Teori om fordampning af fri fugtighed i træ og forskning i tørring af træ med kulfiberopvarmningsrør

I henhold til den måde, vand kombineres med materialer på, opdeler tørringsvidenskaben materialer i tre kategorier. Den første kategori er kapillærporøse legemer, hvor dimensionsændringerne er minimale eller ikke-eksisterende, når fugtigheden ændres, som f.eks. koks, trækul, jord og grus. Den anden kategori er kolloider, hvor både størrelse og volumen ændrer sig med fugtindholdet, som f.eks. gelatine. Den tredje kategori er kapillærporøse kolloider, som er mere almindelige og udviser egenskaber fra begge de foregående kategorier. Mange af de ting, vi møder hver dag, f.eks. træ, læder, korn, mad og lægeurter, hører til denne kategori.

Når man tørrer Rignan-træ, er det tilbøjeligt til at rynke. I slutningen af 1950'erne troede forskerne, at det skyldtes tørrestress, hvor overfladekrympningen var større end den indre krympning i de indledende faser af tørringen, hvilket resulterede i stress inde i træet og dermed rynker i det endelige produkt. Yderligere forskning viste dog, at rynker ikke skyldes makroskopisk tørrestress, men snarere mikroskopisk kapillærspænding. Rynker opstår, når kapillærspændingen overstiger den tværgående trykstyrke. For eksempel er grænsen for trykstyrke for en bestemt træsort i grøn tilstand (våd tilstand) 3,59 MPa. Rynker kan opstå, hvis poreradiusen er mindre end 0,04 μm. Derfor er det vigtigt at forstå den pludselige forekomst af kapillærspænding i træ på grund af uddrivning af stort kapillært vand under tørring.

Modellen for fordampning af fri fugt i træ er ret kedelig, så jeg vil ikke gå i dybden med den her. Lad os i stedet diskutere mekanismen for rynker under træets tørring. Under uddrivningen af fri fugt fra træets indre er det nødvendigt at bruge lave temperaturer i de indledende faser af tørringen. Det forklarer, hvorfor vi generelt lader træ lufttørre naturligt til en vis grad, før vi placerer det i tørreovne. Vådt træ bør ikke placeres direkte i tørreovne, da det kan føre til revnedannelse og deformation med tab til følge. Årsagen til revnedannelse og deformation er, at dræning fra store kapillærer sker hurtigere ved høje temperaturer, hvilket fører til pludselig kapillærspænding inde i træfibrene, der overstiger den tværgående trykstyrke, hvilket resulterer i synlig deformation og revnedannelse af træet.

Ifølge teorien om, at kapillærspænding forårsager rynker i træ, kan udskiftning af vand i træ med væsker med lavere overfladespænding så reducere træets rynker under tørring? Forskere forsøgte at erstatte vand i træ med methanol og ethanol, som har lavere overfladespænding, og observerede en betydelig forbedring af rynkefænomenet under tørring. Denne tilgang er dog økonomisk upraktisk for den daglige produktion. Ikke desto mindre bekræfter dette forskningsresultat, at træets rynker faktisk er forårsaget af kapillærspænding inde i træet, hvilket giver et teoretisk grundlag for efterfølgende forskningsindsats.

Eksperimentel verifikation afslører følgende mønster for fugtvandring i træ:

1. Frit vand på træets overflade og vand inde i cellerne fordamper helt.
2. Frit vand i de indre celler vandrer mod overfladen langs kapillærerne.
3. Vedhæftet vand på overfladen, dvs. vand i porerne, fordamper også, hvilket reducerer overfladefugtigheden til under fiberens mætningspunkt.
4. Fugten i træet er højere i de indre lag end på overfladen, hvilket skaber en gradient i fugtindholdet fra inderst til yderst.
5. På grund af fugtgradienten vandrer fugten i træet fra områder med højere til lavere fugtindhold.

GlobalQT er dedikeret til at fremstille elektriske varmerør af kulfiber og udføre forskning. For flere detaljer, besøg venligst vores internet side eller kontakt os via e-mail på contact@globalquartztube.com.