木材干燥理论架构及其数学表达的研究简报
2018-05-04杨庆贤饶久平谢拥群廖益强
江西农业大学学报 2018年2期
林 铭,杨庆贤,饶久平,谢拥群,廖益强,魏 微
(福建农林大学 材料工程学院,福建 福州 350002)
考虑到木材干燥过程发生的热质迁移及其交叉作用的复杂性。因此,必须从普遍性的角度,研究温度梯度、湿度梯度、压力梯度引起的热量传导输运、水分物质扩散迁移、水蒸气渗透迁移及其相互耦合效应的普适规律,即建立木材干燥过程的热质迁移定律。该定律将作为木材干燥理论架构的一个基础。同时,考虑到木材干燥过程,在木材介质内部各点上的温度和湿度这两个重要物理量的数值不仅是空间的点函数,而且是时间的函数。因此,必须研究温度场和湿度场随时空变化的普适规律,即建立木材干燥过程介质内部温度场和湿度场的非稳态偏微分方程组。该偏微分方程组将成为木材干燥理论架构的另一基础。然而,无论是建立热质耦合迁移定律,还是建立场偏微分方程组,其数学推导过程均极其复杂。考虑到篇幅有限,本文首先将以简报形式报道木材干燥过程热质耦合迁移定律和场偏微分方程组的数学表达式,而它们复杂的数学推导过程,将在后续发表。
1 木材干燥过程热 — 质耦合迁移定律
如果把干燥木材介质看作一个系统,则该系统既不是孤立系统也不是封闭系统,而是一个开放系统。系统既然是开放的,那么系统在干燥过程所发生的热量传导过程、水分扩散过程和水蒸气渗透过程就是系统与外界之间发生的能量交换过程、物质交换过程和熵交换过程。……
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