利用介電常數測定木材含水率

交流介電式水分測定儀的基本原理是在一定頻率下木材的介電常數和損耗角正切隨木材含水率的不同而變化。這種水分測定儀所用的頻率在射頻范圍內，如繼續提高頻率，使用波長1~1000mm范圍內的水分測定儀稱微波水分測定儀。介電式水分測定儀，其含水率測定范圍比電阻式大，理論上可測定全干至飽和水狀態的任一含水率，但要能適應含水率很高，則制造上尚有一定難度?？傊?，其測定范圍比直流電導式要大，但電容式必須進行密度修正，因為密度對介電性影響較電導式更大。

木材的介電損耗。(1)功率因數和損耗角正切：施加交流電壓于以木材為介質的電容器極板上，施加的電壓和電流間有一相位角0°，它是總電流A和電阻電流B之間的夾角。功率因數就是該相位角的余弦，以cos表示。因電流是以這個相位角通向電壓，功率因數在數值上等于一個振動周期內木材的吸收功率(消耗能量)與該周期材料所貯存的總表觀功率(電容內貯存全部能量)的比值。

消耗電功功率P=IrE=ItEcos0，則上r=COS0。由于損耗角3和相位角0之和為90°，而木材作介質時，一般損耗角5極小，損耗角正切tan3＜cos0。工程上常用功率因數替代損耗角正切。木材的介電常數f'=2~8范圍時，tan3的范圍為2x10~700x10。利用介電常數和損耗角正切雙重指標隨含水率變化規律的水分儀稱功率損耗水分儀。木材功率損耗P與介電常數￡和損耗角正切tag成正比，有P=X?￡?tan5的關系式，K為比例常數。

(2)介電損耗率(損耗因數)：介電損耗率￡，是與能量損失成正比的量，數值上等于介電常數與損耗角正切的乘積，#'=￡'? tan5，為木材的介電常數。木材的介電損耗率主要為tan所左右。木材作為介電材料時，希望介電損耗盡量??；當在高頻加熱和膠合木材時，希望介電損耗大，功率因數高，發熱量大，使木材的加熱和膠合效果好。木材介電損耗率主要決定于損耗角正切的大小，而損耗角正切tan5隨木材含水率M，密度p、電場頻率/和木材紋理方向的變化而變化。

(3)高頻電熱干燥木材與高頻膠合技術：木材置于高頻電場中，在交變電流作用下，木材中的水分從原來不規則位置，到按電流和磁場方向作有規律地運動，由于電流方向的迅速改變，水分子被迫隨之轉動，這種轉動每秒可達1000萬次以上，由于水分子急劇運動，相互摩擦產生熱量，使水分汽化，從而提高了木材內部蒸汽壓向外蒸發，木材逐漸干燥。高頻干燥有速度快、木材含水率梯度和溫度梯度均勻等優點，但也存在電能消耗大、成本高、對電視接收有干擾，并須注意操作者的勞動保護等缺點。
木材干燥需用的高頻頻率為2~40MHz，常用是7~13.6MHz。為了取得更好的加熱效果，我國尚有采用915~2450MHz的微波干燥木材，它具有速度快、熱效率高、木材變形小，適于自動化等優點。通?？杀葷窨諝鉃榻橘|的干燥快25~30倍。

高頻電熱應用在膠合上，可使膠合劑獲得選擇加熱。濕膠和干木材的介電性不同，濕膠比干木材更易接受高頻電能，使高頻能量集中在膠合線上，膠合劑很快熱聚合，一般只需幾秒到幾十秒，但這種膠合只適用于熱固性樹脂膠。酚醛和源醛膠膠合時，采用頻率為13.5MHz和27MHz兩種。膠合時，木材含水率不高于12%為宜，其中以8%~12%為最好。木材密度不宜過大，如木材密度過大或含水率過高時，選擇性加熱效果差。因它們均能增加介電損耗，使木材吸收電場能量增大。此外，木材密度和水分增加，還能提高木材的熱傳導性，從而降低膠縫的加熱溫度。

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