木材干燥热质传递理论与数值分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何正斌，赵紫剑，伊松林 著

图书标签:

• 木材干燥
• 热质传递
• 数值分析
• 传热学
• 流体力学
• 干燥工程
• 计算流体力学
• 木材科学
• 工程热物理
• 数值模拟

出版社： 中国林业出版社

ISBN：9787503871634

版次：1

商品编码：11342967

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-08-01

用纸：胶版纸

页数：223

字数：280000

正文语种：中文

内容简介

　　《木材干燥热质传递理论与数值分析》较全面、系统地介绍了与干燥有关的木材性质、木材的水分吸附理论、木材干燥的热质传递理论及其数值计算方法。《木材干燥热质传递理论与数值分析》的特点是理论叙述全面、推导过程详细、参考价值大、可读性强。
　　《木材干燥热质传递理论与数值分析》共分为5章，具体包括：木材的微观构造、木材与水分、边界层理论、木材干燥过程中的热量传递及质量传递等内容。
　　《木材干燥热质传递理论与数值分析》不仅可作为干燥界、特别是木材干燥技术人员的常备资料，也可供相关大专院校师生及科研院所的研究人员参考。

目录

第1章 木材的微观构造
1.1 木材细胞壁
1.1.1 初生壁
1.1.2 次生壁
1.1.3 纹孔
1.2 针叶材的微观构造
1.2.1 轴向管胞
1.2.2 轴向薄壁组织与树脂道
1.2.3 木射线
1.3 阔叶材的微观构造
1.3.1 导管
1.3.2 木纤维
1.3.3 轴向薄壁组织
1.3.4 木射线
1.4 木材流体渗透性
1.4.1 流体在木材内的渗透
1.4.2 影响渗透性的因素
1.4.3 改善渗透性的具体方法
1.4.4 渗透性的测量方法
参考文献

第2章 木材与水分
2.1 木材的含水率
2.1.1 木材中水分的由来
2.1.2 木材含水率的定义
2.1.3 木材中水分存在的状态
2.1.4 木材含水率的检测方法
2.1.5 木材含水率对木材性能的影响
2.2 木材的纤维饱和点
2.2.1 纤维饱和点的定义
2.2.2 纤维饱和点的测定方法
2.3 木材的平衡含水率及其测量
2.3.1 木材的吸湿性
2.3.2 平衡含水率的定义及影响因素
2.3.3 平衡含水率的测定方法及应用
2.3.4 平衡含水率的计算方程
2.4 木材的干缩湿胀及干燥应力
2.4.1 木材的干缩与湿胀
2.4.2 木材的干燥应力
2.5 木材水分吸附理论
2.5.1 Dent吸附理论
2.5.2 BET水分吸附理论
2.5.3 Hailwood-Horrobin吸着理论
参考文献

第3章 边界层理论
3.1 边界层的定义及性质
3.2 边界层微分方程
3.2.1 质量守恒方程
3.2.2 能量守恒方程
3.2.3 动量守恒方程
3.3 层流边界层的相似解
参考文献

第4章 木材干燥过程中的热量传递
4.1 木材热学性质
4.1.1 木材的比热和热容量
4.1.2 木材的导热系数
4.1.3 木材的导温系数
4.2 木材的导热
4.2.1 温度场
4.2.2 导热基本定律
4.2.3 导热微分方程
4.3 稳态导热
4.3.1 一维稳态导热
4.3.2 二维稳态导热
4.4 非稳态导热
4.4.1 一维非稳态导热
4.4.2 非稳态导热问题的数值解法
4.5 木材对流换热
参考文献

第5章 木材干燥过程中的质量传递
5.1 内部水分的传递
5.1.1 木材的干燥曲线
5.1.2 木材内部水分的移动过程
5.1.3 木材内部水分的迁移方式
5.1.4 各种渗透模型在木材中的应用
5.1.5 现有木材内部水分移动模型的介绍
5.1.6 毛细作用与水分势能
5.1.7 水分势能与水分迁移的关系
5.1.8 木材内部水分扩散
5.1.9有效水分扩散系数一般方程的求解
5.2 表面水分的蒸发
5.2.1 对流传质
5.2.2 干燥过程中木材表面水分的蒸发
参考文献
附录

前言/序言

《木材干燥工艺优化与能耗评估》 内容简介： 本书深入探讨了木材干燥过程中能量传递的各个关键环节，并在此基础上，提出了系统性的工艺优化方法和精确的能耗评估体系。本书旨在为木材加工企业、干燥设备制造商、以及相关领域的研究人员提供一套实用且具有前瞻性的理论指导与技术参考，以期在提升木材干燥效率、降低生产成本、减少环境影响等方面取得突破。 第一章 绪论：木材干燥的工业重要性与挑战 本章首先回顾了木材作为一种古老而又重要的工业原料，在建筑、家具、造纸、能源等多个领域的广泛应用。强调了木材干燥作为木材加工过程中不可或缺的关键步骤，其质量直接关系到木材的各项物理力学性能、尺寸稳定性、耐久性以及最终产品的附加值。接着，本章深入剖析了当前木材干燥行业面临的严峻挑战： 能耗高企： 传统木材干燥方法，如蒸汽干燥、热风干燥，往往消耗大量能源，导致生产成本高昂，且对环境造成一定压力。 干燥周期长： 为了保证干燥质量，往往需要较长的干燥周期，影响了生产效率和市场响应速度。 干燥缺陷： 尽管技术不断进步，但木材在干燥过程中仍可能出现开裂、变形、变色、内应力过大等缺陷，严重影响产品质量。 设备效率不高： 现有干燥设备的设计和运行方式，在能量利用、热量分布、水分排除等方面存在优化空间。 环境法规日益严格： 随着环保意识的提高，对干燥过程中可能产生的挥发性有机物（VOCs）排放等问题，也提出了更高的要求。 在此基础上，本章指出了对木材干燥工艺进行系统性优化和能耗评估的紧迫性和必要性，为后续章节的研究奠定基础。 第二章 木材内部水分迁移机理：多相流与吸附脱附理论 本章聚焦于木材干燥的核心——水分在木材内部的迁移过程。深入阐述了木材内部水分存在的两种主要形式：自由水和结合水，以及它们在干燥过程中的不同行为。 自由水迁移： 重点分析了自由水在细胞腔、导管、管胞等结构中的毛细管迁移机理。结合多相流理论，详细介绍了液相水在微小孔隙中的流动行为，包括表面张力、渗透压、重力等因素的影响。讨论了木材结构（如纹理方向、密度、孔隙度）对自由水迁移速率的制约作用。 结合水脱附： 深入研究了结合水与木材细胞壁之间氢键的形成与断裂过程。引入吸附脱附理论，阐述了结合水在木材内部的吸附和解吸动力学。分析了温度、相对湿度、吸湿速率等参数对结合水脱附行为的影响。 气相水分输运： 探讨了木材内部水蒸气在细胞间隙、裂缝等通道中的扩散过程。结合气相动力学理论，分析了水蒸气分压差、木材孔隙结构对气相水分迁移速率的贡献。 耦合效应： 强调了液相迁移、气相扩散以及结合水脱附之间存在的复杂耦合关系。阐述了这些过程如何相互影响，共同决定了木材整体的干燥速率和干燥均匀性。 第三章 木材干燥过程中的能量传递机制 本章系统梳理了木材干燥过程中涉及的所有能量传递方式，并深入分析了它们的作用机理。 热量传递： 传导： 详细分析了木材作为一种多孔材料，热量在细胞壁、木纤维、细胞腔等结构中的传导过程。讨论了木材密度、含水率、纤维素含量等因素对传导导热系数的影响。 对流： 阐述了热空气或蒸汽流与木材表面进行热量交换的对流传热过程。分析了流速、温度、表面粗糙度等因素对对流传热系数的影响。 辐射： 探讨了在某些干燥设备中，热辐射作为一种重要的热量传递方式，对木材表面的加热作用。分析了辐射源温度、表面发射率、物体间距离等因素的影响。 水分相变潜热： 详细分析了木材内部水分蒸发时吸收的潜热，以及外部热源向木材提供能量，用于克服水分相变所需能量的机理。计算了不同温度下水的蒸发潜热。 能量的消耗： 明确了在木材干燥过程中，能量主要消耗在以下几个方面： 加热空气（或蒸汽）所需的能量。 克服木材内部水分子的内聚力，使其蒸发所需的潜热。 通过对流、传导、辐射等方式传递到木材和设备损失的能量。 排湿过程中带走的热量。 风机、加热器等设备运行的机械能。 第四章 现代木材干燥技术的能耗特点与效率分析 本章聚焦于当前主流的木材干燥技术，对其能耗特点和效率进行了深入分析，为工艺优化提供现实依据。 传统热风干燥： 分析了其基本原理、设备结构、加热方式等。详细列举了其主要的能耗环节，如加热器电耗、风机能耗、热量损失等。评估了其热效率和能源利用率，并指出了存在的节能潜力。 蒸汽干燥： 阐述了蒸汽干燥的优势（如干燥速度快、质量好），同时也分析了其较高的蒸汽消耗和设备投资。评估了其单位木材的蒸汽消耗量，并讨论了蒸汽冷凝水的回收利用等节能措施。 真空干燥： 介绍了真空干燥的原理、设备特点。分析了其在低温低压下实现高效干燥的优势，以及其能耗构成（主要是真空泵能耗）。讨论了其在特定木材干燥中的应用潜力和能耗优化方向。 微波干燥、射频干燥、红外干燥等新型干燥技术： 简要介绍了这些技术的原理和特点，并对其能耗优势和劣势进行了初步评估。强调了这些技术在提高干燥速率和节能方面的潜在价值，以及其在规模化应用中面临的挑战。 能耗指标体系： 提出了用于评估不同干燥技术的标准化能耗指标，例如：单位干燥木材的平均能耗（kWh/m³或MJ/m³）、能源利用效率（ETUE）、碳排放强度等。 第五章 木材干燥工艺优化策略与参数控制 本章是本书的核心，系统地提出了多维度、多层次的木材干燥工艺优化策略。 优化干燥介质： 温度与湿度控制： 详细阐述了在不同干燥阶段（预热、升温、恒速、降速、平衡）对温度和相对湿度进行精确控制的重要性。提出了基于木材种类、厚度、初始含水率以及干燥目标制定的最优温湿度曲线。 气流组织与速度： 强调了均匀气流对保证干燥质量和缩短干燥周期的作用。提出了根据干燥室尺寸、木材堆积方式以及干燥设备类型，优化气流组织和速度的方案。 新型干燥介质的应用： 探讨了惰性气体（如氮气）在特定木材干燥中的应用，以及其对减少氧化变色、提高干燥质量的潜在优势。 优化木材预处理： 窑前堆积与排气： 提出优化木材在干燥窑内堆积方式，留出足够的通道，保证热气流的充分渗透和湿气顺利排出。 浸润与蒸煮： 讨论了对于某些硬木或高密度木材，适当的浸润和蒸煮处理如何降低干燥难度，减少开裂风险，并可能缩短干燥时间。 优化设备运行： 热回收利用： 详细介绍了排湿过程中回收余热、冷凝水余热再利用等技术，通过热交换器等设备实现节能。 自动化与智能化控制： 强调了引入先进的传感器、PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（数据采集与监视控制系统），实现干燥过程的实时监控、参数自动调整和故障预警，提高运行效率和能源利用率。 设备结构优化： 提出改进干燥室的密封性、保温性能，优化加热器和风机的匹配度，减少不必要的能量损失。 基于模拟的工艺优化： 数值模型： 介绍了基于流体力学（CFD）、传热传质学原理建立的木材干燥数值模型，可以模拟干燥过程中温度、湿度、水分为分布。 参数敏感性分析： 利用数值模型对关键工艺参数（如温度、湿度、气流速度）进行敏感性分析，找出对干燥效果影响最大的参数，从而有针对性地进行优化。 预测性控制： 结合模型预测结果，实现干燥过程的预测性控制，避免过度干燥或干燥不足，提高干燥质量和效率。 第六章 木材干燥能耗评估方法与指标体系 本章系统构建了木材干燥能耗评估的理论框架和实践方法。 能耗分类与核算： 详细列举了木材干燥过程中所有直接和间接的能源消耗，包括电能、燃气、燃油、蒸汽等。提出了详细的核算方法，区分了设备运行能耗、介质加热能耗、热量损失等。 关键能耗指标： 单位干燥木材能耗（UDEC）： 详细介绍如何计算单位体积（或重量）木材在一次干燥循环中所消耗的总能源量。 能源利用效率（ETUE）： 定义并计算了热、质传递过程中，有多少能量被有效地用于木材干燥，有多少能量被损失。 碳排放强度（CEI）： 结合不同能源的碳排放因子，计算单位干燥木材产生的温室气体排放量。 成本效益分析： 将能源消耗转化为经济成本，分析不同工艺优化措施对生产成本的影响。 能耗监测与数据采集： 介绍了在干燥过程中进行能源消耗实时监测的技术手段，包括安装电表、流量计、热量计等传感器，并利用数据采集系统记录和分析数据。 基准线设定与对比分析： 提出了为不同木材种类、不同干燥设备设定合理的能耗基准线，并通过对比分析，识别出能耗偏高环节，为优化提供方向。 第七章 案例研究与实践应用 本章通过具体的案例研究，展示了本书提出的理论与方法在实际木材干燥生产中的应用效果。 案例一：某人造板干燥窑的节能改造 介绍改造前的干燥工艺、能耗状况及存在的问题。 阐述采用的优化策略（如改进气流组织、加强保温、余热回收）。 展示改造后的能耗降低幅度、干燥周期缩短情况、产品质量改善效果。 案例二：特定硬木的真空干燥工艺优化 分析该硬木的结构特点与干燥难点。 讨论了真空干燥参数的优化（如真空度、温度、加热速率）。 评估了优化后的干燥效率、能耗与传统方法的差异。 案例三：某家具厂的整体干燥系统能耗评估与优化 对该家具厂的多种干燥设备进行能耗评估。 提出了系统性的节能建议，包括设备升级、操作规程改进、能源管理等。 分析了实施改进后的综合效益。 第八章 未来发展趋势与展望 本章对木材干燥技术未来的发展方向进行了展望。 智能化与数字化： 强调了人工智能（AI）、大数据、物联网（IoT）在木材干燥过程中的应用潜力，实现预测性维护、自适应控制和全流程优化。 绿色低碳技术： 展望了更加环保的干燥技术，如利用可再生能源（太阳能、生物质能）进行干燥，以及开发更高效、低能耗的干燥设备。 多功能集成化干燥： 探讨了将干燥过程与其他木材处理工序（如防腐、阻燃）相结合，实现一站式处理，提高生产效率。 个性化与定制化干燥： 随着市场需求的多样化，对不同种类的木材、不同用途的木材进行个性化、定制化干燥的需求将日益增长。 新材料与新工艺： 关注新型干燥材料（如高效吸湿剂）和新干燥技术（如超声波辅助干燥）在木材干燥领域的应用前景。 本书的编写力求理论与实践相结合，通过严谨的理论分析、详细的参数解读和丰富的案例研究，为读者提供一套全面、系统、可操作的木材干燥工艺优化与能耗评估解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用价值，体现在其对“数值分析”这一工具的强调和应用上。在当今的工程领域，纯粹的解析解往往难以应对复杂的边界条件和非线性问题，而这本书恰恰弥补了这一点。它系统地介绍了有限差分法、有限元法等数值方法在模拟木材内部水分迁移和温度场分布中的具体步骤和注意事项。我特别关注了其中关于网格划分和收敛性判定的章节，这些都是实际操作中决定模拟结果准确性的关键因素。作者没有仅仅停留在理论介绍，而是提供了大量的伪代码和算法流程图，这对于希望将理论转化为实际仿真程序的工程师来说，是极其宝贵的资源。它清晰地展示了如何将枯燥的偏微分方程，转化为计算机可以执行的离散化计算过程，极大地拓宽了传统木材干燥工艺的优化边界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的设计风格简约而不失大气，那种深邃的蓝与木材的纹理巧妙地融合在一起，透着一股严谨而又沉稳的气息。拿到手里，分量十足，那种沉甸甸的感觉就让人对内容充满了期待。内页的纸张质量也相当不错，触感细腻，字迹清晰，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。整体来看，这本书在视觉和触觉上的体验是极佳的，让人愿意把它捧在手里，沉浸其中。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如章节标题的字体选择，既保证了易读性，又增添了一份学术的庄重感。这本书的排版布局也非常合理，图文穿插得当，使得原本可能略显枯燥的理论内容变得更加直观和易于理解。它不仅仅是一本工具书，更像是一件精美的艺术品，摆在书架上也是一道风景线。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都超出了我的预期，作者显然在木材干燥领域进行了长期的、深入的研究。我尤其欣赏它对基本物理学原理的阐述，那些关于热传导和质量传递的微观机制，被剖析得鞭辟入里，几乎可以感受到木材内部水分和能量的流动过程。书中对不同干燥介质和不同木材种类的适应性分析，展现了作者扎实的工程实践经验。例如，它详细讨论了真空干燥、热泵干燥等前沿技术的理论基础，并给出了相应的数学模型推导过程。阅读这些部分时，我感觉自己仿佛置身于一个高水平的学术研讨会现场，每一个公式、每一个参数的设定都有其深刻的物理意义。这本书绝非泛泛而谈的概述性读物，它提供了实实在在、可以用于指导实际工程设计和优化的知识体系。对于希望从原理层面彻底掌握木材干燥技术的专业人士来说，这本书无疑是打开新世界大门的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，这本书的学术视野显得更为开阔。它不仅关注了传统的窑炉干燥，还引入了诸如微波辅助干燥、超临界流体处理等新兴技术的理论基础探讨。这种前瞻性的视角，让这本书不仅对当前从业者有用，对未来的研究人员也具有重要的指导意义。语言风格上，作者的叙述既有学者的严谨，又不失教育家的耐心，很多晦涩难懂的概念，通过精妙的比喻和类比，变得通俗易懂。例如，在解释扩散系数随温度和含水率变化的复杂关系时，作者所使用的类比，让我立刻领悟了其中的物理本质。总而言之，这本书建立了一个坚实而又立体的知识体系，它不仅是关于“木材干燥”的教科书，更是关于“工程热物理与数值模拟”的优秀范例，值得反复研读和珍藏。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的过程，更像是一场严谨的思维训练。作者在论述复杂问题时，总能保持一种极高的逻辑自洽性，从宏观现象切入，层层递进地深入到微观的分子动力学层面，最后又回归到实际操作的工程应用。书中穿插的案例分析和实验数据，极大地增强了理论的可信度和说服力。我注意到，作者在讨论某一理论模型时，总会对比不同学者的观点，并清晰地指出各自的优势和局限性，这种客观公正的态度非常值得称赞。这使得读者在学习过程中，不仅掌握了知识本身，更学会了如何批判性地看待和运用这些知识。对于初学者而言，或许需要一定的耐心去消化那些复杂的数学推导，但一旦跨过这个门槛，后续的学习和理解就会变得异常顺畅。这本书的价值在于它培养的不是简单的“知道答案”的能力，而是“如何解决问题”的思维框架。