木材水分移动.pptx

木材水分移动方式的研究;一.木材中水分的种类;;纤维饱和点含水率及其实际意义

当木材内的自由水蒸发殆尽而吸着水仍处于饱和状态时的含水率称纤维饱和点含水率。它是一种特定的含水状态，约为23%~32%，通常以30%作为各树种的平均值。;二.木材中水分的分布及移动方式;研究意义

一直以来人们都在研究木材干燥过程中水分的变化，通过检测木材含水率分布与迁移可以更好地控制干燥过程。传统方法研究木材的水分分布、迁移、流场大都是将木材切成较小的薄片或者采用钻孔取样来分析，也有研究人员利用扫描电镜来研究木材含水率。随着技术的进步，目前也有利用射线来研究木材的含水率。;木材中水分分布研究方法;测试原理;原料：本实验收集了94种阔叶木和18种针叶木样品木片，把各种木片分别磨成细末并用振动筛筛分出40～60目的木粉，再将木粉试样分别装入洁净的密封塑料袋中，平衡后测定水分含量和采集近红外光谱数据。实验还收集了100块20mm×20mm×20mm小木块，用于测定气干密度和采集近红外光谱数据。

仪器和方法：用Bruker公司的MPA型傅立叶变换近红外光谱分析仪采集样品的近红外光谱，仪器的扫描次数为64次、分辨率为8cm-1和光谱区间为12500～3600cm-1。采用PLS方法建立针叶木和阔叶木混合模型（即木材模型）和桉木无性系模型，考察树种对模型质量和预测结果的影响；以决定系数（R2）、交叉验证均方根偏差（RMSECV）、残留预测偏差（RPD）和偏移等4个统计量来评价校正模型的质量。采用国家标准方法测定木材水分和气干密度。;实验数据;结论

1.水分含量模型的R2都接近100%，水分含量模型的实测值与预测值的相关性极好；模型的RMSECV值都小于标准方法的误差，RPD值也都大于10，模型质量极好。水分模型对样品的预测偏差也都小于标准误差。

2气干密度模型的R2为0.976、RMSECV值为0.0152g/cm3、RPD值为6.47，模型质量好。气干密度模型对样品的检测分析结果偏差为－0.019～0.02g/cm3，预测效果很好。

3水分和气干密度模型的含量分布都比较均匀，可以采用近红外光谱技术快速测定木材水分和气干密度。;2.X射线密度计法测定木材水分的分布;测试原理

木材可看作木??实质(细胞壁)与水分两部分的复合系,当X射线穿过木材时,其木材实质及水分均要吸收X射线。若木材实质、水分的质量吸收系数分别为Ld、Lw,则木材的平均质量吸收系数〔2〕:L=WdLd+WwLw,式中Wd、Ww为各组分所占质量比。

测试在木材气干、绝干两种状态下进行,先将气干材样品在X射线密度计下进行扫描,记录其透射强度谱1。取下薄片烘干至绝干,再沿原扫描路径进行X射线扫描测试,记录其透射强度谱2。两次透射强度差值即为水的吸收强度。;原料与方法：落叶松、杨树、杉木。每种制成块状和片状两个试样,共6个试样。长方块试样用烘干法测试,分别测出烘干前、后木块的体积和质量,计算出平均含水率、平均水分密度及木材平均密度。片状样品用X射线密度计扫描测试,选择X射线束宽*高为:0115mm*11555mm,取样间隔为0105mm。薄片厚度为1mm,厚度均匀一致,扫描方向沿木材径向,厚度方向取为导管或管胞方向。;实验数据;结论

晚材部分的水分密度、气干材密度均比早材部分大,即从早材到晚材,水分密度随气干材密度的增大而增大，这是显而易见的。从木材结构知晚材管胞的细胞壁比早材更密集,因而包含更多的细胞壁或束缚水。对杨树、杉木的测试结果表明这一结论仍然成立。;木材中水分的移动

（一）水分在木材内移动的通道

有三个：相互连通的细胞腔、细胞间隙、纹孔膜上的小孔。

（二）木材内水分移动的动力（机理）

有三种：毛细管作用、液体或蒸汽的不同压力、不均衡的水层或气体厚度的影响。

木材中水分的移动可分为含水率在纤维饱和点以下和以上两种情况来讨论：;1含水率低于纤维饱和点时，水分以液体或蒸汽状态沿三个途径移动：

（1）以液体状态沿微纤丝之间的毛细管移动；

（2）以蒸汽状态沿细胞腔与纹孔所构成的毛细管移动；

（3）以蒸汽和液体不断交替的状态沿彼此相邻的微纤丝之间的毛细管与细胞腔移动。

2含水率高于纤维饱和点时，只有液体状态的自由水沿着细胞腔和纹孔移动，这种情况引起水分移动的动力为毛细管张力。;研究方法;2.基于光流技术;光流原理

光流是空间运动物体在观测成像面上的像素运动的瞬时速度。光流的研究是利用图像序列中的像素强度数据的时域变化和相关性来确定各自像素位置的“运动”，即研究图像灰度在时间上的变化与景象中物体结构及其运动的关系。将二维图像平面特定坐标点上的灰度瞬时变化率定义为光流矢量。;材料：试件样本来自安徽祁门，试验是以杉