Sấy và bảo quản gỗ | Tiểu luận môn công nghệ sấy và bảo quản gỗ Trường đại học sư phạm kĩ thuật TP. Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN
Môn học: CÔNG NGHỆ SẤY VÀ BẢO QUẢN GỖ
Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN HẢI HOÀN Sinh viên thực hiện:
HUỲNH THỊ THANH TRÀ - 21138064
ĐOÀN HỒNG NGA - 21138054 Khoá: 2021 – 2025
TPHCM, ngày 04 tháng 06 năm 2023 MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 PHẦN 2: NỘI DUNG 1
2.1 Khái niệm và phân loại chế độ sấy? Trình bày nguyên tắc xây dựng, ự l a chọn
và đánh giá chế độ sấy? 1
2.1.1. Khái niệm chung về chế độ sấy 1
2.1.2. Phân loại chế độ sấy 3
2.1.3. Nguyên tắc xây dựng và đánh giá chế độ sấy 6
2.1.4. Phương pháp lập chế độ sấy 8
2.1.4.1. Phương pháp so sánh 8
2.1.4.2. Lựa chọn chế độ sấy gỗ 9
2.2 Nêu phương pháp xác định thời gian sấy gỗ và phân tích các yếu ố t ảnh
hưởng đến xác định thời gian sấy gỗ ? 12
2.2.1. Xác định thời gian sấy 13
2.2.1.1. Phương pháp đồ thị giải tích 13
2.2.1.2. Phương pháp dùng bảng 16
2.2.1.3. Phương pháp mẽ sấy chuẩn 20 2.2.2. Các yếu ố t ảnh hưởng ế đ n thời gian sấy 20 2.2.2.1. Ảnh h ở ư ng của loại gỗ 20 2.2.2.2. Ảnh h ở
ư ng của khối lượng riêng 21 2.2.2.3. Ảnh h ở
ư ng của qui cách gỗ sấy 21 2.2.2.4. Ảnh h ở
ư ng của nhiệt độ 21 2.2.2.5. Ảnh h ở
ư ng của tốc độ tuần hoàn của môi trường sấy 21 2.2.2.6. Ảnh h ở ư ng của độ ẩm 21 PHẦN 3: KẾT LUẬN 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 23 PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Sấy gỗ là một quá trình quan trọng để tăng độ bền, kháng nước và giảm độ co giãn
của gỗ. Chế độ sấy gỗ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng của quá trình sấy.
Trong bài luận này, chúng ta sẽ đi vào chi tiết về các yếu tố quan trọng như xem xét
nguyên tắc xây dựng, lựa chọn và đánh giá chế độ sấy, phương pháp xác định thời gian
sấy gỗ, và ngoài ra còn phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến xác định thời gian sấy gỗ
Hy vọng bài luận này sẽ giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về chế độ sấy gỗ và cách sử
dụng nó để có được sản phẩm ỗ g đạt c ấ h t lượng cao. PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. Khái niệm và phân loại chế độ sấy? Trình bày nguyên tắc xây dựng, ự l a chọn
và đánh giá chế độ sấy?
Chế độ sấy gỗ là quá trình loại bỏ độ ẩm trong gỗ bằng cách sử dụng nhiệt độ và
luồng khí. Chế độ sấy gỗ được sử dụng để cải thiện chất lượng và tính đồng đều của gỗ,
giảm thiểu sự co rút và biến dạng của gỗ sau khi sấy, và tăng độ bền và độ ổn định của
gỗ. Có nhiều phương pháp sấy gỗ khác nhau. Mỗi phương pháp sấy có ưu điểm và ạ h n
chế riêng, tùy thuộc vào tính chất của gỗ và mục đích sử dụng.
Để xây dựng chế độ sấy gỗ hiệu quả, cần xác định tính chất của gỗ, bao gồm độ ẩm
ban đầu, loại gỗ, kích thước và hình dạng. Sau đó, lựa chọn phương pháp sấy phù hợp
và xác định nhiệt độ và thời gian sấy phù hợp để đạt được chất lượng sản phẩm tốt nhất.
2.1.1 Khái niệm chung về chế độ sấy
Chế độ sấy là điều kiện sấy được đặc trưng bởi sự thay đổi các thông số môi trường sấy nhằm ả
b o đảm được tốc độ sấy và chất lượng sấy. Chế độ sấy hợp lý phải ả b o đảm
thời gian sấy ngắn nhất trong khi vẫn bảo đảm chất lượng gỗ sấy, đáp ứng được yêu cầu sử dụng. 1
Chế độ sấy được thể hiện bằng sự thay đổi nhiệt độ T, độ ẩm không khí môi trường
sấy φ theo sự thay đổi độ ẩm gỗ sấy. Vận tốc tuần hoàn môi trường sấy trong lò sấy
thường có giá trị không đổi đối với ừ t ng loại lò sấy.
Các thông số của chế độ sấy bao gồm: - Nh ệ
i t độ sấy T: Ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển nhiệt, vận chuyển ẩm trong gỗ sấy. Nhiệt ộ
đ cao, cường độ dòng vận chuyển lớn.
- Độ ẩm môi trường φ: Ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi nước từ gỗ vào môi trường
sấy, đại lượng này đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường sấy đến các quá trình trao đổi bề mặt gỗ sấy.
Điều hành quá trình sấy là điều tiết t ạ
r ng thái của môi trường sấy theo sự thay đổi ủ c a độ ẩm ỗ
g sấy, thông qua điều tiết 2 thông số trạng thái đặc trưng: nhiệt ộ đ T˚C
và độ ẩm tương đối của không khí φ %.
- Chênh lệch nhiệt độ ∆T: Để kiểm soát trạng thái của không khí trong lò sấy, người
ta thường dùng một dụng cụ đo đơn giản là ẩm kế. Giá trị nhiệt độ của nhiệt kế ướt là
giá trị nhiệt độ giới hạn làm lạnh của quá trình bay hơi, tương ứng với trạng thái của
không khí ở thời điểm đo. Như vậy giá trị chênh lệch nhiệt độ (còn gọi là chênh lệch
ẩm kế) ∆T sẽ gián tiếp cho ta biết được giá trị độ ẩm tương đối của không khí φ và được
xác định theo công thức: ∆T=Tk - Tu (1.1)
- Độ ẩm thăng bằng EMC: Khi để gỗ trong môi trường không khí, gỗ sẽ hút hoặc
nhả ẩm để tiến về trạng thái đạt độ ẩm thăng bằng. Trong quá trình sấy gỗ, nhiệt ộ đ , độ
ẩm môi trường sấy φ luôn thay đổi theo trạng thái của độ ẩm gỗ sấy. Do vậy, người ta
đã sử dụng độ ẩm thăng bằng EMC của gỗ trong môi trường sấy như một đại lượng
gián tiếp thể hiện độ ẩm môi trường sấy khi độ ẩm ỗ g thay đổi.
- Dốc sấy: là đại lượng được xác định bằng tỷ số giữa độ ẩm tức thời của gỗ sấy so
với độ ẩm thăng bằng của gỗ trong môi trường sấy. Dốc sấy đặc trưng cho tốc độ sấy
nhanh hay chậm, nếu dốc sấy lớn sẽ dễ sinh ra khuyết tật nứt khi sấy, nếu dốc sấy quá 2
nhỏ, quá trình sấy sẽ chậm thậm chí gỗ sẽ bị biến màu, mốc trong quá trình sấy do luôn
ở trạng thái ẩm ướt. U= Wtucthoi (1.2) EMC
U - Dốc sấy; Wtucthoi - Độ ẩm tức thời của gỗ sấy, %
EMC - Độ ẩm thăng bằng của gỗ trong môi trường sấy, %.
Hình 1.1: Sự thay đổi nhiệt ộ
đ , độ ẩm môi trường, độ ẩm thăng bằng của gỗ trước và
sau khi đi qua đống gỗ.
2.1.2 Phân loại chế độ sấy
- Phân loại theo nhiệt độ sấy
Căn cứ vào giá trị của các thông số Tu, ∆T, d, ph cũng như khối lượng riêng của hơi
nước trong không khí γh, có thể phân ra các cấp độ chế độ sấy như ở bảng 1.1. Việc
phân loại như vậy sẽ thể hiện được đặc tính nhiệt động học của không khí (như môi
trường sấy), tính chất của gỗ, công nghệ và thiết ị b sấy gỗ.
Bảng 1.1. Phân loại chế độ sấy theo nhiệt độ 3
- Phân loại chế độ sấy theo thời gian: Căn cứ vào thời gian ở từng giai đoạn sấy để
quy định nhiệt độ và độ ẩm của môi trường sấy tương ứng. Chế độ sấy theo thời gian
là một chế độ sấy được lập dựa trên kinh nghiệm tổng kết từ cơ sở của chế độ sấy theo
độ ẩm. Người vận hành lò sấy phải hiểu được về thiết bị sấy sử dụng cũng như đặc tính
của gỗ sấy, và đã có kinh nghiệm về sấy, sau đó căn cứ vào thời gian để điều khiển quá
trình sấy. Thông thường, trong sản xuất không khuyến cáo sử dụng loại chế độ sấy theo thời gian.
- Phân loại theo cấp chế độ sấy: Chế độ sấy gỗ ở điều kiện tự nhiên phụ th ộ u c vào
điều kiện môi trường và khó thực hiện được. Căn cứ theo sự thay đổi trạng thái độ ẩm
của gỗ sấy, nhiệt độ sấy và thế năng ẩm kế ∆T có thể phân chia thành chế độ sấy một
cấp, hai cấp, ba cấp hoặc nhiều cấp. Số lượng cấp độ sấy n phụ th ộ u c vào phương pháp
điều khiển sấy và có sự liên hệ chặt chẽ với thời gian sấy và được xác định theo công
thức gần đúng của I.V.Krechetov: n = b√𝜏 (1.3)
Trong đó: b - Hệ số, phụ th ộ
u c vào tính chất của gỗ, nhận giá trị 1 - 1,3. τ - Thời gian sấy, giờ.
Căn cứ vào độ ẩm ban đầu của gỗ sấy, khả năng sinh ra khuyết tật gỗ sấy quá trình
sấy được chia thành 4 giai đoạn hoặc nhiều giai đoạn như ở bảng 1.2, 1.3.
Bảng 1.2: Các giai đoạn sấy
- Phân loại theo mức độ điều khiển chế độ sấy:
+ Chế độ sấy đối với các lò sấy điều khiển thủ công: Để đơn giản cho việc theo dõi,
kiểm tra và điều hành sấy, việc xem xét trạng thái của môi trường sấy trong lò sấy được
tập trung ở hai thông số cơ bản đặc trưng cho trạng thái của môi trường sấy, đó là nhiệt 4
độ sấy T và chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt kế khô và ướt AT. Hai thông số này cũng
được coi là hai thông số trực tiếp của chế độ sấy thay vì T˚C và φ%
+ Chế độ sấy đối với lò sấy điều khiển tự động:
Đối với các lò sấy tự động, chế độ sấy bao gồm các thông số: Nhiệt độ Tk, độ ẩm
thăng bằng của gỗ trong môi trường EMC, dốc sấy U. Các thông số này thay đổi theo
độ ẩm của gỗ sấy. Ở đây EMC cũng là một thông số biểu thị gián tiếp độ ẩm tương đối của không khí (φ, %).
Trong một số trường hợp sấy gỗ được điều khiển tự động, có thể sử dụng chế độ sấy
kiểu bậc thang, chế độ sấy kiểu bậc thang chính là dựa vào tỷ lệ chênh lệch giữa độ ẩm
trung bình của gỗ sấy và độ ẩm thăng bằng của gỗ trong môi trường sấy hay còn gọi là dốc sấy.
Từ kết quả nghiên cứu với các loại gỗ khác nhau và qua kinh nghiệm thực tế, với
yêu cầu chất lượng sấy cao và với các loại ván dày hơn 30mm, có thể sử dụng dốc sấy
U với trị số như sau (theo F. Cônman): - Đối ới v gỗ lá kim: ~ 2,0 - Đối ới v gỗ lá ộ r ng: ~ 1,5
Khi sấy nhanh, yêu cầu chất lượng không cao, ván đã qua hong phơi và ván có bề
dày nhỏ hơn 30mm, có thể sử dụng dốc sấy: - Đối ới
v gỗ lá kim: ± ~3,00 ÷ 4,0 - Đối ới v gỗ lá ộ r ng: ~ 2,0 ÷ 5,0 5
Bảng1.3. Chế độ sấy gỗ xẻ từ gỗ Sồi (Quercus alba), Tần Bì (Fraxinus excelsior)
2.1.3. Nguyên tắc xây dựng và đánh giá chế độ sấy
Một chế độ sấy phải bảo đảm:
- Gỗ sấy khô đạt yêu cầu chất lượng đề ra.
- Thời gian sấy gỗ ngắn. - Chi phí ấ s y thấp.
Khó khăn trong quá trình sấy gỗ là quá trình dịch chuyển ẩm một c c á h nhanh chóng
từ bên trong gỗ ra phía ngoài bề mặt.
* Nguyên tắc xây dựng, lựa chọn chế độ sấy:
- Trong sấy gỗ, quá trình vận chuyển ẩm đóng vai trò quan trọng, do vậy mọi chế độ
sấy phải thúc đẩy quá trình vận chuyển ẩm từ trong ra ngoài bề mặt gỗ sấy. Cần phải
lưu ý rằng ở nhiệt độ cao quá trình dẫn ẩm tốt hơn (nhiệt độ tăng thì hệ số dẫn ẩm tăng).
Do vậy, cần phải coi t ọ
r ng giai đoạn làm nóng gỗ ở điều kiện độ ẩm môi trường φ cao.
- Đặc tính quá trình sấy phụ th ộ
u c vào độ ẩm gỗ sấy. Độ ẩm ban đầu của gỗ càng
thấp, nhiệt độ môi trường sấy có thể nâng cao, độ ẩm môi trường có thể giảm, từ đó
thúc đẩy quá trình thoát ẩm của gỗ sấy, do vậy thời gian sấy gỗ được rút ngắn. Vận 6
dụng nguyên tắc này nên áp dụng biện pháp hong phơi gỗ tr ớc ư khi sấy để giảm ộ đ ẩm ban đầu của gỗ sấy. - Ch ề
i u dày gỗ sấy càng nhỏ, gỗ càng dễ khô nên có thể tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm
môi trường gỗ sấy. Chiều dày gỗ sấy lớn và độ ẩm ban đầu cao thì cần thay đổi nhiệt
độ và độ ẩm môi trường nhiều bậc hơn. Cần phải lưu ý rằng khi tăng chiều dày và khối
lượng thể tích của gỗ sấy nên thực hiện chế độ sấy với nhiệt độ sấy và ∆T ở mức độ
thấp. Thường xuyên kiểm soát trạng thái của gỗ sấy và các thông số của môi trường sấy
với mục đích phòng tránh hiện tượng nứt, cong vênh có thể xảy ra.
- Lập lịch trình thay đổi nhiệt độ T và độ ẩm môi trường (∆T) cho cả quá trình sấy theo thời gian sấy.
- Thay đổi nhiệt độ T và độ ẩm môi trường (hoặc thay đổi ∆T) cho cả quá trình sấy
theo độ ẩm tức thời của gỗ sấy. Hiện nay phương pháp này được áp dụng rộng rãi nhất
do tính linh hoạt, dễ điều chỉnh. Ở đây cần phải theo dõi sự thay đổi độ ẩm gỗ trong suốt quá trình sấy.
Trong các chế độ sấy của Nga, độ ẩm môi trường sấy được điều tiết thông qua nhiệt
độ nhiệt kế khô và nhiệt độ nhiệt kế ướt, trong đó nhiệt độ nhiệt kế ướt được giữ không
đổi hoặc thay đổi không đáng kể trong suốt quá trình sấy. Trong khi đó, ở các chế độ
sấy của Mỹ, nhiệt độ nhiệt kế ướt giảm dần theo từng cấp, ở các chế độ sấy ở Anh và
Pháp nhiệt độ nhiệt kế ướt không thay đổi hoặc tăng dần. Ở Đức áp dụng chế độ sấy
hai cấp, trong đó nhiệt độ nhiệt kế khô tăng dần, nhiệt độ nhiệt ế k ướt giảm ầ d n. Ở các
nước đều đã xây dựng chế độ sấy chuẩn áp dụng cho các loại gỗ với các chiều dày khác nhau.
* Căn cứ vào chất lượng sấy của gỗ cũng như thời gian sấy có thể đánh giá được chế
độ sấy theo 3 chỉ tiêu sau:
Hiệu suất: Tiêu chí đánh giá là thời gian sấy dài hay ngắn. Cùng sử dụng một lò sấy,
tiến hành sấy cùng một loại gỗ nhưng ở hai chế độ sấy khác nhau để sấy gỗ cùng cấp
chất lượng sấy để đánh giá. 7
Tính an toàn: Cần phải đảm bảo không phát sinh những khuyết tật của gỗ khi sấy.
Dùng trị số giữa độ ẩm thực tế trong gỗ khi sấy với ộ
đ ẩm giới hạn mà gỗ bắt đầu phát sinh những khuyết ậ
t t để biểu thị, tỷ số này càng nhỏ, tính an toàn căng cao.
Tiêu chuẩn này được đánh giá bởi tỷ số giữa giới hạn bền của gỗ và ứng suất lớn nhất trong nó. σ B = ghb (1.4) σmax
Nếu B >1, 0 - chế độ an toàn; nếu B < 1,0 - gỗ sẽ bị nứt khi sấy.
Độ mềm cứng của chế độ sấy: Đặc trưng bởi mức độ bay hơi của nước trong gỗ ở
cùng điều kiện môi trường sấy. Khi chủng loại, kích thước của gỗ sấy cũng như tính
năng sấy là như nhau, nếu chế độ sấy có chênh lệch về nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt
độ nhiệt kế ướt lớn, tốc độ lưu thông của không khí lớn thì được gọi là chế độ sấy cứng
ngược lại, thì được gọi là chế độ sấy mềm.
2.1.4. Phương pháp lập chế độ sấy
Trước khi tiến hành lập chế độ sấy, cần phải biết cấu tạo, tính chất gỗ, đặc biệt là
khối lượng thể tích và hệ số co rút của gỗ, đồng thời cần tham khảo chế độ sấy của
những loài gỗ có đặc điểm g ố i ng loại ỗ g này.
2.1.4.1. Phương pháp so sánh
- Căn cứ vào tính chất của gỗ cần sấy, tham khảo và so sánh với những loại gỗ tương
tự, đồng thời theo dõi và xem xét tình hình sấy của mẫu thí nghiệm để định ra chế độ sấy giả định.
- Căn cứ vào chế độ sấy giả định tiến hành sấy thí nghiệm, từ đó vẽ được đường cong
về sự chênh lệch của độ ẩm ở các giai đoạn sấy, đồng thời xác định số l ợng ư thanh gỗ sấy bị khuyết ậ
t t cũng như tính chất của các khuyết ậ
t t phát sinh ở các giai đoạn sấy.
- Căn cứ vào kết quả thí nghiệm thu được, đối chiếu với chế độ sấy giả định để tiến
hành hiệu chỉnh thông số chế độ sấy.
- So sánh kết quả của vài lần làm thí nghiệm, để chọn ra đường cong tiêu chuẩn có
khuyết tật nhỏ nhất và sự chênh lệch độ ẩm nhỏ nhất. 8
- Lấy số liệu về sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm môi trường sấy của đường cong tiêu
chuẩn đó làm chế độ sấy gỗ, rồi t ế
i n hành sấy sản xuất thí điểm.
- Nếu như quá trình sấy sản xuất thí điểm thành công, thì chế độ sấy đã chọn là hợp
lý, đồng thời tiến hành chỉnh sửa dần trong quá trình sản xuất thực tế, cuối cùng đưa ra
chế độ sấy hợp lý nhất.
2.1.4.2. Lựa chọn chế độ sấy gỗ
Đặc tính chủ yếu của gỗ sấy bao gồm: khối lượng thể tích cơ bản, hệ số co rút thể
tích và tỷ lệ chênh lệch co rút giữa chiều tiếp tuyến và chiều xuyên tâm, tốc độ sấy; cấu
tạo liên quan đến sấy gỗ: số lượng và kích thước tia gỗ, độ dày vách tế bào, số l ợng ư
cũng như kích thước, tình trạng của lỗ thông ngang, số l ợng ư
và sự phân bố của các
chất chứa trong ruột tế bào,...
Cần nắm chắc những nguyên tắc sau: 1. Nhiệt ộ
đ , độ ẩm môi trường sấy
- Đối với các lò sấy ở nước ta, đặc điểm nguyên liệu sấy, nhiệt độ sấy nên trong
khoảng từ 45 - 70°C, trong trường hợp gỗ xẻ dễ sấy, chiều dày nhỏ có thể sấy ở nhiệt độ tối đa 82°C.
- Ở giai đoạn sấy đầu (độ ẩm ban đầu lớn hơn 30%) nhiệt độ nhiệt kế khô nên để ở
trị số thấp, độ ẩm môi trường cao, để đảm bảo cho chất lượng sấy được tốt. Giai đoạn
này giữ ∆T trong khoảng từ 2 - 5°C.
- Đối với gỗ lá rộng, khi độ ẩm gỗ giảm xuống đến 45 - 35% thì ứng lực bề mặt
thường đã đạt đến giá trị cao nhất, khi đó gỗ rất dễ bị nứt. Vì vậy, tại thời điểm đó cần phải tiến hành phun ẩm.
- Khi độ ẩm của gỗ sấy đạt đến 35 - 25%, ứng lực của gỗ đạt đến trạng thái cân bằng tạm t ờ
h i, khi đó cần nâng nhiệt độ và giảm độ ẩm môi trường hoặc tăng ∆T. Giá trị ∆T
tăng từ từ và không quá 25°C.
- Khi độ ẩm của gỗ đạt đến 25 - 20%, thì việc loại bỏ hiện tượng cứng hoá bề mặt gỗ
rất quan trọng, nếu hiện tượng cứng hoá bề mặt ủ
c a gỗ được loại bỏ thì có thể tăng cao
nhiệt độ sấy, giảm thấp độ ẩm của môi trường sấy. Đối với những loại gỗ khó nứt, thì 9
ở giai đoạn sấy sau cùng có thể áp dụng điều kiện sấy cứng, còn đối với những loại gỗ dễ nứt thì ở
giai đoạn sấy sau cùng cần được áp dụng điều kiện sấy.
- Khi độ ẩm của gỗ xẻ lớn hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ, W>Wbh, độ ẩm thăng bằng của
gỗ trong môi trường sấy EMC lấy trong khoảng 15 - 20%, khi độ ẩm của gỗ xẻ nhỏ hơn
độ ẩm bão hòa thớ gỗ Wđổi tùy theo sự thay đổi độ ẩm gỗ, nhưng tỷ lệ giữa chúng là đại lượng đặc trưng cho
mức độ cứng hay mềm của chế độ sấy, do đó cơ bản không thay đổi tỷ lệ này, giá trị dó
được căn cứ vào chủng loại ỗ
g cũng như tốc độ sấy. 2. Loại lò sấy
Căn cứ vào tình hình thực tiễn trong sản xuất để lựa chọn chế độ sấy cho phù hợp.
Đối với lò sấy điều khiển thủ công có nguồn nhiệt là hơi nước hoặc hơi đốt thì lựa chọn
chế độ sấy với điều khiển theo chênh lệch ẩm kế. Các lò sấy tự động sử dụng nguồn
nhiệt là hơi nước có một số dạng lò sấy điều khiển hoàn toàn tự động bằng máy tính,
chế độ sấy được lập trên cơ sở các thông số: nhiệt độ nhiệt kế khô T, chênh lệch nhiệt
độ ∆T, dốc sấy U hoặc nhiệt độ nhiệt kế khô Tk, độ ẩm thăng bằng EMC, dốc sấy U.
Đối với lò sấy tự động điều khiển bằng máy tính, các giai đoạn của quá trình sấy có thể đến 13 giai đoạn sấy.
3. Đặc tính của loại gỗ
Trong công nghệ sấy gỗ, đặc điểm cấu tạo và khối lượng thể tích của gỗ có ảnh
hưởng đến thời gian sấy, chất lượng gỗ sấy và các khuyết tật sinh ra trong và sau quá trình sấy.
- Theo ( Nguyễn Cảnh Mão, 1994) việc lựa chọn chế độ sấy rất phức tạp do gỗ Việt
Nam rất đa dạng về chủng loại ỗ
g , độ ẩm ban đầu cũng như chiều dày. Căn cứ vào đặc
tinh của các loại gỗ, khối lượng thể tích và đặc điểm cấu tạo gỗ sấy có thể phân các loại gỗ theo 4 nhóm gỗ sấy:
Nhóm 1: Bao gồm các loại gỗ cứng, khối lượng thể tích lớn (gỗ nhóm I, III theo bảng phân loại ỗ
g theo 8 nhóm thương phẩm).
Nhóm 2: Bao gồm các loại ỗ g trung bình (nhóm IV, V). 10
Nhóm 3: Bao gồm các loại ỗ
g nhẹ, mềm (nhóm VI - VIII).
Nhóm 4: Bao gồm các loại ỗ
g khó sấy do đặc tính cấu tạo.
- Theo (Hồ Xuân Các, 2005), phân nhóm gỗ sấy thành 5 nhóm, một số chế độ sấy
cho 40 loại gỗ với chiều dày khác nhau.
Nhóm 1: Tập hợp các loại ỗ
g quý hiếm, có vân thớ đẹp và là những loại ỗ g sử dụng
trong sản xuất hàng mộc cao cấp và mộc mỹ nghệ xuất khẩu, do vậy đòi hỏi chất lượng
sấy phải cao, không để nảy sinh khuyết tật sấy dù nhỏ vả qua đó thời gian sấy sẽ rất dài, sấy với nhiệt ộ đ và dốc sấy thấp.
Nhóm 2: Nhóm này tập hợp phần lớn các loại gỗ cứng và nặng, không có đặc thù gì
về sấy đáng kể nhưng phải sấy với chế độ sấy rất mềm, vì theo nguyên tắc sấy: gỗ càng nặng càng khó sấy.
Nhóm 3: Ở nhóm này, gỗ có khối lượng thể tích trung bình, tuy nhiên hầu hết các
loại gỗ trong nhóm này có đặc thù về sấy cần chú ý: rất dễ nảy sinh các khuyết tật sấy, bao gồm ầ
h u hết các loại khuyết tật sấy.
Nhóm 4: Các loại gỗ ở nhóm 4 không khác biệt nhiều về tính chất so với gỗ nhóm 3,
tuy nhiên các loại gỗ nhóm 4 có một đặc điểm cần lưu ý: khô rất chậm nhưng lại rất ít
xuất hiện các khuyết tật sấy trừ khuyết ậ
t t “chai cứng bề mặt”.
Nhóm 5: Nhóm này được tập hợp các loại gỗ dễ sấy và thường là các loại gỗ tạp nhẹ,
các loại gỗ sinh trưởng nhanh, gỗ xốp nhẹ, chóng khô và ít nảy sinh khuyết tật sấy trong quá trình sấy.
Trong hệ điều hành sấy gỗ tự động của Italia, gỗ sấy được phân thành 4 nhóm: Nhóm 1 có 3 loại gỗ th ộ
u c loại khó sấy; Nhóm 2 gồm 75 loại gỗ - tốc độ sấy trung bình; Nhóm 3 gồm 150 loại ỗ
g dễ sấy; Nhóm 4 gồm 9 loại gỗ rất ễ d sấy.
Tại Mỹ, gỗ sấy được phân ra thành 3 nhóm:
Nhóm 1 - Thuộc loại gỗ lá kim và các loại gỗ dễ sấy
Nhóm 2 - Các loại gỗ lá rộng có tốc độ sấy trung bình: Anh đào, Tần bì, Óc chó...
Nhóm 3 - Các loại gỗ lá rộng có tốc độ sấy chậm: Sồi t ắ r ng, Sồi đỏ, Linh sam. 11
Như vậy có thể thấy việc lựa chọn chế độ sấy phải căn cứ vào đặc tính của nguyên
liệu sấy: cấu tạo, khối lượng thể tích, tỷ lệ co rút, khuyết tật, ch ề i u dày gỗ sấy.
4. Kích thước gỗ sấy, đặc biệt là chiều dày gỗ suy
Gỗ có chiều dày càng lớn càng khó sấy, thời gian sấy càng dài, yêu cầu sấy với nhiệt
độ T thấp và ∆T phải nhỏ. Để chọn chế độ sấy người ta phải căn cứ theo nhiều cấp khác
nhau. Được phân ra thành 5 cấp chiều dày gỗ sấy:
S ≤ 22mm; 22 < S ≤ 30mm; 30 < S ≤ 40mm; 40 < S ≤ 50mm và S > 50mm.
Trong hệ thống sấy tự động theo công nghệ của châu Âu, người ta phân chế độ sấy
theo 3 cấp chiều dày gỗ sấy: S ≤ 30mm; 30 < S ≤ 60; S > 60mm.
5. Độ ẩm ban đầu của gỗ sấy
Khi độ ẩm ban đầu của gỗ cao nên sử dụng chế độ sấy với T và ∆T thấp, trong trường
hợp độ ẩm ban đầu nhỏ hơn độ ẩm bão hòa (30%) có thể thực hiện ngay cấp độ thứ 2
của chế độ sấy với dốc sấy cao và nhiệt ộ đ tăng.
- Cấp chất lượng gỗ sấy, mục đích sử dụng gỗ sấy: Că n cứ vào đặc điểm ấ c u tạo gỗ,
chiều dày gỗ sấy, cấp chất lượng gỗ sấy, có thể lựa chọn chế độ sấy ở bảng 1.5.
Bảng 1.5. Lựa chọn chế độ sấy cho từng loại gỗ
2.2 Nêu phương pháp xác định thời gian sấy gỗ và phân tích các yếu tố ảnh hưởng
đến xác định thời gian sấy gỗ ?
Quá trình sấy gỗ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như đặc điểm thiết bị
sấy, loại gỗ, kích thước gỗ sấy, độ ẩm ban đầu, chất lượng gỗ sấy... Do vậy, việc xác 12
định chính xác thời gian sấy là công việc rất phức tạp và có sai số, đòi hỏi sự nghiên
cứu dày công và tốn kém. Có nhiều phương pháp xác định thời gian sấy khác nhau:
phương pháp đồ thị giải tích, phương pháp mẻ sấy chuẩn và phương pháp dùng bảng.
2.2.1. Xác định thời gian sấy
Khi tiến hành quá trình sấy, tính toán năng suất và lập kế hoạch làm việc cho các
lò sấy cần phải biết tính toán thời gian sấy. Thời gian sấy chính, không kể thời gian
chuẩn bị lò sấy và xếp gỗ vào lò sấy bao gồm thời gian sấy gỗ 𝜏s và thời gian xử lý nhiệt ẩm gỗ trong lò sấy. 𝜏C = 𝜏S + 𝜏x (2.1)
Xác định thời gian sấy dựa trên các quy luật của các quá trình vận chuyển xảy ra
trong gỗ sấy: vận chuyển nhiệt, vận chuyển ẩm, ngoài ra còn vận dụng các quy luật của
các quá trình vật lý khác xảy ra trong gỗ sấy. Trong các trường hợp đó phải xác định
được các điều kiện biên và điều kiện ban đầu của quá trình; xác định trị số của các hệ
số ảnh hưởng: hệ số quán tính nhiệt, ệ
h số quán tính ẩm, hệ số trao đổi nhiệt.
2.2.1.1. Phương pháp đồ thị giải tích
Theo P.S. Sergovxki, phương trình xác định thời gian sấy trong lò sấy chu kỳ ở nhiệt độ thấp có dạng: 2 𝜏 = 𝐶 65𝑆1 𝜏
lg (0,81 𝑊𝑑− 𝑊𝑡𝑏 ) (2.2) 𝑎′106 𝑊𝑐− 𝑊𝑡𝑏
Trong phương trình này thời gian sấy tính bằng giờ, độ dày của gỗ xẻ S1 tính bằng
cm, hệ số quán tính ẩm a’ tính bằng cm2/s. Trạng thái môi trường sấy trong lò sấy xác
định các đại lượng a’ và W, trạng thái môi trường thay đổi theo thời gian. Nếu ở tất cả
các cấp của chế độ sấy nhiệt độ của nhiệt kế ướt hầu như không thay đổi (chênh lệch
không quá 1 – 2oC) thì công thức xác định thời gian sấy có dạng: 2 𝜏 = 𝐶 𝐾×𝑆1 𝜏 𝐶 × 𝐴 (2.3) 𝑎
𝑡𝑛.𝑡ℎ × 𝐴𝜑 × 𝑙𝑔 𝑊𝑑 𝑢′×106 𝑊𝑐
Trong đó: K - Hệ số tính đến sự liên hệ giữa các đơn vị đo; S1 - Ch ề i u dày gỗ xẻ,cm;
C𝜏 - Hệ số tính đến kích thước gỗ xẻ (tính đến chiều của tấm gỗ); 13
𝑎 ′𝑢 - Hệ số dẫn ẩm của gỗ ở nhiệt độ nhiệt ế k ướt; C - Hệ số giảm ậ
v n tốc sấy trong đống gỗ;
Ath - Hệ số thuận nghịch tuần hoàn;
𝐴 - Hệ số phụ thuộ vào mức độ bão hoà ban đầu của môi trường 𝜑 c 𝜑d; Wd, Wc - Độ ẩm ban ầ
đ u và độ ẩm cuối cùng của gỗ.
Trong phương trình (2.2) hệ số K = 65 khi t, a', S, đo bằng các đơn vị chuẩn như đã
nói ở trên. Thế nhưng khi thay: 0,81 x 𝑊𝑏− 𝑊𝑡𝑏 = 𝑊𝑑 và a' = a'u thì đòi hỏi phải thay đổi 𝑊𝑐− 𝑊𝑡𝑏 𝑊𝑐
hệ số K. Thực nghiệm cho thấy rằng khi tính toán theo phương trình (2.3) cho sai số
nhỏ hơn, nếu lấy hệ số K theo chiều dày gỗ xẻ S1: S1 cm 20 30 40 50 60 70 80 90 K 72 67 63 59 56 54 52 50
Khi độ ẩm ban đầu của gỗ thấp hơn 30%, hệ số tính đến nhiều chiều 𝐶𝜏 được tìm
theo biểu đồ hình 2.1, dựa vào tỉ số giữa chiều dày và chiều rộng gỗ xẻ S1/S2 và độ ẩm
quy đổi 𝜃. Trong trường hợp độ ẩm ban đầu 𝑊𝑑 trên 50%, độ ẩm cuối cùng 𝑊𝑐 = 8 -
20%, hệ số 𝐶𝜏 có thể xác định chỉ dựa vào tỉ số S1/S2 và theo đồ thị hình 2.3 Để xác
định hệ số 𝑎′𝑢 theo nhiệt độ nhiệt kế ướt tu có thể dùng biểu đồ. Nhưng để tiện lợi hơn 2
người ta tìm biểu thức B = 𝐾×𝑆1 . theo biểu đồ hình 2.2 dựa vào nhiệt độ nhiệt kế ướt 𝑎𝑢′ ×106 tu, loại ỗ g và chiều dày gỗ xẻ.
Hệ số giảm vận tốc sấy trong đống gỗ C là hàm số của 𝐶𝜏B, vận tốc tuần hoàn 𝜔 và
kích thước đống gỗ theo đường đi của không khí h. Nó được xác định theo đồ thị hình 2.4. Hệ số th ậ
u n nghịch tuần hoàn chỉ nhận 2 giá trị: Ath = 1,0 khi tuần hoàn thuận
nghịch và Ath = 1,1 khi tuần hoàn, không thuận nghịch. 14
Hình 2.1: Đồ thị xác định hệ số Hình 2.2: Đồ thị xác định hệ số nhiều
nhiều chiều khi Cr > 50% chiều Cr khi Wđ < 30% 2
Hình 2.3: Biểu đồ xác định biểu thức 𝐵 = 𝐾𝑆1 𝑎𝑢′ × 106
Đối với giai đoạn 1, quá trình sấy bắt đầu khi độ ẩm phân bố đều theo chiều dày gỗ xẻ: 𝜏 65𝑆1 1 = 𝐶𝜏1 𝐶 ) (2.4) 𝑎
1𝐴𝑡𝑛.𝑡ℎlg (0.81 𝑊𝑑1− 𝑊𝑡𝑏1 1×106 𝑊𝑐1− 𝑊𝑡𝑏1
Ở giai đoạn 2 và 3, khi độ ẩm theo chiều dày phân bố theo hình parabol, cần áp dụng công thức: 𝜏 65𝑆1 2 = 𝐶𝜏2 𝐶 ) (2.5) 𝑎
2𝐴𝑡𝑛.𝑡ℎlg (0.81 𝑊𝑑2− 𝑊𝑡𝑏12 2×106 𝑊𝑐2− 𝑊𝑡𝑏2 𝜏 65𝑆1 3 = 𝐶𝜏3 𝐶 ) (2.6) 𝑎
3𝐴𝑡𝑛.𝑡ℎlg (0.81 𝑊𝑑3− 𝑊𝑡𝑏13 3×106 𝑊𝑐3− 𝑊𝑡𝑏3 15
Hình 2.4: Đồ thị xác định hệ số giảm vận tốc sấy C
Trong các công thức trên, độ ẩm 𝑊𝑐1 = 𝑊𝑑2 tương ứng với độ ẩm chuyển tiếp thứ
nhất, 𝑊𝑐2 = 𝑊𝑑3 - Độ ẩm chuyển tiếp thứ 2. Hệ số 𝐶𝜏 ở giai đoạn i (1, 2 hoặc 3 được
xác định theo đồ thị hình 2.1 phụ th ộ
u c vào tỉ số S1/S2 và độ ẩm quy đổi ở công thức tương ứng:
𝜃′𝜏 = 𝑊𝑑𝑖− 𝑊𝑡𝑏𝑖 (2.7)
𝑊𝑐𝑖− 𝑊𝑡𝑏𝑖
Hệ số dẫn ẩm a xác định theo biểu đồ trên hình 2.3 phụ th ộ
u c vào nhiệt độ ở giai
đoạn tương ứng. Hệ số thuận nghịch tuần hoàn có thể nhận 1,1. Hệ số giảm vận tốc sấy
gỗ C, có thể xác định theo đồ thị hình 2.4, trong đó tích số C,B được tính theo công thức: 2
𝐶𝑡𝑖 × 65𝑆1 × 1,31 (tính cho từng giai đoạn của quá trình sấy). (2.8) 𝑎′𝑖×106
2.2.1.2. Phương pháp dùng bảng
Thời gian của chu kỳ sấy (kể cả thời gian làm nóng và xử lý nhiệt ẩm) được xác định
theo phương pháp dùng bảng bởi công thức:
𝜏 = 𝜏𝑑 × 𝐴𝑐 × 𝐴𝑡ℎ × 𝐴𝑐 × 𝐴𝑤 × 𝐴𝑐𝑙 (2.9) 16
Bảng 2.1: Thời gian sấy quy ước τd Trong đó: 𝜏
ời gian sấy giả định với gỗ xẻ của loại gỗ và kích thước cho trướ 𝑑 - Th c
theo chế độ bình thường khi độ ẩm ban đầu và cuối cùng là 60% và12% trong lò sấy
thuận nghịch tuần hoàn, cường độ trung bình (theo bảng 2.1);
Ac - Hệ số phụ thuộc vào chế độ sấy: với chế độ sấy mềm: Ac = 1,7; với c ế
h độ sấy binh thường: Ac = 1; với c ế h độ sấy cứng: Ac =0,8
Ath - Hệ số phụ thuộc vào tốc độ tuần hoàn (bảng 2.2);
Aw - Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu và độ ẩm c ố
u i cùng của gỗ (bảng 2.3);
Ad - Hệ số phụ thuộc vào chiều dài gỗ sấy;
Acl - Hệ số phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng gỗ sấy.
Chú ý: Trong trường hợp tuần hoàn không thuận nghịch, hệ số tuần hoàn sẽ được
nhân với 1,1. Nếu vận tốc tuần hoàn ở chưa biết thi khi tính toán gần đúng có thể lấy bằng: 0,2m/s - Đối ới
v lò sấy cố định, tuần hoàn tự nhiên, 0,5m/s - Đối ới
v lò sấy cố định có tốc độ tuần hoàn yếu; 1,0m/s - Đối ới
v lò sấy cố định có tốc độ tuần hoàn trung bình; 2,0m/s - Đối ới
v lò sấy cố định có tốc độ tuần hoàn cao; 2,0m/s - Đối ới
v lò sấy lắp ghép với t ầ
u n hoàn không thuận nghịch; 2,5m/s - Đối ới
v lò sấy lắp ghép với t ầ u n hoàn th ậ u n nghịch. 17 18