張璧（bì）光（guāng）1  寧煒2  
 （1北京林業大學材料學院  100083；2清華（huá）同方人工環境有限公司熱泵技術研發部（bù）  100083 ）
    摘  要：本文著重從木材幹燥能（néng）耗的角度對常規蒸汽幹燥（zào）、除濕幹燥以及二者的聯合幹燥進行了實（shí）驗研究，實（shí）驗表明了除濕幹燥比較節能，但幹燥周期長，聯合幹燥雖然比除濕幹燥的能耗高，但比蒸汽幹燥節能約27%，幹（gàn）燥周期比除濕幹燥（zào）縮短了近（jìn）一半，與蒸汽幹燥時間基（jī）本相同，由此說明了聯合幹燥的（de）優越性。
    關鍵詞：蒸汽幹燥；除濕幹燥（zào）；聯合幹燥；木材；實驗研究
    Experimental study on energy consumption of conventional steam-Dehumidification combined drying wood
               ZHANG Bi-guang1   NING Wei2   ZHOU Yongdong3
(1 Beijing Forestry University Material Science and Technology Institute 100083；
2 Tsinghua Tongfang Artificial Environment Co. LTD. Heat Hump Technology Department 100083)
    Abstract：It studies on conventional steam drying, heat pump (dehumidification) drying and steam- heat pump combined drying, It indicates that heat pump (dehumidification) drying consumes the least, but its drying period is the longest, and that combined drying consumes more than the dehumidification drying, but less than the steam drying by 27.3 percent, and comparing with the dehumidification drying’s period, its period decreases by half, this shows the superiority of combined drying.
    Keywords: Steam drying  dehumidification drying  Combined drying  Wood  Test of energy consume

1.引言
    木材幹燥是木（mù）材加工企（qǐ）業能耗很大（dà）的工序。傳統的幹燥（zào）方法是用蒸汽為熱源的（de）蒸汽幹燥，由於幹燥室換氣熱損失大，能量的利用率低，在^僅30%左右[1]。除濕幹燥幾乎沒有排氣熱損失，是一（yī）種節能的幹燥技術，與蒸汽幹燥相比其（qí）節（jiē）能率（lǜ）在40%左右[2]，但常規（guī）製冷工質供風溫度低、幹燥（zào）周期長、生產效率低。而聯合幹燥很大（dà）程度上能實現節能和提高生產率（lǜ）的統一，同時，聯合幹燥又符合國際幹燥技術的創新發展趨勢。
    本文著重從木材幹燥節能的角度，對常規蒸汽幹燥、除濕（shī）幹燥及二者聯合幹燥進行了對比實驗，實驗裝置原理見圖1。
                      
2  實（shí）驗（yàn）材（cái）料（liào）與方法
2.1 實驗材料與（yǔ）設備
    試材為馬尾鬆，材積2m3，木材基本（běn）密度 0.431t/m3 ，材（cái）厚 30mm，木材初含水率50％；幹燥試驗在北京林業大學幹燥試驗室進行，除濕機GGS-2/1，壓縮機（jī）額定功率（lǜ）為N＝1.1kW，製冷量為（wéi）Q0＝4.5kW，除濕（shī）風機的功（gōng）率Nc=0.285kW，風機的（de）風量Va＝2×103 m3/h，輔助加熱器的功率Nd=6kw，製冷工質 R22。蒸汽幹燥係統試驗室用熱油係統來代替，熱油係統是RY–72電（diàn）加熱油（yóu）爐（lú）供應，油泵為YG40-125（Ⅰ）型，其額定功率為1.5kW，循（xún）環泵額定功率為2.2kW，電加熱管為12kw/380V共6個；幹燥室為（wéi）金屬殼體（tǐ），風機布置為頂風式，功率Ns=1.1kW，共2台。
2.2實驗方法與測試項目
    ⑴ 幹燥室平均（jun1）溫度Tm  幹燥室內空氣的溫度用SWB型數值溫度計（jì）測量，平均每兩小時記錄一次。然後取（qǔ）每個幹燥工藝階段記錄的幹燥室溫度的平均值作該（gāi）階段幹燥室的Tm值。
    ⑵ 幹燥室內空氣的相對濕（shī）度φ，用SWSM-2型濕度儀測定（dìng）。
    ⑶ 木材含水率W  木（mù）材含水率采用（yòng）ST-85型數值式木材測試儀，布置在（zài）材（cái）堆不同的位置（zhì），取每個幹燥工藝段幹燥結束（shù）時四（sì）個含水率測點的平均值，並且用稱重法求得的檢驗板含水率作適當的修正。
    ⑷總除濕量M0  即（jí）是幹燥室內濕空氣通過除（chú）濕機（jī）降溫排出的所有水分（fèn）量。它（tā）由水桶或別的容器收集定時稱重，並統（tǒng）計每個幹燥段的（de）總除濕量。
    ⑸ 除（chú）濕幹燥（zào）能耗測試（shì）  除濕幹燥的（de）能（néng）耗用功率表測試。
    ⑹ 蒸發、冷凝壓力和蒸發、冷凝溫度  除濕機工作過程中，用高、低壓表每半個小時（shí）讀一次數，取每個除濕（shī）段的平均值。
    ⑺ 蒸（zhēng）發器前後的溫度和冷凝器前後（hòu）的溫度  除（chú）濕機工作時，利用溫度傳感器每半個小時記一次數，取每個（gè）除濕段的平均值。
    (8)幹燥室排氣量、排氣（qì）時間及排氣溫度。
3除濕幹（gàn）燥試驗及能耗分析
3.1除濕能耗與回收能量分析[3~5]
    馬尾鬆幹燥過程中除濕能（néng）耗與回收能量隨（suí）木材含水率階段變化關係（xì）如圖2。除濕機回收的能耗包（bāo）括：①濕空氣中水蒸汽流經蒸發（fā）器時冷凝為（wéi）水而放出（chū）的汽化潛熱；②冷凝水降溫放出的熱量；③流經蒸發器的空氣放出的熱量。由圖2可以看出幹燥初期除濕能耗與回收的（de）能量相比，除濕能耗很少，到了含水率階段26%～23％時除濕能耗與回收的能量接近，進一步過次縱軸線，可以看（kàn）出當含（hán）水率為23％時除（chú）濕消耗的能量與回收能量相等，木材含水率在（zài）23％以下，除濕消耗的能量就大於其回收的能量，說明在含水率23％以下除濕不合算。
                      

3.2除濕幹燥總能耗分析[2\6\7]
    馬尾鬆除濕幹燥周期為12.83天，幹燥過程中單位總能耗隨木（mù）材含水率的變化關係（xì）如表1。從表中數據可看出，除（chú）濕幹燥過程中，木材從含水率50%幹燥到（dào）23%，每m3木材約消耗188.9kW.h的電能。平均每降低1%的（de）含水率消耗6.99kW.h的電能。進一步從含水率23%幹燥到終含水率12%，需要再（zài）消耗200.3kW.h的電能。平均（jun1）每降低（dī）1%的含水率消耗18.20kW.h的電能，為幹燥前期的2.6倍。
    以上數據也說明除濕幹燥在後期是不經濟的。從而影響了它的推廣應用。因此除（chú）濕幹燥用作預幹或與（yǔ）其他能源聯合（hé）幹燥更合適。
                      
4.蒸汽幹燥試驗及能耗分析（xī）[5,6,8]
    馬尾鬆（sōng）蒸汽幹燥周期為（wéi）7.04天，幹燥過程（chéng）中每個放出的熱幹燥工藝階段（duàn）能耗與排（pái）氣熱（rè）損的失如表2。
    從表2可知，蒸汽幹燥每個階段排氣熱損失都是非常嚴重的，每個（gè）階段排氣熱損（sǔn）失的總（zǒng）和為546.69kW.h，幹燥過程總的（de）能耗為1205.7kW.h，可以算出排氣熱損失占幹燥過程中總供給能量（liàng）的（de）546.69/1205.7=45.3％。可見蒸汽（qì）幹燥排氣熱損失很大，造成能量（liàng）的（de）極大浪費。
             
5.蒸汽（qì）-除濕聯合幹燥試驗及能耗分析[2、6、8]
    馬尾鬆（sōng）聯合幹燥周期為（wéi）6.80天（tiān），幹燥過程中的試驗記錄（lù）及整理數據如表3：從表中可（kě）以看（kàn）出聯合（hé）幹燥的總能耗為946.78kW.h，幹燥過程中回收（shōu）的總能量（liàng）為（wéi）136.49kW.h，占整個幹（gàn）燥過程中總（zǒng）供給能量的136.49/946.78=14.4%，整個過程中排氣熱損失為17.69kW.h，占幹燥過（guò）程中總能耗的1.9％。
    由此可以看出雖然聯合幹燥（zào）過程中有排（pái）氣熱損失，但占整個過程中總供（gòng）能的比例很小，與蒸汽幹燥相比，聯合幹燥的排氣熱損失（shī）幾乎可以忽略不（bú）計，大量（liàng）節約了能量。並且聯合幹燥的周期比除濕幹燥的周期（qī）縮短了（le）近一半。由此可以看出聯合幹燥的優點。
    國際幹燥谘詢委員會（huì）主席，國際幹燥界權威性雜誌“Drying Technology”主編、加（jiā）拿大的A.S Mujumdar教授在談到幹燥技術的創新時曾指出：創新幹燥設備已由單一的幹燥參數（視為穩定）的（de）粗放型，逐漸過度到由多種（zhǒng）幹燥設備、不同幹（gàn）燥參數（非穩定）下、多級組合而（ér）成的智（zhì）能型、^型幹燥。[11]
    蒸汽-除濕聯合幹燥符合（hé）國際幹燥技術的創新發展趨勢。因此，今後聯合幹燥必將有更大的發（fā）展。
6．結束語
    熱泵（除濕）幹（gàn）燥是一種節能的幹燥技術，但是由於用R22作工（gōng）質幹燥室溫度低，延長了（le）幹（gàn）燥時間，降低了生產率，如（rú）果改用（yòng）高溫製冷工質可明顯縮短幹燥時間。而常規蒸汽幹燥雖具有技術成熟、幹燥周期短、適應性強等諸多優點，但能量的利用率低。聯合幹燥能避（bì）其缺點，而（ér）揚其優點，因此聯合幹燥是今後幹燥（zào）技術發（fā）展的趨勢。
    從（cóng）上麵三（sān）種幹燥方式的能耗分析中可（kě）以看出，除濕幹（gàn）燥的（de）能耗少，但其周期長；蒸汽-除（chú）濕聯合幹燥的能耗比除濕能（néng）耗高18％，但比蒸汽幹燥節（jiē）能27.3%，且幹燥周期比除濕幹燥縮短了近（jìn）一半，與蒸汽幹燥基本相同，由此從試驗方麵說明了聯合幹燥的優越（yuè）性。

參考文獻
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