木材乾燥熱質傳遞理論與數值分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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何正斌，趙紫劍，伊鬆林 著

圖書標籤:

• 木材乾燥
• 熱質傳遞
• 數值分析
• 傳熱學
• 流體力學
• 乾燥工程
• 計算流體力學
• 木材科學
• 工程熱物理
• 數值模擬

齣版社： 中國林業齣版社

ISBN：9787503871634

版次：1

商品編碼：11342967

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：223

字數：280000

正文語種：中文

內容簡介

　　《木材乾燥熱質傳遞理論與數值分析》較全麵、係統地介紹瞭與乾燥有關的木材性質、木材的水分吸附理論、木材乾燥的熱質傳遞理論及其數值計算方法。《木材乾燥熱質傳遞理論與數值分析》的特點是理論敘述全麵、推導過程詳細、參考價值大、可讀性強。
　　《木材乾燥熱質傳遞理論與數值分析》共分為5章，具體包括：木材的微觀構造、木材與水分、邊界層理論、木材乾燥過程中的熱量傳遞及質量傳遞等內容。
　　《木材乾燥熱質傳遞理論與數值分析》不僅可作為乾燥界、特彆是木材乾燥技術人員的常備資料，也可供相關大專院校師生及科研院所的研究人員參考。

目錄

第1章 木材的微觀構造
1.1 木材細胞壁
1.1.1 初生壁
1.1.2 次生壁
1.1.3 紋孔
1.2 針葉材的微觀構造
1.2.1 軸嚮管胞
1.2.2 軸嚮薄壁組織與樹脂道
1.2.3 木射綫
1.3 闊葉材的微觀構造
1.3.1 導管
1.3.2 木縴維
1.3.3 軸嚮薄壁組織
1.3.4 木射綫
1.4 木材流體滲透性
1.4.1 流體在木材內的滲透
1.4.2 影響滲透性的因素
1.4.3 改善滲透性的具體方法
1.4.4 滲透性的測量方法
參考文獻

第2章 木材與水分
2.1 木材的含水率
2.1.1 木材中水分的由來
2.1.2 木材含水率的定義
2.1.3 木材中水分存在的狀態
2.1.4 木材含水率的檢測方法
2.1.5 木材含水率對木材性能的影響
2.2 木材的縴維飽和點
2.2.1 縴維飽和點的定義
2.2.2 縴維飽和點的測定方法
2.3 木材的平衡含水率及其測量
2.3.1 木材的吸濕性
2.3.2 平衡含水率的定義及影響因素
2.3.3 平衡含水率的測定方法及應用
2.3.4 平衡含水率的計算方程
2.4 木材的乾縮濕脹及乾燥應力
2.4.1 木材的乾縮與濕脹
2.4.2 木材的乾燥應力
2.5 木材水分吸附理論
2.5.1 Dent吸附理論
2.5.2 BET水分吸附理論
2.5.3 Hailwood-Horrobin吸著理論
參考文獻

第3章 邊界層理論
3.1 邊界層的定義及性質
3.2 邊界層微分方程
3.2.1 質量守恒方程
3.2.2 能量守恒方程
3.2.3 動量守恒方程
3.3 層流邊界層的相似解
參考文獻

第4章 木材乾燥過程中的熱量傳遞
4.1 木材熱學性質
4.1.1 木材的比熱和熱容量
4.1.2 木材的導熱係數
4.1.3 木材的導溫係數
4.2 木材的導熱
4.2.1 溫度場
4.2.2 導熱基本定律
4.2.3 導熱微分方程
4.3 穩態導熱
4.3.1 一維穩態導熱
4.3.2 二維穩態導熱
4.4 非穩態導熱
4.4.1 一維非穩態導熱
4.4.2 非穩態導熱問題的數值解法
4.5 木材對流換熱
參考文獻

第5章 木材乾燥過程中的質量傳遞
5.1 內部水分的傳遞
5.1.1 木材的乾燥麯綫
5.1.2 木材內部水分的移動過程
5.1.3 木材內部水分的遷移方式
5.1.4 各種滲透模型在木材中的應用
5.1.5 現有木材內部水分移動模型的介紹
5.1.6 毛細作用與水分勢能
5.1.7 水分勢能與水分遷移的關係
5.1.8 木材內部水分擴散
5.1.9有效水分擴散係數一般方程的求解
5.2 錶麵水分的蒸發
5.2.1 對流傳質
5.2.2 乾燥過程中木材錶麵水分的蒸發
參考文獻
附錄

前言/序言

《木材乾燥工藝優化與能耗評估》 內容簡介： 本書深入探討瞭木材乾燥過程中能量傳遞的各個關鍵環節，並在此基礎上，提齣瞭係統性的工藝優化方法和精確的能耗評估體係。本書旨在為木材加工企業、乾燥設備製造商、以及相關領域的研究人員提供一套實用且具有前瞻性的理論指導與技術參考，以期在提升木材乾燥效率、降低生産成本、減少環境影響等方麵取得突破。 第一章 緒論：木材乾燥的工業重要性與挑戰 本章首先迴顧瞭木材作為一種古老而又重要的工業原料，在建築、傢具、造紙、能源等多個領域的廣泛應用。強調瞭木材乾燥作為木材加工過程中不可或缺的關鍵步驟，其質量直接關係到木材的各項物理力學性能、尺寸穩定性、耐久性以及最終産品的附加值。接著，本章深入剖析瞭當前木材乾燥行業麵臨的嚴峻挑戰： 能耗高企： 傳統木材乾燥方法，如蒸汽乾燥、熱風乾燥，往往消耗大量能源，導緻生産成本高昂，且對環境造成一定壓力。 乾燥周期長： 為瞭保證乾燥質量，往往需要較長的乾燥周期，影響瞭生産效率和市場響應速度。 乾燥缺陷： 盡管技術不斷進步，但木材在乾燥過程中仍可能齣現開裂、變形、變色、內應力過大等缺陷，嚴重影響産品質量。 設備效率不高： 現有乾燥設備的設計和運行方式，在能量利用、熱量分布、水分排除等方麵存在優化空間。 環境法規日益嚴格： 隨著環保意識的提高，對乾燥過程中可能産生的揮發性有機物（VOCs）排放等問題，也提齣瞭更高的要求。 在此基礎上，本章指齣瞭對木材乾燥工藝進行係統性優化和能耗評估的緊迫性和必要性，為後續章節的研究奠定基礎。 第二章 木材內部水分遷移機理：多相流與吸附脫附理論 本章聚焦於木材乾燥的核心——水分在木材內部的遷移過程。深入闡述瞭木材內部水分存在的兩種主要形式：自由水和結閤水，以及它們在乾燥過程中的不同行為。 自由水遷移： 重點分析瞭自由水在細胞腔、導管、管胞等結構中的毛細管遷移機理。結閤多相流理論，詳細介紹瞭液相水在微小孔隙中的流動行為，包括錶麵張力、滲透壓、重力等因素的影響。討論瞭木材結構（如紋理方嚮、密度、孔隙度）對自由水遷移速率的製約作用。 結閤水脫附： 深入研究瞭結閤水與木材細胞壁之間氫鍵的形成與斷裂過程。引入吸附脫附理論，闡述瞭結閤水在木材內部的吸附和解吸動力學。分析瞭溫度、相對濕度、吸濕速率等參數對結閤水脫附行為的影響。 氣相水分輸運： 探討瞭木材內部水蒸氣在細胞間隙、裂縫等通道中的擴散過程。結閤氣相動力學理論，分析瞭水蒸氣分壓差、木材孔隙結構對氣相水分遷移速率的貢獻。 耦閤效應： 強調瞭液相遷移、氣相擴散以及結閤水脫附之間存在的復雜耦閤關係。闡述瞭這些過程如何相互影響，共同決定瞭木材整體的乾燥速率和乾燥均勻性。 第三章 木材乾燥過程中的能量傳遞機製 本章係統梳理瞭木材乾燥過程中涉及的所有能量傳遞方式，並深入分析瞭它們的作用機理。 熱量傳遞： 傳導： 詳細分析瞭木材作為一種多孔材料，熱量在細胞壁、木縴維、細胞腔等結構中的傳導過程。討論瞭木材密度、含水率、縴維素含量等因素對傳導導熱係數的影響。 對流： 闡述瞭熱空氣或蒸汽流與木材錶麵進行熱量交換的對流傳熱過程。分析瞭流速、溫度、錶麵粗糙度等因素對對流傳熱係數的影響。 輻射： 探討瞭在某些乾燥設備中，熱輻射作為一種重要的熱量傳遞方式，對木材錶麵的加熱作用。分析瞭輻射源溫度、錶麵發射率、物體間距離等因素的影響。 水分相變潛熱： 詳細分析瞭木材內部水分蒸發時吸收的潛熱，以及外部熱源嚮木材提供能量，用於剋服水分相變所需能量的機理。計算瞭不同溫度下水的蒸發潛熱。 能量的消耗： 明確瞭在木材乾燥過程中，能量主要消耗在以下幾個方麵： 加熱空氣（或蒸汽）所需的能量。 剋服木材內部水分子的內聚力，使其蒸發所需的潛熱。 通過對流、傳導、輻射等方式傳遞到木材和設備損失的能量。 排濕過程中帶走的熱量。 風機、加熱器等設備運行的機械能。 第四章 現代木材乾燥技術的能耗特點與效率分析 本章聚焦於當前主流的木材乾燥技術，對其能耗特點和效率進行瞭深入分析，為工藝優化提供現實依據。 傳統熱風乾燥： 分析瞭其基本原理、設備結構、加熱方式等。詳細列舉瞭其主要的能耗環節，如加熱器電耗、風機能耗、熱量損失等。評估瞭其熱效率和能源利用率，並指齣瞭存在的節能潛力。 蒸汽乾燥： 闡述瞭蒸汽乾燥的優勢（如乾燥速度快、質量好），同時也分析瞭其較高的蒸汽消耗和設備投資。評估瞭其單位木材的蒸汽消耗量，並討論瞭蒸汽冷凝水的迴收利用等節能措施。 真空乾燥： 介紹瞭真空乾燥的原理、設備特點。分析瞭其在低溫低壓下實現高效乾燥的優勢，以及其能耗構成（主要是真空泵能耗）。討論瞭其在特定木材乾燥中的應用潛力和能耗優化方嚮。 微波乾燥、射頻乾燥、紅外乾燥等新型乾燥技術： 簡要介紹瞭這些技術的原理和特點，並對其能耗優勢和劣勢進行瞭初步評估。強調瞭這些技術在提高乾燥速率和節能方麵的潛在價值，以及其在規模化應用中麵臨的挑戰。 能耗指標體係： 提齣瞭用於評估不同乾燥技術的標準化能耗指標，例如：單位乾燥木材的平均能耗（kWh/m³或MJ/m³）、能源利用效率（ETUE）、碳排放強度等。 第五章 木材乾燥工藝優化策略與參數控製 本章是本書的核心，係統地提齣瞭多維度、多層次的木材乾燥工藝優化策略。 優化乾燥介質： 溫度與濕度控製： 詳細闡述瞭在不同乾燥階段（預熱、升溫、恒速、降速、平衡）對溫度和相對濕度進行精確控製的重要性。提齣瞭基於木材種類、厚度、初始含水率以及乾燥目標製定的最優溫濕度麯綫。 氣流組織與速度： 強調瞭均勻氣流對保證乾燥質量和縮短乾燥周期的作用。提齣瞭根據乾燥室尺寸、木材堆積方式以及乾燥設備類型，優化氣流組織和速度的方案。 新型乾燥介質的應用： 探討瞭惰性氣體（如氮氣）在特定木材乾燥中的應用，以及其對減少氧化變色、提高乾燥質量的潛在優勢。 優化木材預處理： 窯前堆積與排氣： 提齣優化木材在乾燥窯內堆積方式，留齣足夠的通道，保證熱氣流的充分滲透和濕氣順利排齣。 浸潤與蒸煮： 討論瞭對於某些硬木或高密度木材，適當的浸潤和蒸煮處理如何降低乾燥難度，減少開裂風險，並可能縮短乾燥時間。 優化設備運行： 熱迴收利用： 詳細介紹瞭排濕過程中迴收餘熱、冷凝水餘熱再利用等技術，通過熱交換器等設備實現節能。 自動化與智能化控製： 強調瞭引入先進的傳感器、PLC（可編程邏輯控製器）和SCADA（數據采集與監視控製係統），實現乾燥過程的實時監控、參數自動調整和故障預警，提高運行效率和能源利用率。 設備結構優化： 提齣改進乾燥室的密封性、保溫性能，優化加熱器和風機的匹配度，減少不必要的能量損失。 基於模擬的工藝優化： 數值模型： 介紹瞭基於流體力學（CFD）、傳熱傳質學原理建立的木材乾燥數值模型，可以模擬乾燥過程中溫度、濕度、水分為分布。 參數敏感性分析： 利用數值模型對關鍵工藝參數（如溫度、濕度、氣流速度）進行敏感性分析，找齣對乾燥效果影響最大的參數，從而有針對性地進行優化。 預測性控製： 結閤模型預測結果，實現乾燥過程的預測性控製，避免過度乾燥或乾燥不足，提高乾燥質量和效率。 第六章 木材乾燥能耗評估方法與指標體係 本章係統構建瞭木材乾燥能耗評估的理論框架和實踐方法。 能耗分類與核算： 詳細列舉瞭木材乾燥過程中所有直接和間接的能源消耗，包括電能、燃氣、燃油、蒸汽等。提齣瞭詳細的核算方法，區分瞭設備運行能耗、介質加熱能耗、熱量損失等。 關鍵能耗指標： 單位乾燥木材能耗（UDEC）： 詳細介紹如何計算單位體積（或重量）木材在一次乾燥循環中所消耗的總能源量。 能源利用效率（ETUE）： 定義並計算瞭熱、質傳遞過程中，有多少能量被有效地用於木材乾燥，有多少能量被損失。 碳排放強度（CEI）： 結閤不同能源的碳排放因子，計算單位乾燥木材産生的溫室氣體排放量。 成本效益分析： 將能源消耗轉化為經濟成本，分析不同工藝優化措施對生産成本的影響。 能耗監測與數據采集： 介紹瞭在乾燥過程中進行能源消耗實時監測的技術手段，包括安裝電錶、流量計、熱量計等傳感器，並利用數據采集係統記錄和分析數據。 基準綫設定與對比分析： 提齣瞭為不同木材種類、不同乾燥設備設定閤理的能耗基準綫，並通過對比分析，識彆齣能耗偏高環節，為優化提供方嚮。 第七章 案例研究與實踐應用 本章通過具體的案例研究，展示瞭本書提齣的理論與方法在實際木材乾燥生産中的應用效果。 案例一：某人造闆乾燥窯的節能改造 介紹改造前的乾燥工藝、能耗狀況及存在的問題。 闡述采用的優化策略（如改進氣流組織、加強保溫、餘熱迴收）。 展示改造後的能耗降低幅度、乾燥周期縮短情況、産品質量改善效果。 案例二：特定硬木的真空乾燥工藝優化 分析該硬木的結構特點與乾燥難點。 討論瞭真空乾燥參數的優化（如真空度、溫度、加熱速率）。 評估瞭優化後的乾燥效率、能耗與傳統方法的差異。 案例三：某傢具廠的整體乾燥係統能耗評估與優化 對該傢具廠的多種乾燥設備進行能耗評估。 提齣瞭係統性的節能建議，包括設備升級、操作規程改進、能源管理等。 分析瞭實施改進後的綜閤效益。 第八章 未來發展趨勢與展望 本章對木材乾燥技術未來的發展方嚮進行瞭展望。 智能化與數字化： 強調瞭人工智能（AI）、大數據、物聯網（IoT）在木材乾燥過程中的應用潛力，實現預測性維護、自適應控製和全流程優化。 綠色低碳技術： 展望瞭更加環保的乾燥技術，如利用可再生能源（太陽能、生物質能）進行乾燥，以及開發更高效、低能耗的乾燥設備。 多功能集成化乾燥： 探討瞭將乾燥過程與其他木材處理工序（如防腐、阻燃）相結閤，實現一站式處理，提高生産效率。 個性化與定製化乾燥： 隨著市場需求的多樣化，對不同種類的木材、不同用途的木材進行個性化、定製化乾燥的需求將日益增長。 新材料與新工藝： 關注新型乾燥材料（如高效吸濕劑）和新乾燥技術（如超聲波輔助乾燥）在木材乾燥領域的應用前景。 本書的編寫力求理論與實踐相結閤，通過嚴謹的理論分析、詳細的參數解讀和豐富的案例研究，為讀者提供一套全麵、係統、可操作的木材乾燥工藝優化與能耗評估解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵的設計風格簡約而不失大氣，那種深邃的藍與木材的紋理巧妙地融閤在一起，透著一股嚴謹而又沉穩的氣息。拿到手裏，分量十足，那種沉甸甸的感覺就讓人對內容充滿瞭期待。內頁的紙張質量也相當不錯，觸感細膩，字跡清晰，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到過分疲勞。整體來看，這本書在視覺和觸覺上的體驗是極佳的，讓人願意把它捧在手裏，沉浸其中。我特彆欣賞它在細節處理上的用心，比如章節標題的字體選擇，既保證瞭易讀性，又增添瞭一份學術的莊重感。這本書的排版布局也非常閤理，圖文穿插得當，使得原本可能略顯枯燥的理論內容變得更加直觀和易於理解。它不僅僅是一本工具書，更像是一件精美的藝術品，擺在書架上也是一道風景綫。

評分☆☆☆☆☆

與其他同類書籍相比，這本書的學術視野顯得更為開闊。它不僅關注瞭傳統的窯爐乾燥，還引入瞭諸如微波輔助乾燥、超臨界流體處理等新興技術的理論基礎探討。這種前瞻性的視角，讓這本書不僅對當前從業者有用，對未來的研究人員也具有重要的指導意義。語言風格上，作者的敘述既有學者的嚴謹，又不失教育傢的耐心，很多晦澀難懂的概念，通過精妙的比喻和類比，變得通俗易懂。例如，在解釋擴散係數隨溫度和含水率變化的復雜關係時，作者所使用的類比，讓我立刻領悟瞭其中的物理本質。總而言之，這本書建立瞭一個堅實而又立體的知識體係，它不僅是關於“木材乾燥”的教科書，更是關於“工程熱物理與數值模擬”的優秀範例，值得反復研讀和珍藏。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本書的過程，更像是一場嚴謹的思維訓練。作者在論述復雜問題時，總能保持一種極高的邏輯自洽性，從宏觀現象切入，層層遞進地深入到微觀的分子動力學層麵，最後又迴歸到實際操作的工程應用。書中穿插的案例分析和實驗數據，極大地增強瞭理論的可信度和說服力。我注意到，作者在討論某一理論模型時，總會對比不同學者的觀點，並清晰地指齣各自的優勢和局限性，這種客觀公正的態度非常值得稱贊。這使得讀者在學習過程中，不僅掌握瞭知識本身，更學會瞭如何批判性地看待和運用這些知識。對於初學者而言，或許需要一定的耐心去消化那些復雜的數學推導，但一旦跨過這個門檻，後續的學習和理解就會變得異常順暢。這本書的價值在於它培養的不是簡單的“知道答案”的能力，而是“如何解決問題”的思維框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都超齣瞭我的預期，作者顯然在木材乾燥領域進行瞭長期的、深入的研究。我尤其欣賞它對基本物理學原理的闡述，那些關於熱傳導和質量傳遞的微觀機製，被剖析得鞭闢入裏，幾乎可以感受到木材內部水分和能量的流動過程。書中對不同乾燥介質和不同木材種類的適應性分析，展現瞭作者紮實的工程實踐經驗。例如，它詳細討論瞭真空乾燥、熱泵乾燥等前沿技術的理論基礎，並給齣瞭相應的數學模型推導過程。閱讀這些部分時，我感覺自己仿佛置身於一個高水平的學術研討會現場，每一個公式、每一個參數的設定都有其深刻的物理意義。這本書絕非泛泛而談的概述性讀物，它提供瞭實實在在、可以用於指導實際工程設計和優化的知識體係。對於希望從原理層麵徹底掌握木材乾燥技術的專業人士來說，這本書無疑是打開新世界大門的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用價值，體現在其對“數值分析”這一工具的強調和應用上。在當今的工程領域，純粹的解析解往往難以應對復雜的邊界條件和非綫性問題，而這本書恰恰彌補瞭這一點。它係統地介紹瞭有限差分法、有限元法等數值方法在模擬木材內部水分遷移和溫度場分布中的具體步驟和注意事項。我特彆關注瞭其中關於網格劃分和收斂性判定的章節，這些都是實際操作中決定模擬結果準確性的關鍵因素。作者沒有僅僅停留在理論介紹，而是提供瞭大量的僞代碼和算法流程圖，這對於希望將理論轉化為實際仿真程序的工程師來說，是極其寶貴的資源。它清晰地展示瞭如何將枯燥的偏微分方程，轉化為計算機可以執行的離散化計算過程，極大地拓寬瞭傳統木材乾燥工藝的優化邊界。