材干燥应力研究的发展方向

1．5 干燥过程中含水率及含水率分布的测定

1．5．1 常用的含水率测量方法

1．6 X射线扫描法测定含水率在国内外的研究进展

1．6．1 X射线扫描法测定含水率在我国的研究进展

1．6．2 X射线扫描法测定含水率在国外的研究进展

1．7 X射线扫描法

1．7．1 X射线扫描法的扫描原理

1．8 研究目的与主要内容

1．8．1 研究目的

1．8．2 研究主要内容

1．9 经费支持

2 沿不同纹理方向扫描对含水率测量精度的影响

2．1 试验材料与设备

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验仪器与设备

2．2 X射线扫描试验

2．3 干燥试验

2．4 结果与讨论

2．4．1 径向扫描与纵向扫描精度比较

2．4．2 弦向扫描与纵向扫描精度比较

2．5 小结

3 X射线扫描法测定含水率分布的精度

3．1 试验材料与设备

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验仪器与设备

3．2 X射线扫描试验

3．3 干燥试验

3．4 结果与讨论

3．5 小结

4 干燥过程中温度对木材内含水率分布的影响

4．1 试验材料与设备

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验仪器与设备

4．2 X射线扫描试验

4．3 干燥试验

4．4 结果与讨论

4．5 小结

5 干燥过程中相对湿度对木材内含水率分布的影响

5．1 试验材料与设备

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验仪器与设备

5．2 X射线扫描试验

5．3 干燥试验

5．4 结果与讨论

5．5 小结

6 干燥介质对干燥速率的影响

6．1 试验材料与设备

6．1．1 试验材料

6．1．2 试验仪器与设备

6．2 X射线扫描试验

6．3 干燥试验

6．3．1 相对湿度对干燥速率的影响

6．3．2 温度对干燥速率的影响

6．4 结果与讨论

6．4．1 相对湿度对干燥速率的影响

6．4．2 温度对干燥速率的影响

6．5 小结

7 总结论

参考文献

在读期间学术研究

致谢