掌握木材干燥過程中水分遷移和熱量傳遞規(guī)律有助于提高木材的干燥質(zhì)量,改善干燥工藝,節(jié)約干燥能源。本研究以樟子松（Pinus sylvestris）為材料,建立能夠較準確模擬木材干燥過程含水率和溫度分布變化的多尺度模型,模型由宏觀尺度上三個耦合方程：兩個水分擴散方程和一個熱量平衡方程,微觀尺度上的單個細胞的水分遷移的平衡方程。解析模型：分析初始條件和邊界條件,有限元網(wǎng)格的生成,方程離散化,查找相應物性參數(shù),MATLAB編程求解。最后通過實驗分析驗證了建立的多尺度模型的準確性,結(jié)果如下：（1）在80℃進行切片稱重法和容積密度法實驗值和模擬值的比較,分別進行方差分析,切片稱重法和模擬值的P值均小于0.5,而容積密度法和模擬值P值均大于0.5,表明容積密度法與模型結(jié)果更加吻合。（2）用容積密度法進行40℃、60℃、80℃試材平均含水率的變化實驗,比較實驗結(jié)果和模擬值,兩者吻合較好。證明多尺度模型可以反映干燥的傳熱傳質(zhì)行為。（3）再進行小試件在80℃時各層含水率隨時間變化的實驗,實驗結(jié)果與模擬值比較,曲線吻合性較好,多尺度模型可以反映木材干燥過程中含水率的分布。（4）最后對建立的多尺度模型進行理論... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 木材干燥過程中水分擴散機理的研究現(xiàn)狀
        1.1.1 木材干燥過程中內(nèi)部水分的遷移
        1.1.2 木材干燥過程中水分的擴散動力
    1.2 木材內(nèi)部水分擴散模型的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 木材內(nèi)部水分宏觀擴散模型
        1.2.2 木材內(nèi)部水分微觀尺度的擴散模型
    1.3 研究的目的和意義
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 主要技術(shù)路線
2 木材干燥多尺度模型的建立
    2.1 概述
    2.2 多尺度模型建立的理論基礎(chǔ)
    2.3 宏觀尺度模型的建立
        2.3.1 結(jié)合水的控制方程
        2.3.2 水蒸氣的控制方程
        2.3.3 能量的控制方程
    2.4 細胞壁微尺度模型
    2.5 本章小結(jié)
3 木材干燥熱質(zhì)轉(zhuǎn)移模型的定解條件
    3.1 幾何條件
    3.2 干燥的初始條件
    3.3 控制方程的邊界條件
        3.3.1 含水率方程的邊界條件
        3.3.2 水蒸氣方程的邊界條件
        3.3.3 能量守恒方程的邊界條件
    3.4 控制方程相關(guān)的物性參數(shù)
        3.4.1 木材密度
        3.4.2 木材的孔隙度和孔隙率
        3.4.3 木材的導熱系數(shù)λ
        3.4.4. 木材的比熱c
        3.4.5 結(jié)合水的擴散系數(shù)D_b
        3.4.6 水的比熱c_b和汽化潛熱γ
        3.4.7 水蒸氣的擴散系數(shù)D_v
        3.4.8 木材的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)h_m~l
    3.5 模型的數(shù)值解
        3.5.1 液相水差分格式
        3.5.2 水蒸氣的差分格式
        3.5.3 溫度的差分格式
        3.5.4 表面蒸發(fā)率、界面蒸發(fā)率和體積蒸發(fā)率的差分格式
    3.6 本章小結(jié)
4 多尺度傳熱傳質(zhì)模型的驗證和分析
    4.1 含水率與密度之間的關(guān)系
    4.2 切片稱重法和容積密度法實驗結(jié)果與模擬值的比較
        4.2.1 材料和設備
        4.2.2 實驗方法
        4.2.3 容積密度法和稱重法實驗結(jié)果與數(shù)學模擬對比
    4.3 容積密度法驗證模型的分層含水率
        4.3.1 實驗材料和方法
        4.3.2 木材內(nèi)平均含水率實驗值與模擬值的比較
        4.3.3 小規(guī)格試材內(nèi)不同層面不同時刻的比較
        4.3.4 模擬預測分層含水率與實驗進行比較
        4.3.5 干燥過程中試材各層溫度分布的數(shù)學模擬
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 總結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]人工林杉木干燥過程傳熱傳質(zhì)數(shù)值模擬[D]. 郝曉峰.中國林業(yè)科學研究院 2013



本文編號：3534268