Teori för avdunstning av fri fukt i trä och forskning om torkning av trä med elektriska värmerör av kolfiber

Enligt det sätt på vilket vatten kombineras med material delar torkningsvetenskapen in material i tre kategorier. Den första kategorin är kapillärporösa kroppar, där dimensionsförändringarna är minimala eller obefintliga när fukten förändras, t.ex. koks, träkol, jord och grus. Den andra kategorin är kolloider, där både storlek och volym förändras med fuktinnehållet, t.ex. gelatin. Den tredje kategorin är kapillärporösa kolloider, som är vanligare och uppvisar egenskaper från båda de tidigare kategorierna. Många föremål som vi möter dagligen, t.ex. trä, läder, spannmål, mat och medicinalväxter, tillhör denna kategori.

Vid torkning av Rignan-trä är det benäget att skrynkla sig. I slutet av 1950-talet trodde forskarna att detta berodde på torkspänning, där ytkrympningen var större än den inre krympningen i början av torkningen, vilket resulterade i spänning inuti träet som orsakade rynkor i slutprodukten. Ytterligare forskning har dock visat att rynkorna inte beror på makroskopisk torkspänning utan snarare på mikroskopisk kapillärspänning. Rynkning uppstår när kapillärspänningen överskrider den tvärgående tryckhållfastheten. Exempelvis är tryckhållfasthetsgränsen för en viss träart i grönt tillstånd (vått tillstånd) 3,59 MPa. Rynkning kan uppstå om porradien är mindre än 0,04 μm. Därför är det av största vikt att förstå den plötsliga uppkomsten av kapillärspänning i trä på grund av att stora mängder kapillärvatten tränger ut under torkningen.

Modellen för avdunstning av fri fukt i trä är ganska tråkig, så jag kommer inte att fördjupa mig i den här. Låt oss istället diskutera mekanismen för rynkor under torkning av trä. Under utdrivningen av fri fukt från träets insida är det nödvändigt att använda låga temperaturer i de inledande torkningsfaserna. Detta förklarar varför vi i allmänhet låter träet lufttorka naturligt i viss utsträckning innan vi placerar det i torkugnarna. Vått trä bör inte placeras direkt i torkugnarna eftersom det kan leda till sprickbildning och deformation, vilket i sin tur kan leda till förluster. Orsaken till sprickbildning och deformation är att dränering från stora kapillärer sker snabbare vid höga temperaturer, vilket leder till plötslig kapillärspänning inuti träfibrerna som överstiger den tvärgående kompressionsstyrkan, vilket resulterar i synlig deformation och sprickbildning i träet.

Enligt teorin att kapillärspänning orsakar rynkor i trä, kan man genom att ersätta vatten i trä med vätskor som har lägre ytspänning minska träets rynkor under torkning? Forskare har försökt ersätta vatten i trä med metanol och etanol, som har lägre ytspänning, och observerat en signifikant förbättring av rynkfenomenet under torkningen. Detta tillvägagångssätt är dock ekonomiskt opraktiskt för daglig produktion. Detta forskningsresultat bekräftar dock att träets rynkor verkligen orsakas av kapillärspänningen inuti träet, vilket ger en teoretisk grund för efterföljande forskningsinsatser.

Experimentell verifiering avslöjar följande mönster för fuktvandring inuti trä:

1. Fritt vatten på träytan och vatten inne i cellerna avdunstar helt.
2. Fritt vatten i de inre cellerna vandrar mot ytan längs kapillärerna.
3. Vatten som fastnar på ytan, dvs. vatten i porerna, avdunstar också, vilket minskar ytfuktigheten under fiberns mättnadspunkt.
4. Fukthalten i trä är högre i de inre lagren än på ytan, vilket skapar en gradient av fukthalt från insidan till utsidan.
5. På grund av fukthaltsgradienten vandrar fukten i träet från områden med högre fukthalt till områden med lägre fukthalt.

GlobalQT ägnar sig åt att tillverka elektriska värmerör av kolfiber och bedriva forskning. För mer information, vänligen besök vår hemsida eller kontakta oss via e-post på contact@globalquartztube.com.