1　緒論

1.1　木材干燥的含義

工業生產中，干燥系指排出某些原料或用這些原料加工的成品中的一部分或大部分水分的工藝過程。這一定義也適用于木材干燥。木材在加工和使用前必須加以干燥。濕木材加工成的木制品必將產生種種嚴重缺陷。通過化學干燥、機械脫水和熱力作用等可將木材內部水分脫除，其中木材熱力干燥最為普遍，本書主要針對熱力干燥進行介紹。

熱力干燥系通過分子振動以破壞液體與物體間的化學和靜電結合，進而使物體干燥。在進行熱力干燥時，必須使被干物的分子結構不發生變化，不影響被干物質原來的性質。熱量可通過導熱，即木材通過熱導體（如金屬）和熱源接觸，如輻射（如微波、紅外線等方式）以及通過濕空氣將熱量傳遞給木材的對流換熱過程。木材內部水分以蒸發或沸騰的汽化方式排出。蒸發發生在空氣中的水蒸氣分壓低于該溫度下的飽和蒸氣壓的時候，一般濕空氣中的水蒸氣均為不飽和蒸汽，所以蒸發在任何溫度下均可發生。濕原木及由它鋸制成的鋸材（成材），含有大量的水分，通常都會從表面向周圍空氣中蒸發水分，隨時都在干燥之中。當木材在常壓下被加熱到100℃以上時，就會產生沸騰汽化現象。木材干燥主要指按照一定的基準有組織有控制的人工干燥過程，也包括受氣候條件制約的大氣干燥。

1.2　木材干燥的目的及意義

由于濕材的含水率較高、密度大、機械強度低，物理、力學性能較差，易腐朽等，不宜直接作為民用和工業用材，所以一般民用和工業用材必須經過干燥處理。木材干燥的意義概括起來主要有以下四個方面。

（1）提高木制品的尺寸穩定性，防止木材的變形和開裂。當木材含水率在纖維飽和點（約為30％左右）以下時，木材的尺寸會隨環境濕度的變化而發生干縮或濕脹。當木材干縮時木質門、窗有縫隙。當木材發生濕脹時，可能發生木地板翹起和門窗關不上的現象。將木材含水率干燥到與環境相適應的程度，就能在一定程度上防止木材干縮和濕脹，從而防止木材的變形和開裂。如我國干旱的西北地區，木材的平衡含水率為10％左右，木材需相應干燥到7％～9％的含水率。東南沿海地區，氣候潮濕，木材干燥的終含水率應為12％～13％。東北地區使用，以及出口到北美洲的木制品，因考慮到室內采暖條件的要求，應干燥到6％～8％的終含水率。

（2）減少降等損失，預防木材腐朽變質和蟲害。原木制作后若未及時干燥或干燥工藝不當，都可能使鋸材發生開裂、變形、變色等缺陷，使木材降等。同時，當木材含水率在20％～100％之間，容易產生霉菌，導致腐朽和蟲蛀。將木材干燥到含水率在20％以下或貯于水中可免除這些病蟲害。如馬尾松在我國南方分布較廣，木材密度和強度中等，宜作建筑、車輛、家具等用材，但該木材易腐朽、變色和蟲蛀，但若干燥到20％以下的含水率，就可以有效地保持木材的固有的品質。

（3）提高木材的力學強度，改善木材的物理性能。當木材含水率降低到纖維飽和點以下時，木材的力學強度將隨含水率的降低而增加。例如當松木由含水率30％降低到18％時，其靜曲強度將從50MPa增至110MPa。此外，含水率適度降低，可改善木材的物理性能，提高膠合質量，充分顯現木材的花紋、光澤和絕緣性能等。

（4）減輕重量，提高運輸能力。新制的鋸材經干燥后其質量可減少30％～50％或更多。因此，若能在林區或木材進口的口岸附近將原木集中制材，集中將鋸材干燥到運輸含水率（約20％），然后運輸到用戶所在的地區再干到所需的終含水率，既可減少運費，又可以減少木材開裂、變形等降等損失。

總之，木材干燥是合理利用木材、節約木材的重要技術措施，木材干燥是木材加工中一項十分重要的工序，木材干燥涉及的行業很多，包括家具、室內裝飾、建筑門窗、車輛、造船、紡織、樂器、軍工、機械制造、文體用品、玩具等，幾乎所有使用木材的部門都要進行木材干燥。同時木材干燥又是提高木材利用率，節約森林資源的重要途徑。木材干燥的總目標是在保障干燥質量的前提下，盡量加快干燥速度，減少能耗和成本。此外，還應考慮盡量減少干燥排放物對環境的影響。

1.3　木材干燥的方法

木材的干燥方法可分為大氣（天然）干燥與人工干燥兩大類，人工干燥又可分為常規室干、除濕干燥、太陽能干燥、真空干燥、微波干燥、紅外線干燥、高溫干燥、高頻干燥、低溫干燥和化學干燥。

1.3.1　大氣干燥

大氣干燥簡稱為氣干，是自然干燥的主要形式，很多木材在進入人工干燥之前，在堆放過程中都會經歷大氣干燥。它利用自然界中大氣的熱力蒸發木材的水分，達到干燥的目的。為了防止板的開裂及彎曲，必須加以遮蓋以避免日光的直接照射和雨水淋濕，材堆內的空氣循環應盡可能良好以加快干燥速度及使干燥均勻。大氣干燥是由地區和季節的氣候條件所支配的。干燥時間不能控制和調節，即使干燥時間很長，也不能達到氣干含水率以下。氣干干燥時間長，但是，其優點是幾乎不需要什么設備費用，能較快地達到纖維飽和點附近的含水率等。因此，木材在人工干燥之前先采用大氣干燥法經濟效果更好，也可節能。本小節將討論木材大氣干燥的現狀、要遵循的規則及優缺點。首先介紹原木的大氣干燥，然后介紹板材的大氣干燥。

1.3.1.1　原木的大氣干燥

原木干燥，是指帶皮的原木段、原木、樹枝段或帶枝葉的整根新鮮伐倒木的干燥。樹木一倒，干燥過程即開始。氣候越干燥，枝葉越多，樹皮剝去越多，木材就越易干燥。就地干燥新鮮伐倒樹木能使木材很快達到纖維飽和點，能大大減小木材腐朽的危險。

影響原木氣干速率的因素很多，主要有以下兩方面。

（1）樹葉對原木大氣干燥有積極的影響，將山毛櫸樹伐倒，其中一株保留樹枝、樹葉、樹干下端及部分樹根，另一株在伐倒后立即截去樹冠、樹干下端及部分根部。四個星期以后，前者的干燥速度要快很多。尤其是樹干的外層及樹干下端近根部分干燥特別快。這個主要是由于樹葉的蒸發面積大（如表1-1所示），加速了干燥過程。因此，在不影響伐區作業的情況下，在樹木伐倒后15～20d后打枝有利于木材干燥。

（2）剝皮有利于原木的氣干過程，樹皮有減緩木材中水分蒸發速度的作用，剝皮的松樹在伐倒兩個月以后，其含水率即降低一半，如果保留樹皮，要達到同樣含水率，則需一年。

1.3.1.2　板材的大氣干燥

為使木材得到干燥，必須使它和周圍空氣進行水分交換。因此，木材鋸解后，應堆積在通風的地方，材垛堆積得好壞對木材干燥的影響很大。材堆由多層成材組成，中間放置若干隔條，放隔條的目的是促進成材之間空氣的流通。放在同一層的板材應該有一定的間距，以利于木材與空氣的水分交換及垂直通風。

氣干過程中，材垛應整齊地排列在氣干場上，材堆布置方向要根據主風方向來選擇確定。一般說，主風應垂直吹向材堆，最底層板材離地面至少0.5m，以防止低溫、潮濕的空氣聚集材堆下部。氣干場必須整潔，朽木及雜草等要清除干凈，以防止木材感染蟲害或菌害，有條件最好鋪上瀝青或沙子。

由于大氣干燥不能人工調節溫、濕度，所以堆積場地的要求、堆積方法和管理方法是否適當，極大地影響干燥速度與干燥的均勻度。在氣干材堆上每個材堆應掛牌，標明樹種、厚度、數量、堆積日期，以便定期翻堆，盡量使終含水率在木料中分布均勻，保持木材的品質，不同樹種、規格的鋸材應分類堆積。

在選擇板院場地時，應注意以下幾方面：

①板院地勢應平坦、干燥，具有2‰～5‰的排水坡度。板院四周應有排水系統，以利于排水。板院的通風要良好，附近不得有高地、林木或高大建筑物遮擋。

②板院應按鋸材的樹種、規格分為若干材堆組，每個材堆組內有4～10個小材堆。組與組之間用縱橫向通道隔開。縱向通道宜南北向，使材堆正面不受陽光直射，還應使縱向通道與主風方向平行，還應與材堆長度方向平行。材堆的具體排列及尺寸見圖1-1和圖1-2。

③板院場地樹木雜草要清除，場內坑洼處要用沙土或煤渣填平。場內排水不宜設明溝，應設暗溝。一旦發現材堆上有霉菌、干腐菌的侵害，應及時分開木材并進行消毒。

④板院應無火災危險，要遠離居民區，設置在鍋爐房的上風方，與鍋爐房和其他建筑物之間應保持一定的距離。板院要距離鍋爐房煙囪100m以上，距離食堂、職工宿舍應在50m以上，材堆的周圍應設消防水源和滅火工具庫。

材堆在板院內布置應遵守如下原則：易青變、易發霉的針葉樹鋸材的薄板放在板院迎風方向外側周邊；中板放在背主風的一側。易開裂的硬闊葉樹鋸材的厚板放在板院的中央；有青變或腐朽的等外鋸材放在板院的一隅。

（1）堆基　為了使成材的堆底留出能保證空氣在材堆內部和周圍流動所必需的自由空間，并使土壤均勻地承受材堆重量，使材堆保持平衡，應把材堆放在特殊結構的基礎上，這個基礎通常稱為堆基。堆基需要有一定的高度，一般應比地面高出0.4～0.75m，以保證通風良好，在易遭水淹的板院，堆基的高度還應超過汛期的最高水位。一般地說，黃河流域及以北地區，堆基高度可采用40～60cm，長江以南地區可采用50～75cm。

堆基可用鋼筋混凝土、磚、石、木料制備，其形狀及尺寸見圖1-3。圖1-4的材堆就是用木料制備的堆基。木料堆基應當涂刷酚油或瀝青，以防止腐朽。在堆基的上面放置堆底桁條。桁條與桁條之間的距離，薄材料大約1.3～1.6m，厚材料大約1.6～2.1m。桁條沿縱向最好有一點點的傾斜度，下雨時便于雨水流出。

（2）材堆的尺寸　材堆的尺寸依堆積法而異。各層板材之間用隔條隔開的材堆，寬度不應大于4～4.5m，以保證干燥速度均勻一致。不用隔條而用板材一層一層地互相垂直堆成方整材堆時，材堆尺寸依板材的最大長度而異。

材堆寬度隨環境條件和樹種而變化，闊葉材為0.9～1.8m；過寬則影響材堆下層木材內部的干燥程度；有的特寬材堆中央留出A字形通風道（如圖1-5所示）。采用堆垛機裝卸時，寬度可根據裝運能力決定。一般標準寬度為1.3m。若氣干后再經人工干燥，其寬度則與干燥室的尺寸相匹配。材堆高度由基礎強度和堆積方法決定，一般手工堆積時，高度為2.7～4.8m；機械堆積的高度可達6～9m，堆置小坯件時可達2～3m。

（3）堆積密度　材堆的堆積密度依氣候條件、板院位置和材料性質而異。空氣濕度大、通風條件又差時，堆積要稀疏；難干板材，應該堆積得較密一些。

板材間隙，主要決定于含水率、規格、樹種和季節。通常兩塊板材之間的距離，為板材寬度的20％～50％，最大不超過100％。

材堆內的氣流含有水分后，隨自重增大而往下，與上升的熱空氣形成對流。如板材之間的間隙較大，則上下通風良好，干燥加快；但間隙過大，則材堆容積利用率降低。一般采用的間隙見表1-2。材堆寬度方向的間隙還盡量要求形成垂直氣道，氣道的寬度以材堆寬度的20％為宜。秋季和冬季堆積時，要留出比春季和夏季較大的間隙。板材含水率較高時，間隙應寬些；當考慮樹種不同時，針葉樹板材應比闊葉樹板材的間隙寬些。

（4）隔條　合理地使用隔條，不但可以保證材堆的穩定性和干燥質量，而且可形成適宜的水平氣道，利于氣流循環和加快干燥速度。隔條厚，因而空隙大，有利于成材氣干。一般是板材厚度越薄或含水率大的板材，隔條應厚些；材堆下部的隔條要比上部的隔條厚些。

隔條的橫向間距，要與板材厚度相適應。隔條間距越大，通風越良好，但間隔過大，又容易造成板材的翹曲變形。另外，在堆垛時，材堆前端面的隔條與板材端頭齊平，以減慢端部的干燥速度，防止端裂。材堆后面的隔條，不允許有板材端頭伸出、下垂現象，以免發生翹曲和開裂。各層隔條應上下垂直對正，不應有交錯、傾斜現象。一般材堆下端干燥較慢，可以加雙層隔條，以利于通風。隔條的尺寸與間距見表1-3。

（5）配置通風口　材堆的通風口包括板材之間的間隙、隔條的間隙、垂直通風口和水平通風口。

通風口的大小與成材干燥有著密切的關系。通風口過小，往往會造成木材的變色、發霉和腐蝕；通風口過大，雖然對干燥有利，但卻減少了堆積量。

垂直通風口，是沿著材堆高度上留出的垂直氣流通道。它有兩種形式，一種是上下寬度一致，另一種是上窄下寬。垂直通風口依材堆寬度、高度和板材間隙而異。一般情況下，上下寬度一致的垂直通風口，其寬度為板材間隙的3倍；上窄下寬的垂直通風口，上部寬20cm，下部寬50cm。垂直通風口的高度可以為材堆高，也可以為材堆高度的2/3。為了加速材堆底部板材的干燥速度，可設置2個或3個垂直通風口。

水平通風口，是沿著材堆寬度上設置的水平氣道，主要是為了增加材堆的橫向通風。一般是自第一層起，每隔一米設一個高度為10～15cm的水平通風口。水平通風口可用隔條或板材疊放而成。

（6）材堆頂蓋　材堆上面要加頂蓋。頂蓋要有一定的傾斜度，大約為12％，以防止材堆內木材遭受雨水的侵淋。頂蓋下端向前伸出材堆約0.75m，兩側和后面各伸出0.5m。頂蓋必須牢固地縛在材堆上。

（7）堆積方法　板院內木料的堆積方式較多，一般采用水平堆積，稱平堆法，見圖1-6。如將木板互相垂直搭靠成交叉形為叉形堆法，見圖1-6（a）；互相水平搭靠成三角形為三角形堆法，見圖1-6（b）。通常平堆時至少需兩人操作，而叉形、三角形堆法只要一人就可堆積。生產上常用的為平堆、斜堆方式，與其他堆積法比較，干燥較均勻，但易發生開裂和變形。

對特殊規格的木材，應分別選用效果較好的堆積法。如圖1-6（c）為枕木的堆積法，其通風排水均較好。圖1-6（d）為家具、建筑用的短規格木板的堆積。圖1-6（e）為鍬、鏟柄等短小毛坯料所宜采用的井字形堆積法。

實際生產中，堆積法以平堆法應用最普遍。為了防止硬闊葉樹板材的開裂，堆積時須將正板面向下；半徑向鋸切的長板材放在材堆的兩側，弦切板及短的板材放在材堆的中間；厚度大于6cm的濕板材，當含水率下降到35％之后，最好翻堆一次，將上下部、側中部對換一下。厚度在4cm以上的板材其端部可涂瀝青、涂料等。

大氣干燥的頭一個月內，不論任何季節，干燥速度都較快，但在后幾個月中則受季節影響較大。闊葉樹材堆積后，不要立即在高溫低濕的氣候條件下進入干燥；針葉樹材則不要立即在高溫高濕的氣候條件下進入干燥。但實際生產情況不可能如此嚴格，只有按具體情況予以適當調整。故大氣干燥的快慢，首先取決于堆積地區的月平均平衡含水率。如美國威斯康星州，氣干板厚2.5cm的櫟木，分別在1月、5月、7月和10月堆積，剛開始干燥后約一個月內，干燥速度幾乎相近，但后期的干燥速度差別很大。該地區的氣候在4～9月較暖，平均平衡含水率為12.5％，干燥快；冬季氣溫多在零度以下，平均平衡含水率為14％～15％，干燥緩慢。

中國林業科學研究院木材工業研究所在北京對東北產的10種木材進行氣干周期的測定，厚度為2～4cm的板材，由初含水率60％干燥到終含水率15％，所需的天數如表1-4所示。從表1-4中可以看出，在北京地區，由于四、五月份是平衡含水率最低的季節（月平均值各為8.5％、9.8％），所以在初夏易于干燥。難于氣干的樹種與易于氣干的樹種所需干燥周期的比值約為4:1；冬季氣干和夏季氣干所需干燥周期的比值約為2:1。

1.3.1.3　木材大氣干燥的缺陷及改良

（1）木材大氣干燥中可能出現的缺陷　木材大氣干燥的效果主要取決于氣干場的大氣條件。只能盡可能合理利用，但不能改變這一氣候條件。如果氣候過于潮濕，會產生干燥缺陷，例如：a.如材堆通風不好，在潮濕空氣中堆積時間過長，就有可能被腐木真菌侵蝕，引起木材腐朽；b.如果空氣太潮濕，隔條太寬或者根本沒有隔條，木材可能變色。相反，空氣過分干燥，也會發生下列缺陷：a.木材表面干燥過快，會出現表面裂紋，b.端裂，這是經常發生的干燥缺陷，為防止端裂，可在木材端頭涂刷防裂油或釘上防裂板條；c.材堆上部的板材變形，如瓦狀彎曲等；d.如風速太大，空氣過干，還會發生木材表面的硬化現象，這是木材干燥的嚴重缺陷之一，木材表面硬化以后，中心部位就很難干燥。為了避免這些問題，必須重視材垛的正確堆積。

（2）木材大氣干燥的改良

a.加設頂蓋。木材露天堆積，根本不能改善氣干條件，給材堆加上頂蓋，雖然遮了陽光，但改善了氣干材質量，減少了木材損失，并縮短了干燥時間。研究表明，冬季在沒有頂棚的情況下，木材基本得不到干燥，而在有頂棚的情況下，即使是雨雪天氣，木材也能進行氣干，其終含水率可達到20％。

b.改善通風條件。當木材表層含水率高于纖維飽和點時，風速對木材干燥的影響很大。木材大氣干燥時，應選擇好材堆的設置方向，以充分利用主風。在多風、干燥地區，為防止出現木材表面硬化等干燥缺陷，應適當減輕主風的影響。在有頂蓋的情況下，可在頂風方向加設通風口可調節的風屏。它由許多塊木板組成，形狀如同百葉窗。同時，在少風、潮濕地區，可在材堆一端設置大功率風機，通過風機保證木材表面所需的風速。試驗結果表明，此種措施僅在木材含水率降至40％以前適用。含水率低于40％之后不合算。

1.3.1.4　強制氣干

為了提高材堆內的氣流循環速度，可在材堆的旁邊設置風機，這種操作叫作強制氣干。強制氣干是大氣干燥法的發展。它和室干法的不同之處是在露天下或在稍有遮蔽的棚舍內進行，也不控制空氣的溫、濕度。它和普通氣干法的不同之處是利用通風機在材堆內造成強制氣流，以利于熱濕傳遞。和氣干法相比，周期較短，質量較好，但成本較高。根據風機在材堆中位置的不同，強制氣干的方式可以歸納為下列幾種（圖1-7）。

當強制氣干的氣流循環速度為4m/s時，其干燥時間比普通氣干約縮短1/2～2/3。在空氣相對濕度小于90％，溫度大于5℃時，空氣的強制循環是有效的。但強制氣干的成本比普通氣干約高1/3，相對較高。強制氣干法目前主要用以干燥各種箱板材、高級家具材、軟木或水運木材等，特別是應用于難干燥的闊葉材和易變色的軟闊葉材效果較好。

1.3.1.5　大氣預干

在保證鋸材干燥質量的前提下，將大氣干燥和其他干燥方法聯合使用，發揮大氣干燥成本低、操作簡單的優點，結合其他干燥方法干燥速度快的優勢，取長補短，能獲得令人滿意的經濟效果。生產上經常使用的兩段干燥就是聯合干燥的典型例子。所謂兩段干燥，是指第一階段在制材廠將鋸材用氣干至含水率20％；第二階段由使用單位用其他干燥方法干燥至所需要的最終含水率。

聯合干燥雖然增加了熱量、電能消耗和裝卸工作量，但在制材廠進行集中的大量干燥可以使干燥成本大為降低，也可以節約大量運輸費用。同時可以看到，在第二階段干燥時，由于縮短了干燥時間，降低了風速，節約了相當數量的電能。近年來有的工廠采用氣干-室干聯合干燥法對節約能耗和提高干燥室生產率都有明顯效果，而且對提高干材終含水率的均勻度、減少皺縮、開裂、變形等也有一定效果。中國林業科學研究院木材工業研究所對毛白楊、水曲柳等11種木材進行了大量應用試驗，使用聯合干燥法可使室干周期顯著縮短，一般平均可縮短40％～50％左右，這樣可使干燥室的生產率提高30％～40％。另外，將初含水率為80％水曲柳材料，利用氣干法預干至30％后入室干燥時，總能耗可減少50％。

聯合干燥是降低能耗和干燥成本的有效方法。它兼有常規室干的效果、除濕干燥的簡便，以及太陽能干燥的節能等多方面長處。聯合干燥成功地解決了下述問題：常規室干能耗高；除濕干燥周期長，很難達到終含水率為10％以下，60mm以上的厚板芯部很難干透；太陽能干燥受氣象條件的制約，蓄熱設備昂貴，可靠性差等技術經濟問題。

1.3.1.6　木材大氣干燥的優點和局限性

（1）優點　除特別干燥、炎熱的夏季外，大氣干燥屬低溫慢速干燥。木材和空氣的水分交換速度較慢。在木材含水率降至纖維飽和點以下后，不會因水分蒸發過快和產生過大應力而使木材產生嚴重的干燥缺陷；由于大氣干燥速度較慢，中心部分和表層的含水率差別較小；在高溫、高濕條件下，有的木材會因某些物質的氧化而變色，大氣干燥時，可保持木材的原色；大氣干燥用的是太陽能和風能，這就降低了干燥成本。

（2）局限性　干燥速度慢，尤其是干燥較厚的硬質材更慢。這會增大企業的不流動資金，不利于企業的資金周轉；為了顯著提高干燥質量，需要可觀的費用，如整理氣干場、加設頂蓋等；占地面積較大；木材易遭蟲、菌侵蝕；木材只能干到含水率13％～17％，因此不能直接用于制作家具、地板及室內細木工構件，影響商品材的銷售，還需進行人工干燥。

1.3.2　常規室干

常規木材干燥是指以濕空氣作干燥介質，以蒸汽、熱水、爐氣或熱油為熱媒，間接加熱濕空氣，濕空氣以對流換熱方式為主加熱木材，干燥介質溫度在100℃以下的干燥方法。

常規干燥過程中通過人為控制濕空氣的溫度和濕度，濕空氣通過材堆，將熱量傳遞給木材，同時將木材干燥處理的水分帶走。常規干燥中又以蒸汽為熱媒的干燥室居多數，一般簡稱蒸汽干燥。以爐氣為熱媒的常規干燥，在我國南方非采暖地區的中小型木材廠中占有相當的比例，由于它能處理廠內的木廢料，又能降低干燥成本，故受到一些干燥量不太大的工廠的歡迎。土法建造的簡易干燥室，在我國及一些不發達國家中，環境要求不高的地區仍較盛行。以熱水為熱媒的常規干燥，由于熱水鍋爐的價格比蒸汽鍋爐低得多，故在一些不需要高溫干燥，且干燥量不大的工廠應用量有上升的趨勢。以熱油為熱媒的常規干燥，目前在國內外的應用相對較少。

與大氣干燥法相比，常規室干具有以下優點：可根據被干燥木材的樹種、厚度等調節成適宜的干燥條件，在短時間內進行合理的干燥；不需要很多庫存料，加快了資金周轉，市場適應性好；干燥周期較短，干燥質量好，干燥條件可靈活調節，便于實現裝卸、搬運和機械化；干燥介質參數調節自動化，木材可干燥到任何終含水率。其缺點是設備和工藝較氣干復雜，投資較大，干燥成本較高。

現在采用的先經過大氣干燥，然后再進行人工干燥的辦法，無論從經濟觀點還是從干燥質量來講都是比較好的。對于難以干燥的硬質闊葉樹和貴重木材，目前多采用這種辦法。其具體工藝過程在后面的章節中詳細介紹。

1.3.3　除濕干燥

除濕干燥和常規干燥的原理基本相同，也是以濕空氣作干燥介質，濕空氣以對流換熱為主的方式加熱木材。與常規干燥的區別是，常規干燥是以換氣的方式降低干燥介質濕度，熱損失較大；除濕干燥就是不把吸收了從木材表面蒸發的水分的濕空氣排向室外，而是迫使它通過冷卻器，先經冷卻使部分水蒸氣冷凝成水而排出，空氣變干，再經加熱而后流入材堆，干燥木材。即濕空氣是在封閉系統內“冷凝—加熱—干燥”往復循環。它依靠空調制冷和供熱的原理，使空氣冷凝脫水后被加熱為熱空氣，再送回干燥室繼續干燥木材。濕空氣脫濕時放出的熱量依靠制冷工質回收，又用于加熱脫濕后的空氣。

除濕干燥的優點是能夠回收水蒸氣的潛熱，能量消耗顯著低于常規室干，特別是在干燥過程的前期，干燥質量好，木材降等少，容易操作且不污染環境。缺點是干燥溫度受到制冷劑的限制，一般較低，干燥緩慢，周期較長，特別是當含水率低于20％時，由于采用電能，能源成本較高，一般無蒸汽發生器，難以進行調濕處理。

除濕干燥過程中，空氣通過干燥室內的材堆時，吸收從木材表面蒸發的水分。濕空氣先通過冷源，即蒸發器。在蒸發器內，濕空氣中的水分被冷凝成液態水，然后，脫濕的空氣再流過熱源，即冷凝機，得到加熱（圖1-8）。在空氣的溫度和相對濕度一定的情況下，除濕器的脫濕效率是不變的，即它的脫濕能力是一個很精確的數值。

1.3.4　太陽能干燥

太陽能干燥（solardrying）利用太陽輻射的熱能加熱空氣，利用熱空氣在集熱器與材堆間循環來干燥木材。太陽能雖然是清潔的廉價能源，但它是受氣候影響大的間歇能源，因此干燥周期長，單位材積的投資較大，故太陽能的推廣受限。為縮短干燥周期，太陽能干燥通常與其他能源如蒸汽、爐氣及熱泵等聯合干燥，更多內容將在后面的章節進行介紹。

1.3.5　真空干燥

真空干燥（vacuum drying）是木材在低于大氣壓的條件下實施的干燥，其干燥介質可以是濕空氣或過熱蒸汽（superheated steam），但多數是過熱蒸汽。真空干燥時，木材內外的水蒸氣壓差增大，加快了木材內水分遷移速度；同時由于真空狀態下水的沸點低，可在較低的溫度下達到較高的干燥速率，干燥質量好，特別適用于透氣性好或易皺縮以及厚度較大的硬闊葉材。

近十幾年來真空過熱蒸汽干燥在丹麥、德國、法國、加拿大、日本等國已有工業應用，效果良好。但真空干燥設備投資大、電耗高，同時真空干燥容量一般比較小。目前我國真空干燥應用較少。

1.3.6　高頻與微波干燥

高頻電磁波一般是指波長為1000～7.5m，相應頻率介于0.3～40MHz間的電磁波；而微波是指波長介于1～1000mm之間，對應的頻率為3×105～3×102MHz的電磁波。在我國，常用微波加熱設備（含木材微波干燥設備）的工作頻率為915MHz和2450MHz。

由于微波（高頻）加熱具有一系列的優點，美國、日本、加拿大、德國等國的學者在20世紀60年代初就開始研究利用微波（或高頻）干燥木材，認為微波干燥木材是一種最有效的快速干燥方法。

木材是由復雜的多種有機高分子和一些無機物質所構成的不均勻復合體或復合電介質。在微波（或高頻）干燥中，濕木料通常被看作一種置于微波或高頻交變電磁場中的電介質，在頻繁交變電磁場的作用下，木材中的極化分子，即木材中的極化水分子和木材物質非結晶區域存在的許多羥基等極性偶極子基團，隨著高頻交變電磁場方向的變化以每秒高達數億次的速度迅速擺動，分子要隨著不斷變化的高頻電場的方向排列就必須要克服分子原有的熱運動和分子相互間作用的干擾和阻礙，產生類似于摩擦的作用，實現分子水平“攪拌”，從而產生大量的熱，加熱和干燥木材。

在常規干燥中，干燥介質主要通過對流或熱傳導的方式將熱量傳到木材表面，木材表面再以熱傳導的方式將熱量傳遞到木材的內部，使得木材整體溫度升高。這種加熱方式效率較低，加熱時間很長。而用微波或高頻加熱木材時，熱量不是從木材外部傳入，而是通過微波交變電磁場與木材中極性分子（主要為水分子）的相互作用而直接在內部發生。只要木料不是特別厚，木料沿整個厚度能同時熱透，且熱透所需時間與木料厚度無關。與常規干燥相比，微波干燥具有一系列的優點：干燥速度快，時間短；干燥質量好，節約木材；能量利用效率高；可直接用來干燥木質半成品。

1.3.7　紅外線干燥

木材能吸收數量相當可觀的紅外線，這些紅外線可使木材得到加熱。紅外線對木材的輻射深度越大，對木材的加熱效果越好。試驗結果證明，根據木材的樹種和含水率，紅外線對木材的最大輻射深度僅為7mm。對落葉松、冷杉、云杉等針葉材的輻射深度一般為5～7mm，松木為3～4mm，山毛櫸為3mm，櫟木僅3mm。

木材被紅外線輻射后，因分子振動而發熱。此外，木材內層也會因熱傳導而升溫。熱能由外層向內層的傳導速度很慢，所以，在紅外線的輻射下，大量熱能集中于木材表層。如果將厚材置于紅外線輻射之下，木材表層和內層就會形成很大的含水率梯度。如果表層干燥過快，就會發生表面硬化和表裂等缺陷。所以，紅外線只適用于干燥較薄的木材。

用紅外線干燥實體木材的試驗結果不理想，因此，這一干燥方法至今沒有得到工業應用。

1.3.8　高溫干燥

高溫干燥（high temperature drying）與常規干燥的區別是干燥介質溫度在100℃以上，一般在120～140℃。其干燥介質可以是濕空氣，也可以是常壓、高壓過熱蒸汽。高溫干燥的優點是干燥速度快、尺寸穩定性好、干燥周期短，但高溫干燥易產生干燥缺陷，如材色變深、表面硬化，不易加工。高溫干燥一般用于干燥針葉材，目前在新西蘭、加拿大、澳大利亞、美國、日本等國較盛行，如用于干燥輻射松、柳杉等建筑用材。

1.3.9　化學干燥

所謂化學干燥，有兩種方法。一種是用化學吸濕劑吸收木材周圍的空氣中的水分，促進木材的干燥。實驗室常用此法測定木材的含水率。另一種常用的方法是用化學品促進常規室干或大氣干燥，以求改進干燥質量。

如果在濕材表面涂布水溶性化學品，則在涂有此化學品的地方，水蒸氣分壓就減小。在其他條件相同的情況下，化學品濃度越大，木材表面的水分排出得越快。這一現象的機理是：化學品溶解于木材所含的水分中，并從表層向中心擴散。化學品向木材內部的滲透減小了木材的尺寸變化和木材內部的含水率梯度，這就減小了木材因干燥而產生的內應力和表裂的危險，促進了木材的干燥。此外，木材是吸濕性材料，當它浸漬過化學品后，它的平衡含水率也會發生變化。一般情況下，浸漬材的平衡含水率要高于非浸漬材。

實際生產中，用于化學干燥的化學品溶液，其水蒸氣分壓一般相當于相對濕度為75％的空氣。例如，氯化鈉和尿素等。

用氯化鈉等化學品的水溶液對木材進行處理，對促進木材的常規室干和大氣干燥具有一定積極意義。但也不可忽視可能產生的副作用，即：

①會改變木材的導電性能，在使用電測試儀時，必須考慮這一因素。

②對干燥室的金屬構件有腐蝕作用。

③會改變木材的其他特性，特別是顏色。

④會使干燥木材更易返潮增濕。

綜上所述，木材的化學干燥在技術上有一定可取之處，但迄今為止，基本上沒有得到應用。

1.3.10　壓力干燥

這種干燥方法是20世紀80年代出現的一種木材干燥方法，它是將木材置于密閉的干燥容器內，一方面提高木材的溫度，另一方面提高容器內的壓力，使木材中的水分在較高溫度條件下開始汽化與蒸發，從而達到干燥木材的目的。這種干燥方法的特點是：干燥質量非常好，干燥周期較短；但能耗較大，容器的容積較小，生產量不大；另外成材加壓干燥（Pressure drying）后顏色變暗，在節子周圍會出現較大裂紋；此種干燥方法的設備腐蝕問題、干燥工藝、干燥基準，有待進一步研究。

1.3.11　液體干燥

這是一種很少見的木材干燥方法。它是把濕木材放在嫌水性液體中，提高液體的溫度，加熱木材，使木材中的水分汽化和蒸發。這種液體的特點是不吸收木材中的水分，也不增加木材的濕度，干燥速度較快，設備簡單、易于建造，工藝操作方便，但木材經過干燥后力學性能有所降低，不利于膠合和涂飾。常用的嫌水性液體有：石蠟油、硫黃等。