超声波干燥是依托超声波的机械效应和空化效应原理,利用超声波振子将超声波能量转换为机械能,通过超声波振子带动振板,从而产生高频振动雾化去除干燥物料中水分的一种免加热型干燥方式。造纸一直以来是能耗较大的行业之一,究其原因则是在纸张干燥阶段耗能较多。目前纸张的主流干燥技术——蒸汽干燥,以及新出现的一部分新型辅助干燥技术都属于加热蒸发干燥,能效依然较低。因此,为纸张生产寻求更加高效节能的干燥方法尤为重要。超声波干燥的显著特点是免加热、干燥速率高、能效高。本论文探索性的研究了纸张采用超声波干燥的干燥速率和能效。本论文主要进行了以下几方面的研究工作,并得出了相应的结论:(1)对纸张超声波干燥装置及操作流程进行了设计与研究,对其振板结构、频率特性、振板厚度进行了试验研究。纸张超声波干燥试验装置的主要操作流程包括超声波发射源、能量转换与纸张干燥、温度测定、含水率测定、试验过程中纸张质量测量。研究发现,在超声波功率为200 W的情况下,随着振板厚度的增大,最佳频率不断减小,振板厚度1mm、1.5mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、4 mm 对应的最佳频率分别为 23.6 kHz、22.6 kHz、22.6 kHz、22.5 kHz、22 kHz和19.1 kHz,而且两者保持非线性的变化关系。当振板厚度为2 mm时,平均干燥速率达到最大,此时,对应的最佳超声波频率为22.6 kHz。(2)对纸张超声波干燥过程中纸张初始含水率、超声波功率、纸张表面施加压力、振板表面温度对干燥速率的影响进行了试验研究。研究发现,纸张初始含水率越高,超声波初始干燥速率也越大。当超声波功率为200 W时,干燥速率在极短的时间达到最大值0.0532 g/s,但是随着含水率的下降,干燥速率迅速下降。因此,更适合进缸含水率较高的纸种,如卫生纸的预干燥。超声波干燥速率随着功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势,且两者保持非线性变化关系,当超声波功率为540 W时,超声波干燥速率最佳,达到最大值0.082 g/s。(3)对纸张热风干燥、超声波-热风联合干燥、超声波-电加热联合干燥、电加热干燥的过程进行试验研究。研究发现,当使用热风进行纸张干燥,干燥速率呈现出快速下降——基本稳定——缓慢下降三个阶段,且随着温度的升高,干燥速率越来越快。当使用超声波-热风联合干燥纸张,与不加超声波干燥相比,同一温度下最大可节约35%的干燥时间,能效增加了14.699%,达到了降低能耗的目的,且热风温度越高时,干燥时间缩短量越明显。使用电加热干燥和超声波-电加热联合干燥,两者干燥速率整体都呈现不断减小的变化趋势,同一温度下,超声波-电加热联合干燥最大可节约18.9%的干燥时间,能效增加了 6%。超声波对纸张热风干燥的强化效果优于对纸张电加热干燥的强化效果,且前者能效比后者高出近30%。