本文以节能降耗、保护环境以及保障产品质量为目标,创新性地将快速节能的超声波干燥技术应用于造纸的高耗能过程(纸张干燥单元),通过研究超声波干燥纸张的过程以及对成纸性能的影响,以探究其在纸张干燥过程中应用的可行性和适用性。本论文的具体研究内容和主要结果如下:首先,根据课题需要设计并搭建超声波干燥纸张小型实验台,通过有限元分析与实验探究不同板厚下实验台干燥纸张效果。结果表明,不同厚度的平板辐射的超声波场相同,中间区域振幅最高,周围随与中心距离的增加呈现下降趋势,在超声波激励2mm板厚时板面振幅变化较为平缓。纸页含湿率及温度变化与板面振动特性有着密切的关系,振幅越大超声干燥能力越强,纸张升温越快。在超声波激励2mm板厚、干燥时间30s内纸幅的区域脱水率偏差在0.5%之内且纸张温度变化趋势平缓,但单个换能器驱动平板对纸幅的横向温度影响较大,采用换能器阵可消除该影响,同时进一步提高超声波的作用强度。其次,在上述实验基础上,根据超声波作用机制明确纸张干燥过程,并基于质量与能量守恒原则建立干燥数学模型。结果表明,超声波干燥纸张过程为初期超声波干燥和后期类电热干燥,其传质方式为水雾渗流和水蒸气扩散形式。超声波作用能力与湿纸页(被干物)含湿量正相关,与纸页温度负相关,两者相互耦合。干燥过程主要是降速阶段且该数学模型得到的干燥曲线与实测曲线趋势吻合。最后,通过超声波干燥与电热干燥成纸性能对比以探究超声波干燥纸张的适用性,并在不同超声波功率、不同干燥时间、与不同温度的电热联合下对纸张进行干燥处理。结果表明,与电热干燥相比,超声波干燥获得成纸的抗张强度相对提升1.7%,撕裂度相对提升1.5%,透气度相对降低30.7%,可见超声波在湿纸页内传播会对纤维本身、纤维的结构以及纤维间的结合程度等产生作用,从而影响成纸性能。此外提高超声波作用强度,可降低纸张的厚度和透气度,增强纸张的紧度、抗张强度以及撕裂度。增加干燥时间,纸张厚度与透气度会小幅度下降,纸张强度指标出现先上升后缓慢下降的变化规律。联合干燥时提升电热温度不利于成纸各项性能,超声波作用后的湿纸页后续干燥时仍需遵循传统烘缸干燥的温度控制曲线,才能够保证成纸品质,这为超声波干燥技术在纸张实际工程应用提供实验基础。综上,超声波干燥技术适用于纸张干燥过程,对成纸的一般性能和物理性能无明显负面影响,且有利于成纸的结构性能,这主要得益于干燥初期超声波的正向作用,可为造纸过程节能降耗提供一个好的技术创新点。