Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất 15000 m3/năm

Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất 15000 m3/năm

LỜI NÓI ĐẦU

Rừng là tài nguyên cần được quản lý chặt chẽ, khai thác một cách hợp lý Vìrừng đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động sống trên trái đất.Ngoài ra trong nhiều lĩnh vực sinh hoạt và sản xuất của con người tài nguyên rừngnói chung và gỗ nói riêng đóng một vai trò quan trọng

Hiện nay trong nhiều lĩnh vực gỗ ngày càng được sử dụng rộng rãi đa dạng vàphong phú Trong ngành xây dựng, ngành chế tạo máy, ngành giao thông vận tải,ngành điện, ngành hàng hải, và nhiều ngành khác…

Qua đó ta thấy gỗ ngày càng được sử dụng rộng rãi, nhu cầu sử dụng gỗ ngàycàng cao và đòi hỏi chất lượng tốt Để gỗ có chất lượng tốt thì kỹ thuật sấy gỗ đóngmột vai trò rất quan trọng

Sấy gỗ trong sản xuất gỗ là làm tăng chất lượng gỗ, làm tăng độ bền cơ lý,tránh hiện tượng co rút nứt nẻ ở gỗ, giảm trọng lượng gỗ trong khâu vận chuyển,hạn chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ, nâng cao tuổi thọ gỗ

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường ĐHBK Đà Nẵng em được thầy

Th.S Phạm Thanh phân công thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất

Trong quá trình hoàn thành đề tài do còn thiếu kinh nghiệm và tài liệu thamkhảo nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, được sự hướng dẫn và giúp đỡ tậntình của thầy Th.S Phạm Thanh, em đã hoàn thành đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo Khoa Công Nghệ Nhiệt – ĐiệnLạnh và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2007

Sinh viên thực hiện.

CHƯƠNG 1

PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ

1.1 VAI TRÒ CỦA ĐỘ ẨM TRONG GỖ VÀ MỤC ĐÍCH SẤY GỖ

1.1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ

Ẩm có vai trò trong việc duy trì hoạt động sống của cây Khi cây chết, ẩm của

gỗ bị phá huỷ và phân hoá gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đấtnhường chỗ cho chồi non phát triển Nhờ đó mà hoạt động sống của cây duy trìtrong hàng thế kỷ

Ẩm của gỗ phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ bị thấm nước hoàn toàn vàkhông khí được loại bỏ hết ra khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nátnữa Theo Kebol thì gỗ chỉ bị mục khi độ ẩm của gỗ nằm trong phạm vi 22 130%.Trong xây dựng ẩm của gỗ làm biến dạng cong vênh các xà dầm và cột gỗ, làmgiảm độ bền và sức chịu đựng của vật liệu

Trong các hàng mộc dân dụng thì khi gia công và chế biến gỗ, ẩm gây sự co rút

và biến dạng hình thể sản phẩm cần gia công, làm mất màu, nứt nẻ và giảm chấtlượng thành phẩm

Qua nhiều nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy độ bền cơ học của gỗ tănglên khi độ ẩm của gỗ giảm từ 30  0%

Trong các ngành sử dụng gỗ thường yêu cầu về vật liệu gỗ phải khô, không co rútcong vênh có khả năng chống được nấm mốc, tránh được sự mất màu cũng như chịuđựng được sự phá hoại của côn trùng, gỗ càng khô thì độ dẫn điện dẫn nhiệt càngthấp, nhiệt trị tăng lên Khi gỗ khô dễ thấm tẩm các chất cần thiết nhằm chống mốimọt, làm tăng thời gian sử dụng gỗ

1.1.2 Mục đích sấy gỗ

Sấy gỗ là để ngăn ngừa sự phá huỷ gỗ tạo nên những tính chất cần thiết khi sử dụng

gỗ Do yêu cầu của việc sử dụng gỗ trong mỗi ngành khác nhau mà có mục đích sấy

gỗ khác nhau

Khi sấy trong những nhà máy xẻ gỗ thì mục đích của việc sấy gỗ là ngăn ngừa

sự phá huỷ gỗ, ngăn ngừa sự tấn công của côn trùng, làm giảm trọng lượng của gỗtrong khâu vận chuyển đến nơi tiêu thụ, làm giảm giá thành vận chuyển

Trong ngành xây dựng và chế biến gỗ thì mục đích sấy gỗ là nhằm chống biếndạng và mài mòn ở những thiết bị và sản phẩm bằng gỗ, tăng cường những tính cơ

lý của gỗ Sấy gỗ trong những ngành sản xuất, đặc biệt trong ngành ván sàn, gỗ lạngnhằm tạo cho vật liệu những tính chất hoàn hảo phù hợp với những yêu cầu côngnghệ của ngành đó

Tóm lại, mục đích chung của sấy gỗ là biến gỗ từ nguyên liệu tự nhiên thànhvật liệu công nghiệp đồng thời với việc gia tăng tính chất vật lý kỹ thuật, tính chấtcông nghệ của gỗ và gỗ sau khi sấy có chất lượng cao khi chế tạo các sản phẩm cóchất lượng tốt hơn là gỗ chưa sấy Vì vậy để đảm bảo nhu cầu xuất khẩu thànhphẩm của đồ gỗ thì sấy là một khâu công nghệ quan trọng không thể thiếu đượctrong ngành chế biến lâm sản

1.2 PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ

Sấy gỗ thực chất là quá trình tách ẩm ra khỏi gỗ, có nhiều phương pháp sấy gỗ

để loại ẩm ra khỏi gỗ Có thể loại ẩm ra khỏi gỗ bằng các thiết bị cơ học như: lọc ápsuất cao, vít tải ép, máy ly tâm Các phương pháp trên sử dụng rộng rãi để ép nướctrong vỏ cây, mạt cưa và mẩu nhỏ bằng gỗ

Ẩm cũng có thể thoát ra khỏi bằng cách hấp bằng hơi bão hoà ở nhiệt độ 100 0C Vídụ: Gỗ dẻ hấp hơi ở áp suất khí quyển trong 10h độ ẩm sẽ giảm từ 70% xuống 40%.Dưới tác dụng của dòng điện một chiều ẩm cũng thoát ra khỏi gỗ, khi đặt vàohai đầu mẩu gỗ hai điện cực của một nguồn điện một chiều Ẩm sẽ dịch chuyển từcực âm sang cực dương rồi thoát ra ngoài

Trong công nghiệp để làm cho gỗ khô người ta dùng phương pháp sấy Bảnchất của vật lý của phương pháp này như sau: Khi gỗ bị sấy nóng, ẩm lỏng trong gỗbiến thành dạng hơi có thể tích lớn hơn ẩm lỏng hàng nghìn lần và bị dồn ra phíangoài rồi thoát ra môi trường xung quanh

Quá trình sấy gỗ trong công nghiệp được tiến hành ở áp suất khí quyển, trongcông nghiệp thường không dùng phương pháp sấy chân không và sấy áp suất caobởi vì rất khó làm kín và các thiết bị phức tạp

Trong sấy gỗ cần phân biệt hai khái niệm bay hơi và bốc hơi: Khi sấy sự sinhhơi xảy ra trong vật liệu có nhiệt độ của ẩm lớn hơn hoặc bằng 100 0C thì quá trình

sấy đó được gọi là quá trình bốc hơi Khi sấy sự sinh hơi xảy ra trong vật liệu cónhiệt độ của ẩm bé hơn 100 0C thì quá trình sấy đó được gọi là quá trình bay hơi

1.2.1 Sấy tự nhiên

Dùng nhiệt bức xạ mặt trời và không khí khô của khí quyển làm bay hơi ẩm của

gỗ Phương pháp này dùng để sấy gỗ tròn gỗ xẻ, thời gian sấy nhanh hay chậm tùytheo kích thước gỗ, thời gian sấy có thể kéo dài từ một đến ba năm, ta có thể tăngcường độ sấy bằng cách dùng quạt gió thổi vào vật liệu sấy

1.2.2 Sấy nhân tạo

Đặc điểm của sấy nhân tạo là tạo ra sự đối lưu tuần hoàn cưỡng bức của khôngkhí nóng trong thiết bị sấy Các phương pháp sấy phổ biến hiện nay là:

a Sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng

Phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong công nghiệp, ưu điểm của nó làcường độ sấy cao, cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đạt được bất kỳ độ ẩmcuối cùng nào của gỗ, ít bị khuyết tật và cho phép tiến hành sấy quanh năm, khôngphụ thuộc vào thời tiết

b Sấy đối lưu bằng hơi đốt

Tương tự như quá trình sấy trên, thiết bị sấy này rẻ tiền hơn so với sấy bằngkhông khí nóng nhưng nếu khói đốt không được phân loại ra kỹ thì nó làm ảnhhưởng vào buồng sấy sẽ làm biến đổi màu gỗ và dễ gây cháy gỗ cần sấy

c Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt

Tương tự như sấy bằng không khí nóng nhưng phương pháp này có nhiệt độ tácnhân sấy lớn hơn 100 0C, quá trình sấy nhanh hơn tuy nhiên chất lượng và độ bềncủa gỗ giảm đi do bị đốt nóng

d Sấy trong bể mỡ dầu mỏ

Gỗ ẩm được nhận chìm trong bể mỡ dầu mỏ được nung nóng đến nhiệt độ hơn

1000C, ẩm lỏng trong gỗ được nung nóng đến sôi rồi tạo thành hơi thoát ra khỏi gỗ

Mỡ dầu mỏ là chất thải trong công nghiệp hóa dầu, nếu mỡ ở nhiệt độ lớn hơn 120

 1300C thì thời gian sấy gỗ nhanh hơn 5  7 lần so với các phương pháp sấy trên.Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là mỡ sẽ ngấm vào gỗ làm màu sắc của

gỗ bị biến đổi, hạn chế việc gia công và đánh vecni trên mặt gỗ nhưng ngược lại

chính mỡ thấm vào gỗ có tác dụng chống ẩm, hạn chế côn trùng phá hoại gỗ,phương pháp này thường dùng để sấy gỗ làm tà vẹt, làm trụ điện

g Sấy trong điện trường của dòng điện có tần số cao

Phương pháp này dựa trên tính dẫn điện kém của gỗ, gỗ được đưa vào hai bản

kim loại như tụ điện ở đây gỗ được đun nóng và làm bốc hơi nước Gỗ sấy đượcxếp trên giá đỡ bằng sắt được nung nóng trong trường điện từ truyền nhiệt cho gỗsấy, nung nóng gỗ làm cho nước bốc hơi Phương pháp này có giá thành thiết bị caonên ít sử dụng

Nếu cường độ dòng điện lớn và dung tích gỗ nhỏ thời gian sấy trong điện từtrường có thể rút ngắn từ 50  60 lần so với các lò sáy bình thường

h Sấy bằng dòng điện một chiều

Dìm gỗ vào trong nước có axít yếu, cho dòng điện một chiều đi qua nước, dọctheo gỗ ướt xuất hiện dòng điện một chiều mạnh trong nước làm gỗ bị nung nóng và

ẩm thoát ra ngoài Sau đó vớt gỗ ra ẩm trên bề mặt gỗ thoát ra ngoài gỗ khô nhanhchóng

Qua các phương pháp sấy đã trình bày ở trên và dựa vào ưu điểm của phươngpháp sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng (như đã được trình bày ở trên)nên trong tính toán và thiết kế ta chọn phương pháp sấy này

Trên mặt cắt ngang của gỗ ta thấy những vòng năm đông tâm Khi xem xét cấutrúc gỗ, người ta phân biệt ra ba hướng vuông góc chính sau đây:

+ Hướng bán kính: Hướng dọc theo bán kính vòng năm

+ Hướng tiếp tuyến: Hướng tiếp xúc với vòng năm

+ Hướng trục: Hướng dọc theo trục của cây

Tương ứng với các hướng trên người ta có các mặt cắt sau: mặt cắt ngang, mặtcắt tiếp tuyến và mặt cắt xuyên tâm

Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi hoặc khi quan sát bằng kínhhiển vi ở các loại gỗ thông, dương người ta thấy có những dải ánh sáng hoặc hơitối bị đứt quãng và nằm dọc theo thân cây nên được gọi là tia gỗ Giữa các thớ gỗcũng xuất hiện các lực liên kết, lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn giữacác thớ gỗ với nhau Tia gỗ liên hệ với vòng năm kế cận theo hướng bán kính củacây hơn các hướng khác

Thông thường đa số các loại gỗ phần ở giữa cây gọi là lõi có màu đậm hơn, chắchơn, khó thoát nước và chậm khô; còn phần bìa vỏ cây có phần sáng hơn gọi là giác

Do quá trình sinh trưởng, lõi bị dịch khỏi tâm hình học của cây khi đó gỗ trởthành đặc hơn, lõi cây đặc và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏcây có phần sáng hơn gọi là giác

Nếu gỗ có thớ xiên hoặc có thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại nàythường xảy ra hiện tượng xoắn vặn dọc theo thớ

Gỗ có cấu tạo từ những nhóm tế bào khác nhau về hình dáng và chức năng Cấu

% hemicellulose và còn lại là ligmin không định hình Phần tử cơ bản của màng tếbào là colocdimixen cấu tạo từ chuỗi phân tử cenllulose có hướng chủ yếu dọc theothân cây, đường kính mixen từ 5  20 m, chiều dài có thể khác nhau Trong những

mô gỗ bị ngập nước những mixen này đã bị ngăn cách bởi những lớp nước mỏng vàcấu trúc trên được gọi là chuỗi mixen, tuy nhiên nước không thể thấm vào nhữngphần tử mixen Khi giảm nước giữa các phần tử mixencellulose thì màng tế bào colại, về mặt hóa lý có thể xem gỗ là tổ chức mixen háo nước Tóm lại, cấu trúc của

gỗ rất phức tạp, nó ảnh hướng rất nhiều đến quá trình sấy gỗ

2.1.2 Độ ẩm của gỗ

a Độ ẩm tương đối: Là lượng nước chứa trong gỗ quy về một đơn vị gỗ tươi.

b Độ ẩm tuyệt đối: Là lượng nước chứa trong gỗ quy về một đơn vị khối lượng

gỗ khô kiệt

c Tính hút nước của gỗ và độ ẩm cân bằng:

Gỗ là một loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí Khi hút hơinước gỗ nở ra, khi thoát hơi nước gỗ sẽ co lại

Khả năng hút và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tươngđối của không khí Khi nhiệt độ giảm càng nhanh gỗ hút hơi nước càng mạnh và khi

độ ẩm không khí càng cao thì gỗ hút hơi nước càng nhiều Trong không khí, ở điềukiện nhiệt độ và độ ẩm không đổi sau một thời gian dài gỗ sẽ hút hoặc thoát ẩm chođến khi độ ẩm của gỗ không đổi

Thực nghiệm xác nhận rằng: Ở trong không khí bão hoà  = 100 %, độ ẩm củacác loại gỗ xấp xỉ bằng 30 % Dựa vào kết luận trên, ta tiến hành thí nghiệm sau: Đểtrong không khí có nhiệt độ và độ ẩm không đổi    kk   ) hai mẩu gỗcùng loại nhưng có độ ẩm khác nhau Một mẫu có độ ẩm lớn hơn 30% và một mẩu

có độ ẩm 0% Sau một thời gian quan sát ta thấy: mẫu gỗ có độ ẩm 30% sẽ khô dần

và mẫu gỗ có độ ẩm 0 % sẽ ẩm dần, quá trình đó được gọi là quá trình cân bằng ẩmcủa gỗ

Tuy cùng một điều kiện môi trường không khí như nhau nhưng độ ẩm cân bằngcủa các loại gỗ khác nhau không bao giờ bằng nhau Vì thế quá trình khô đi củamẫu gỗ không phải là quá trình ngược lại của quá trình hút ẩm của mẫu gỗ ấy, khiđạt đến cân bằng hai quá trình này chênh nhau từ 1  3 %

Nếu mẫu gỗ ban đầu ướt, để trong môi trường không khí thì độ ẩm của gỗ biếnđổi theo đường biểu diễn quâ trình khô.

Nếu mẫu gỗ ban đầu khô, để trong môi trường không khí thì độ ẩm của gỗ biếnđổi theo đường biểu diễn quâ trình hút ẩm

Hai quâ trình trín được biểu diễn trín ( hình 2.1) Hai quâ trình đó khi kết thúcchính lệch nhau một giâ trị  W  13 % Độ ẩm trong giới hạn: W2 < Wcb < W1

(Wcb: gọi lă độ ẩm cđn bằng)

d Câc hình thức tồn tại của nước trong gỗ: tồn tại chủ yếu ở hai dạng sau:

Nước tự do: Lă nước ở trong ruột vă khe hở giữa câc tế băo, thănh phần năyảnh hưởng đến khối lượng riíng của gỗ, đến sự chây vă khả năng thấm tẩm câc dịchthể văo gỗ

Nước thấm: Lă nước nằm giữa câc mixencellulose trong vâch tế băo, đó lă nhđn

tố chủ yếu ảnh hưởng đến tính chất của gỗ

e Độ ẩm bêo hoă thớ gỗ

Gỗ ẩm ướt để ngoăi không khí, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoăi Khi nước tự dothoât hết, nước thấm còn bêo hoă trong gỗ (Vâch tế băo), điểm đó gọi lă điểm bêohoă thớ gỗ vă độ ẩm tương ứng gọi lă độ ẩm bêo hoă thớ gỗ, kí hiệu: W Ngượclại khi gỗ khó hút nước, khi nước thấm trong vâch tế băo vă nước tự do bắt đầu xuấthiện thì điểm đó gọi lă điểm bảo hoă thớ gỗ

0

30Wquá trình nhả ẩm

Tùy từng loại gỗ và tùy từng vùng khác nhau mà độ ẩm bão hoà thớ gỗ cũngkhác nhau.

Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ, khinhiệt độ tăng thì độ ẩm bão hoà thớ gỗ giảm

Điểm bão hoà thớ gỗ có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặc của sự thay đổi tínhchất gỗ: Cường độ gỗ, sức co giãn, khả năng dẫn điện của gỗ,.v.v

+ Khi gỗ có W gỗ = 0  W thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗgiảm, hệ số dẫn nhiệt tăng

+ Khi gỗ có W gỗ = W thì cường độ gỗ giảm xuống tối thiểu, độ giãn ítnhất, khả năng dẫn nhiệt ít thay đổi

+ Khi gỗ có W gỗ > W thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện, dẫnnhiệt vẫn không thay đổi

Tương tự hiện tượng xảy ra và ngược lại khi gỗ ướt thoát hơi nước Dưới đây làmột số độ ẩm bảo hoà thớ gỗ của một số loại gỗ:

độ ẩm của gỗ trong kỷ thuật chỉ là giá trị trung bình hoặc kết quả đo cục bộ

Theo trạng thái độ ẩm trong gỗ, người ta chia gỗ ra làm các loại sau:

+ Gỗ ướt: Có độ ẩm cao hơn với gỗ tươi, ngâm lâu trong nước vừa vớt lên.+ Gỗ ẩm: Gỗ tươi mới đốn hạ xuống, có W gỗ > 85%

+ Gỗ hong, phơi: Độ ẩm thấp hơn gỗ tươi do để hong, phơi khô lâu ngàytrong không khí, W gỗ > 42%

+ Gỗ khô: Để lâu ngoài không khí có mái che cho đến khi sự bay hơi ẩmngừng lại, W gỗ > 20%

+ Gỗ khô hoàn toàn: Gỗ đã được thông qua các hệ thống sấy sơ bộ và dểlâu trong phòng có hệ thống sưởi ấm, W gỗ = 6  8 %.

+ Gỗ khô tuyệt đối: Gỗ được sấy cho đến khi ngừng thoát ẩm ở t =101  105

0C

Tùy thuộc chức năng của gỗ, người ta chia gỗ ra thành các loại sau:

+ Gỗ ẩm: gỗ không được sấy và tách ẩm

+ Gỗ vận chuyển: có độ ẩm bé hơn 22% thì gỗ này vẫn bị nấm phá hoại.+ Gỗ sử dụng: độ ẩm phụ thuộc vào điều kiện vận hành và sử dụng

Độ ẩm của gỗ khô kỹ thuật không phải bao giờ cũng bằng gỗ sử dụng, trongquá trình chế biến độ ẩm của gỗ sẽ tăng lên khi nào gọt lớp gỗ khô ở ngoài hoặc khidán Bởi vậy người ta hạ độ khô của gỗ kỹ thuật thấp hơn từ 13%, nghĩa là sấy gỗkhô kỹ thuật khô hơn gỗ khô sử dụng

2.1.3 Tính chất nhiệt lý của gỗ

a Tính chất dãn nở do nhiệt

Thông thường vật nóng lên dãn nở ra và ngược lại đem làm lạnh thì co lại Với

gỗ cũng như vậy nhưng thực tế do gỗ là vật xốp, tính chất của gỗ phụ thuộc vào độ

ẩm nên nhiệt độ của gỗ tăng, nếu gỗ có độ ẩm bé hơn W kết hợp với hiện tượngthoát hơi nước gỗ sẽ co rút lại Về mặt giá trị độ co rút do khô đi lớn hơn nhiều sovới dãn nở nhiệt

b Tính chất dẫn nhiệt của gỗ

Thông thường vật liệu có cấu tạo xốp hệ số dẫn nhiệt  tăng theo khối lượngriêng Theo thực nghiệm người ta đưa ra công thức:

 = 0,168. + 0,022, kcal/m.K (2.1)Trong đó: : Khối lượng riêng của gỗ, kg/m3

Theo chiều hướng khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt  theo chiều dọc lớn hơn 2 lần

so với chiều ngang thớ

Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ: Trong phạm vi độ ẩm của gỗ dưới điểm bãohoà thớ gỗ, theo F.Kollman nếu độ ẩm tăng lên một phần trăm thì  tăng từ(0,70,8)%

Khi độ ẩm của gỗ: W gỗ = W = (28 30) % thì  gỗ =H O

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ cao, lớp không khí cách nhiệt tốt trongcác khoảng trống của vật liệu bị thay thế bởi lớp hơi nước dẫn nhiệt tốt Mặt khác, ởnhiệt độ cao có sự dao động và dịch chuyển của các phần tử trong các vật xốp càng

dễ dàng Do đó nhiệt độ cao tính cách nhiệt của gỗ giảm

Bằng thực nghiệm: t = 10C thì  = 1,47.Vr - 0,367 = 1,1.0,089.0 (2.2)Trong đó:

Vr: Thể tích phần rỗng trong gỗ, m3

0: Khối lượng riêng của gỗ khô, kg/ m3

: Độ chênh lệch của hệ số dẫn nhiệt, kcal/m.K

c Nhiệt dung riêng của gỗ

Theo H.M.Kupullop, nhiệt dung riêng của gỗ:

+ Gỗ ướt: C = 0,28

2 , 0

+ Gỗ khô: C = 0,28 0,09

1001

2 , 0

C = 0,266 + 0,0016 t, kcal/kg.K (2.5)Trong khoảng nhiệt độ : t = (0100)0C thì NDR trung bình của gỗ:

C = 100   tdt

0

.0016,0266,0100

1

= 0,324, kcal/kg.KTheo Durlop, khi khối lượng gỗ thay đổi từ (0,231,1) kg/cm3 thì C không phụthuộc vào  Sự phụ thuộc của C vào W gỗ được xác định:

Tiếp tuyếnTheo chiều dọc thớ nhỏ hơn: 1 %

Theo chiều xuyên tâm: 2  7 %

Theo chiều tiếp tuyến: 4  14 %

Co rút thể tích là tổng hợp co rút theo 3 chiều nói trên Sở dĩ có sự khác nhau vì

co rút giữa hai chiều dọc và ngang thớ là do trên thân cây phần lớn các tế bào sắpxếp theo chiều dọc thân còn các tia gỗ sắp xếp theo chiều vuông góc trục

Sự co rút làm thay đổi khoảng cách giữa các mixen do đó khi gỗ co rút thì cáckích thước thay đổi theo chiều ngang thân cây là chủ yếu Các tế bào gỗ nằm vuônggóc với trục thân cây cùng với hướng bán kính, cách sắp xếp gỗ đó không cho phép

gỗ co rút hết khả năng của nó theo chiều xuyên tâm

Gỗ chỉ co rút khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn W là khi ẩm liên kết bắt đầu táchkhỏi gỗ Để đặc trưng cho sự co rút theo phương nào đó, người ta đưa ra khái niệm

độ co rút hay hệ số co rút K ( K là độ co rút của gỗ khi ẩm liên kết giảm xuống1% ) Độ chênh co rút theo các phương xác định tính đều bằng cách nhân hệ số Kvới độ ẩm liên kết trong phạm vi dưới 30 %: Y= K(30 - W ), Với: W - Độ ẩmcuối cùng sau khi sấy

Tóm lại: Co rút là nguyên nhân gây nên sự nứt nẻ của gỗ trong quá trình sấy

2.1.5 Biến dạng gỗ xẻ

Được biểu diễn trên hình 2.2

(a): Các cách cắt khác nhau trong những vùng khác nhau

(b): Ván cắt theo hướng bán kính

(c): Thể hiện vết nứt gỗ theo khối hộp

(d):Ván cắt theo hướng bán kính không nứt khi sấy

(e): Nứt và biến dạng khi cắt theo hướng bán kính

(f): Nứt gỗ tròn

gỗ vuông gần với hướng tiếp tuyến hơn vì vậy sự co rút sẽ lớn hơn phía trái) Ở một

số vị trí khác của toàn mặt đường thẳng của tiết diện biến thành đường cong ở gỗtròn sẽ thấy rất rõ hơn (a)

Đối với ván biến dạng chia thành ba hướng profin sau: hướng xuyên tâm,hướng tiếp tuyến và hướng trung gian.

+ Cong vênh dọc gỗ xẻ: do cấu trúc không đẳng hướng, cấu tạo gỗ không

đồng đều phát sinh nhiều dạng cong vênh dọc gỗ xẻ (phụ thuộc vào các tia gỗ, cácmặt) Khi xếp gỗ gỗ lớp dưới ít cong vênh do trọng lượng của đống gỗ ép chặtxuống mặt sàn của xe goòng

+ Nứt ruột gỗ xẻ do sự co rút đáng kể theo hướng tiếp tuyến (gấp hai lần)

so với hướng xuyên tâm

+ Sự hở mộng ghép của các sản phẩm bằng gỗ: nếu sử dụng gỗ chưa sấy

thì khi sử dụng sản phẩm khô dần và các mối ghép sẽ bị hở vì vậy các mối ghép nên

Do cấu trúc của gỗ làm chậm tốc độ dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài, do đóhình thành sự chênh lệch độ ẩm giữa lớp trong và lớp ngoài Mức độ chênh lệchcàng lớn thì mức độ dịch chuyển càng mạnh và gỗ càng khô

Khi độ ẩm gỗ xuống dưới độ bão hoà thớ gỗ thì xảy ra hiện tượng co rút, nướctrong gỗ bay hơi nhanh, sự co rút lớn và không đồng đều giữa các lớp Đó là nguyênnhân của hiện tượng nứt nẻ và cong vênh, vì vậy đây là giai đoạn cần chú ý

Ngoài ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp trong và ngoài cũng là động lựcthức đẩy quá trình dịch chuyển ẩm từ nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp

Phương pháp sấy đối lưu là hạn chế sự dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài.Vì vậy trước khi sấy cần phải làm nóng gỗ để tránh sự chênh lệch nhiệt độ (như đã nói ở trên) Sự chênh lệch của áp suất giữa các phân áp suất bên trong gỗ và áp suất hơi nước của môi trường không khí là động lực thúc đẩy quá trình thoát hơi nước

2.2.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt của gỗ

Hiện tượng bay hơi nước trên bề mặt nước hoặc trên bề mặt một vật ướt chỉ xảy

ẩm của không khí xung quanh càng bé thì quá trình bay hơi càng dễ dàng, nước bayhơi càng mạnh, càng nhanh.Ở môi trường không khí bão hoà nước cũng có khảnăng bay hơi nhưng với điều kiện là nhiệt độ của nước phải lớn hơn nhiệt độ củakhông khí môi trường xung quanh.

Tốc độ bay hơi nước trên bề mặt tự do còn phụ thuộc độ chênh lệch áp suấtgiữa các phân áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất không khí tương ứng với độ

ẩm hiện tại, độ chênh lệch được xác định: P = P - P , mmHg (2.7)Trong đó:

P : Áp suất hơi nước trên bề mặt thoáng, mmHg

P : Phân áp suất hơi nước trong không khí, mmHg

Vì vậy, trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hoà phụ thuộcvào tốc độ lưu động không khí Nếu có sự chuyển động tuần hoàn thì bề dày lớp hơinước này sẽ mỏng và tạo điều kiện bay hơi nước từ bề mặt thoáng vào môi trường.Dưới áp suất khí quyển, lượng nước bay hơi liên tục tính được trong 1 giờ trên 1m2

diện tích mặt thoáng là:

m = b(P - P ), kg/m2 h (2.8) Trong đó: b là hệ số bay hơi bề mặt phụ thuộc tốc độ lưu động của dòng khí

b = 0,00168 + 0,000128.

Với:  là tốc độ lưu động của dòng khí trên bề mặt thoáng, m/s

Thực nghiệm cho thấy sự bay hơi trên bề mặt gỗ cũng giống như sự bay hơi nướctrên bề mặt thoáng khi độ ẩm của gỗ lớn hơn độ ẩm bão hoà thớ gỗ: W gỗ > Wbhtg

2.2.3 Quá trình trao đổi ẩm giữa gỗ và môi trường xung quanh

Khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ (W gỗ < W ) do áp suất hơinước ở bề mặt gỗ giảm dần bằng áp suất hơi nước trong không khí ở cùng nhiệt độ,lượng nước thoát ra chậm và đủ thời gian để khuếch tán vào không khí do đó tốc độbay hơi của nước giảm Lúc này người ta xem xét quá trình trao đổi ẩm giữa gỗ vớimôi trường xung quanh xảy ra như thế nào và để làm cho gỗ khô có xu hướng ẩmthêm hoặc khô hơn thì phải làm cho áp suất hơi nước trên bề mặt gỗ bằng áp suấtmôi trường

Khi áp suất trên bề mặt gỗ lớn hơn môi trường thì ẩm sẽ tiếp tục bay hơi

Ta thấy quâ trình sấy gỗ cũng như câc vật khâc, tức lă cũng có giai đoạn lămnóng gỗ lín đến nhiệt độ t gỗ = t độ kế ướt: Quâ trình năy gỗ bay hơi nước vă khi gỗ đạtđến độ ẩm thăng bằng thì sự bay hơi kết thúc

Trong thực tế quâ trình năy thường kết thúc sớm hơn khi sấy xong độ ẩm của

gỗ thường cao hơn độ ẩm thăng bằng văi phần trăm Chẳng hạn muốn sấy gỗ khôđến 10% thì phải khống chế chế độ sấy tương ứng với độ ẩm thăng bằng lă 8% đểkết thúc quâ trình sấy sớm hơn nhưng ta vẫn đạt độ ẩm lă 10%

2.2.4 Biến dạng vă những ứng suất sinh ra trong quâ trình sấy

Do đặc điểm cấu tạo nín độ ẩm phđn bố trong gỗ lă khâc nhau, đđy lă nguyínnhđn sinh ra câc ứng lực bín trong quâ trình sấy

Thời kỳ đầu quâ trình sấy: Lớp mặt ngoăi khô rất nhanh W gỗ < W vă xảy rahiện tượng co rút Câc lớp bín trong do độ ẩm còn cao nín chưa xảy ra co rút vì vậyhình thănh câc ứng suất bín trong gỗ Để nghiín cứu vă xem xĩt câc hiện tượng về

sự thay đổi độ ẩm theo chiều dăy người ta tiến hănh khảo sât như sau:

Xĩt câc hiện tượng trín tiết diện ngang gỗ vă giả xử tâch câc lớp gỗ bín trong,bín ngoăi như (hình vẽ 2.3) Lớp ngoăi do hiện tượng co rút mă kích thước ngắn lại(n ), câc lớp bín trong do chưa co rút nín kích thước giữa nguyín Do gỗ lă mộtkhối liín tục nín chiều dăi thực tế của tấm gỗ sẽ lă giâ trị n năo đó, bín trong gỗứng lực đồng thời sinh ra nín nếu ứng lực vượt quâ một giới hạn năo đó, biến dạngtăng vă vượt quâ giới hạn chịu đựng gỗ sẽ bị phâ hoại vă sinh ra nứt nẻ

Hình 2.3 : Phân bố độ ẩm, biến dạng và ứng suất

trong gỗ ở thời kỳ sấy đầu tiên

Thời kỳ hai quá trình sấy: Khi độ ẩm bên trong gỗ W gỗ > W các lớp bêntrong sẽ co rút mạnh hơn, các lớp ngoài khi co rút bị biến dạng và ỳ ra làm cản trở

sự co rút bên trong Thời kỳ này ngược lại thời kỳ đầu và sinh ra ứng lực ngược lạilàm cho các lớp bên ngoài bị nén lại và căng ra Nếu trong thời kỳ đầu ứng lực sinh

ra càng lớn thì thời kỳ hai càng ngược lại sẽ mạnh hơn

Về tính chất thì ứng lực thời kỳ đầu sinh ra nứt nẻ bề mặt, thời kỳ hai sinh ra nứt nẻ bên trong vật

Trong quá trình sấy tốc độ biến đổi của hàm lượng nước trong gỗ không giống nhau trong từng giai đoạn của quá trình sấy

Hình 2.4a: biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của gỗ sấy theo từng thời gian sấy.Hình 2.4b: biểu diễn tốc độ sấy trong từng giai đoạn khác nhau, tốc độ sấynói lên tốc độ biến thiên độ ẩm của gỗ trong từng thời gian sấy

Đồ thị biểu diễn quá trình sấy

Hình 2.4b: Đồ thị biểu diển tốc độ sấy

Trên đồ thị: Đoạn OA là thời gian làm nóng nguyên liệu của quá trình sấy Giaiđoạn này hầu như nước trong gỗ chưa bay hơi ra, chủ yếu là làm nóng gỗ lên đếnmột nhiệt độ đảm bảo sự thoát hơi nước sau này dễ dàng do đó tốc độ sấy giai đoạnnày bằng 0:

d d W = 0

Đoạn AB biểu thị giai đoạn tốc độ sấy không đổi d d W = const

Trong giai đoạn sấy đẳng tốc này, nước tự do trong gỗ thoát ra Ở bề mặt gỗ, độ

ẩm giảm dần và đạt đến điểm bão hoà thớ gỗ Cũng trong giai đoạn này, nước tự dotrong gỗ còn đủ và kịp thời di chuyển từ những lớp gỗ gần ngoài đi ra bề mặt gỗ vàgiữ được mức liên tục đủ để bù lại cho lượng nước trên bề mặt gỗ đã bay hơi

Tốc độ sấy giữ đều và liên tục mãi cho đến khi độ ẩm đạt đến độ giới hạn ẩm W(Điểm K trên đồ thị) Do phân phối độ ẩm theo bề dày của ván không đồng đều, độ

của ván càng không đồng đều thì giá trị W sẽ càng lớn và lớn hơn nhiều so vớiđiểm bão hòa thớ gỗ

Đoạn BC: Biểu thị giai đoạn tốc độ sấy giảm dần, là giai đoạn chủ yếu của quá trình sấy gỗ, nó là giai đoạn dài nhất và có tính quyết định thời gian sấy và tốc độ sấy gỗ Độ ẩm của lớp mặt ngoài trong giai đoạn này giảm dần xuống thấp hơn điểm bão hoà thớ gỗ, tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này phần lớn phụ thuộc vào lượng nước bên trong di chuyển ra mặt ngoài và phụ thuộc vào tốc độ của quá trình khuếch tán hơi nước ở lớp mặt ngoài gỗ Do cấu tạo của gỗ mà quá trình mao dẫn của nước bị đứt làm hạn chế sự di chuyển của nước từ bên trong ra ngoài và không kịp bù lại lượng nước bay hơi trên bề mặt

Do đó tốc độ sấy giai đoạn này chậm dần và đạt đến giá trị d d W = 0

Khi độ ẩm đạt đến độ ẩm thăng bằng của gỗ ở điều kiện môi trường tương ứng(Điểm C trên đồ thị) thì sự bay hơi nước không xảy ra nữa và quá trìng bay hơi kếtthúc

Trong thực tế thì quá trình sẽ kết thúc sớm hơn một ít và trong khi xong độ ẩmcủa gỗ cao hơn độ ẩm thăng bằng vài % vì tốc độ sấy càng về sau càng chậm Nếukéo dài thời gian sấy cho đến lúc đạt độ ẩm thăng bằng thì phải mất thời gian sấykhá dài và điều này sẽ không có lợi về kinh tế

2.2.5 Các trạng thái ứng suất trong quá trình sấy gỗ

Được biểu thị bằng sơ đồ biểu diễn 4 trạng thái của quá trình sấy: (Hình vẽ 2.5

ở dưới)

+Sơ đồ A: Biểu diễn sự phân bố độ ẩm theo chiều dày

+Sơ đồ B: Dùng phương pháp cưa xẻ gỗ ra từng mảnh, thể hiện sự thay đổikích thước

+Sơ đồ C: Biểu diễn sự phân bố ứng suất

+Sơ đồ D: Biểu diễn dạng hai mẫu gỗ đã được cưa ra trong lúc đang cònứng suất

+Sơ đồ E: Hình dạng hai mẫu sau khi sấy để làm cân bằng gỗ trở lại

Trạng thái 1: Trạng thái trước và sau khi bắt đầu sấy:

W tâm > W

Trạng thâi 2: W ngoăi < W vă Wở tđm > W : Ở thời kỳ đầu quâ trìnhsấy độ ẩm bề mặt ngoăi gỗ giảm nhanh nín xảy ra hiện tượng cong, hình cung gỗ lõm hướng ra ngoăi vă khi sấy xong có chiều ngược lại Trong trường hợp năy nếu không chú ý thì lực gỗ tăng lín bín bề mặt ngoăi gđy nứt nẻ.

1

2 3 4

Hình 6 : Sơ đồ thay đổi độ ẩm , ứng suất và biến dạng trong gỗ khi sấy

Hình 2.5: Câc trạng thâi ứng suất của gỗ sấy

Trạng thâi 3: W tđm < W vă W ngoăi < W : Lă trạng thâi trung giantrong quâ trình sấy, độ ẩm bín trong gỗ nhỏ hơn W tuy độ ẩm trong tđm so vớimặt ngoăi còn cao hơn nhiều Do đó sự co rút bín trong chỉ xấp xỉ so với mặt ngoăi,

bề mặt ngoăi điều kiện co rút khâc đi, gỗ có tính dẻo vă ỳ ra không còn ứng lực nữa

Xẻ được hai mảnh đều nhau hình (D) nhưng sau khi sấy bị cong lại như hình (E).Mặc dù trong thời gian ngắn, tạm thời không tồn tại ứng suất nhưng khi sấy vật

có thể xuất hiện ứng suất Vì vậy cần có biện phâp xử lý lă dùng hơi nước để lămlớp ngoăi ẩm lại vă sau đó tiếp tục sấy thì mức độ co rút giữa lớp trong với lớpngoăi sẽ bằng nhau, hạn chế nứt nẻ bín trong

Trạng thâi 4: W tđm vă W ngoăi thấp đạt đến giâ trị yíu cầu Đđy lă giaiđoạn cuối cùng khi độ ẩm tương đối đồng đều, lớp gỗ bín trong tiếp tục co rút còncâc lớp gỗ ngoăi dừng co rút vă giữa nguyín kích thước, còn kích thước câc lớp bíntrong giảm quâ kích thước bín ngoăi nín hình thănh ứng suất ngược lại thời kỳ đầucâc lớp trong căng, lớp ngoăi lă nĩn

Chính sự co rút các lớp bên trong gây hiện tượng nứt nẻ bên trong gỗ, cácứng suất còn lại sau khi sấy cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến cong vênh trongquá trình gia công chế biến Do đó việc sử lý điều hòa các ứng suất sau quá trìnhsấy là cần thiết.

Vì vậy ta rút ra các kết luận sau :

Trong phương pháp sấy gỗ bằng hơi đốt không khí nóng (sấy đối lưu): là sựchênh lệch ẩm giữa trong và ngoài gỗ sinh ra ứng suất là điều tất yếu

Để giảm bớt các ứng suất bên trong, trong thời kỳ đầu quá trình sấy cần giảmbớt sự bay hơi nước trên bề mặt ngoài gỗ

Để loại trừ hoặc giảm các ứng suất bên trong gỗ của thời kỳ hai, tùy theo cáchình thức cần thiết tùy loại gỗ có thể xử lý bằng không khí có độ ẩm cao làm bề mặtngoài của gỗ ẩm lại và mềm tạo điều kiện co rút bổ sung

2.3 CHẾ ĐỘ VÀ QUY TRÌNH SẤY GỖ

2.3.1 Cơ sở thành lập chế độ sấy gỗ

Quá trình sấy gỗ là quá trình rút ẩm từ trong gỗ ra Do cấu trúc không đồngnhất nên việc rút ẩm từ trong gỗ ra sao cho gỗ có được trạng thái ẩm, độ đồng điềutrong toàn bộ thanh gỗ, đạt yêu cầu về độ ẩm mong muốn sử dụng, bảo đảm chấtlượng sấy theo yêu cầu chất lượng của từng hạng, đồng thời rút ngắn thời gian sấyđến mức thấp nhất và quá trình sấy kinh tế nhất là một việc phức tạp

Trên cơ sở phân tích ứng suất và biến dạng xảy ra trong các giai đoạn của quátrình sấy, về bản chất của một quá trình dẫn ẩm, thoát ẩm trong gỗ và yêu cầu vềchất lượng của nguyên liệu sấy có thể rút ra kết luận như sau:

Chênh lệch độ ẩm của các vùng khác nhau trong ván, quá trình sấy là khôngthể tránh khỏi và do đó việc sản sinh ra các hiện tượng ứng suất bên trong gỗ là điềutất yếu

Để giảm bớt ứng suất bên trong của gỗ sấy, cần thiết phải hạn chế mức độbay hơi trên bề mặt gỗ trong giai đoạn đầu sấy Khi độ ẩm lớp mặt ngoài bắt đầu hạxuống điểm dưới bão hoà thớ gỗ tức là cần thiết phải sử dụng tác nhân sấy có độ ẩmcao

Để giảm bớt ứng suất bên trong của gỗ trong giai đoạn 2 và giai đoạn cuối cùng của quá trình sấy, tuỳ theo mức độ yêu cầu cần thiết về chất lượng gỗ sấy, cần

sử lý bằng không khí có độ ẩm cao và nhiệt độ cao để làm cho lớp gỗ bề mặt ngoài của ván dẻo hơn, qua đó tạo điều kiện là cân bằng ứng suất bên trong gỗ

Những kết luận trên là điều kiện thành lập chế độ sấy Chế độ sấy là tập hợp tất

cả các thông số có thay đổi trong quá trình sấy nhằm đảm bảo chất lượng, thời giansấy Các thông số này gồm nhiệt độ, độ chênh lệch,.v.v tốc độ tác nhân sấy(thường không đổi) để thành lập để thành lập chế độ sấy thì cần có các cơ sở sau: Trước khi sấy cần làm nóng gỗ trước nhằm mục đích rút ngắn thời gian sấy.Thường gỗ trước khi sấy cần được làm nóng lên đến nhiệt độ bằng hoặc cao hơnnhiệt độ khi sấy một ít, nhằm tạo điều kiện cho ẩm trong gỗ di chuyển từ bên trong

ra bên ngoài mặt gỗ và bay hơi nhanh hơn

Độ chênh ẩm trong quá trình đầu của quá trình sấy không được quá lớn vì gỗ

dễ nứt bề mặt trong giai đoạn này

Độ ẩm của các tác nhân sấy càng về cuối của quá trình sấy càng giảm, đến lúckết thúc quá trình sấy có thể giảm xuống 30%

Nhiệt độ của tác nhân sấy ngược lại tăng dần từ khi bắt đầu sấy đến lúc kếtthúc sấy, điều đó phù hợp với việc tăng tốc độ sấy ở giai đoạn sau

Khi độ ẩm của gỗ xuống dưới điểm bão hoà thớ gỗ, tốc độ giảm dần

2.3.2 Các chế độ sấy cơ bản

Chế độ sấy sắp xếp theo thời gian sấy, theo độ ẩm nguyên liệu sấy ( có tính đếntrạng thái sản sinh ứng suất của nguyên liệu ) Chế độ sấy về cơ bản theo phươngpháp thứ hai tức là thành lập theo độ ẩm của nguyên liệu thay đổi theo quá trìnhsấy

2.3.3 Cơ sở đánh giá chế độ sấy

a.Tiêu chuẩn về độ cứng của chế độ sấy

Độ cứng: Là đặc điểm của chế độ sấy, nó phản ánh khả năng của môi trườngtạo mức độ bay hơi ẩm Độ cứng quyết định các thông số của tác nhân sấy, khi sosánh các chế độ sấy khác nhau nên so sánh ở cùng một cấp chế độ sấy như nhau(Đối với chế độ sấy sắp xếp theo chế độ ẩm thì cùng cấp độ ẩm, theo thời gian thì

b Tiêu chuẩn về hiệu quả của chế độ sấy

Ở đây ta chủ yếu dựa vào kết quả thời gian sấy cụ thể của từng chế độ sấy vàchất lượng của từng nguyên liệu sấy mà đánh giá

Dốc sấy: Theo định nghĩa của Keylworth, dốc sấy là tỷ số giữa độ ẩm tức thời(W ) và độ ẩm thăng bằng tương ứng (W ): W < W Giả sử ta có hầm sấy tốt,thích hợp với điều kiện và yêu cầu thực tế đòi hỏi và các bước chuẩn bị đã sắp xếpchu đáo như: Lựa chọn phân loại gỗ, xác định độ ẩm ban đầu, xếp đống gỗ và xácđịnh sơ bộ thời gian thì vấn đề đặt ra là quá trình sấy nên điều chỉnh theo một quyluật nào đó để đạt kết quả mong muốn kinh tế nhất Theo Keylworth thì kết quả sấy

là do chất lượng của việc lựa chọn dốc sấy về mặt kỹ thuật phù hợp với quá trìnhsấy quyết định

2.3.4 Đặc điểm của các loại chế độ sấy

Trong giai đoạn đầu, cần làm ẩm di chuyển từ trong ra ngoài mặt gỗ bằng cáchnung nóng sơ bộ trong môi trường không khí có độ ẩm cao, gỗ không bền dưới tácdụng nhiệt nên nhiệt độ bị hạn chế Do đó thường sử dụng nhiệt độ tăng dần theomức nhiệt khô của nhiên liệu mà giảm độ ẩm tương đối của tác nhân Nguyên liệucàng nóng thì thời gian sấy càng ít và tác dụng nhiệt lớn hơn

2.3.5 Các loại chế độ sấy

Trong phạm vi đồ án sử dụng phân loại chế độ sấy như sau:

+ Chế độ sấy nhiệt độ cao: Chế độ sấy này chủ yếu dùng cho hầm sấy hơi quá

nhiệt với nhiệt độ cao hơn 1000C và nhiệt độ nhiệt kế ướt giữ cố định ttt = 1000C

nước Đông Âu sử dụng chủ yếu chế độ sấy sắp xếp theo thời gian

Còn chế độ sấy có chú ý đến diễn biến của ứng suất trong nguyên liệu là loạichế độ sấy mới hiện nay, tuy nhiên còn nhiều trở ngại về kỹ thuật kiểm tra nên chưađược sử dụng rộng rãi

2.3.6 Kiểm tra theo dõi trạng thái của một số nguyên liệu sấy

Muốn sấy nguyên liệu đảm bảo chất lượng thì phải theo dõi kiểm tra độ ẩmtrung bình của nguyên liệu sấy ở thời điểm bất kỳ, biết được phân bố độ ẩm bêntrong nguyên liệu theo tiết diện ngang và đặc điểm trạng thái ứng suất của gỗ

Kiểm tra độ ẩm nguyên liệu thường tiến hành ở những điểm dưới đây trong quátrình sấy:

+ Trước khi bắt đầu sấy: Các chế độ sấy tiến hành theo cấp độ ẩm

+ Trong giai đoạn kết thúc sấy: Để quyết định kết thúc sấy ta phải xử lýcuối cùng rồi mới đưa nguyên liệu ra khỏi hầm sấy

2.3.7 Xử lý gỗ trong quá trình sấy

a Xử lý ban đầu

Tuỳ thuộc vào trạng thái gỗ sấy trước khi đưa vào sấy, gồm 4 trạng thái tươngđối phổ biến sau :

+ Gỗ ướt: Vớt từ sông, hồ lên xẻ thành ván chưa qua giai đoạn hong, phơi

mà đưa vào sấy ngay, trường hợp này gỗ có độ ẩm rất cao (W gỗ > W ) nên cần xử

lý không khí nóng bão hoà để gỗ được làm nóng nhanh hơn, đặc biệt đối với mùađông đòi hỏi xử lý nhiệt lượng lớn

+ Gỗ đã qua giai đoạn hong, phơi ngắn: Đã có xuất hiện ứng suất bên

trong, việc làm ẩm lớp ngoài gỗ trong trường hợp này là không nguy hiểm vì giảmđược ứng suất bề mặt Xử lý bằng cách làm nóng gỗ bằng không khí bão hoà là cầnthiết

+ Gỗ đã qua giai đoạn hong, phơi dài: Độ ẩm trong toàn bộ gỗ nhỏ hơn W

, ứng suất trong nguyên liệu do tác dụng của biến dạng gỗ đã bị triệt tiêu Trongtrường hợp này, nếu tăng độ ẩm của lớp ngoài mặt sẽ dẫn tới hiện tượng ứng suất éptrong lớp gỗ đó Mặt khác, bề mặt khô của gỗ sẽ rút ẩm từ không khí bên ngoài làmtăng thời gian sấy Vì thế, trong trường hợp này nên xử lý bằng không khí có độ ẩm

 < 100% Thời gian xử lý phụ thuộc vào giá trị của ứng suất tồn tại trong nguyênliệu, loại gỗ và chiều dày của gỗ mà có thể kéo dài từ 2  24h

Thời gian xử lý ban đầu có thể tính theo công thức sau:

Txl = 0,1 S K, ngày

Trong đó:

S: Bề dày nguyên liệu, cm

K: Hệ số tính đến thời gian thay đổi nhiệt độ sấy đầu tiên

Nhằm giảm ứng suất bên trong gỗ, phòng ngừa hiện tượng nứt nẻ và khuyết tậtbên trong gỗ trong các giai đoạn sấy tiếp tục, ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy Xử

lý giữa chừng tiến hành khi độ ẩm của gỗ đạt trung bình khoảng 2530% Trườnghợp độ ẩm của gỗ còn cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ thì việc xử lý giữa chừng chỉtiến hành lúc phát hiện có hiện tượng nứt bề mặt gỗ

Nhiệt độ trong thời gian xử lý giữa chừng lớn hơn nhiệt độ cấp chế độ sấykhoảng 6100C, về độ ẩm cần phải điều chỉnh độ ẩm tác nhân sấy để trong giaiđoạn xử lý gỗ không khô hơn Khi tiến hành xử lý cần theo dõi liên tục các thông sốcủa ẩm kế đồng thời điều chỉnh các khoá hơi của thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bịphun ẩm

c Xử lý cuối cùng

Nếu độ ẩm trung bình cuối cùng Wc của nguyên liệu tương đương với yêu cầuthì kết thúc quá trình sấy Lúc này trong nguyên liệu, ứng suất bên trong còn lớn vàchênh lệch độ ẩm theo bề dày cho phép thì không được kết thúc mà cần phải xử lýcuối cùng trước khi kết thúc sấy

Nhiệt độ xử lý cao hơn nhiệt độ ở cấp chế độ sấy 5  8% Độ ẩm tương đối củakhông khí cao hơn độ ẩm thăng bằng lúc bắt đầu xử lý 3  4% Sau khi làm khô,nguyên liệu đã xử lý cuối cùng sẽ đạt đến sự phân bố đồng đều của độ ẩm theo tiếtdiện ngang của ván Sau khi kết thúc quá trình sấy không kéo ra ngay Đối với hầmsấy liên tục ta đưa gỗ ra buồng làm mát phụ thuộc vào từng loại gỗ 224h

b Chọn và xây dựng chế độ sấy cụ thể

Chọn quy trình sấy, chế độ sấy, nhiệt độ quy trình sấy

c Điều chỉnh các thông số trạng thái của tác nhân sấy

Dùng các thiết bị điều chỉnh hơi, hệ thống phun ẩm, thông gió để điều chỉnh.Trong khi điều chỉnh, đầu tiên đóng kín các cửa dẫn, nếu độ ẩm của không khí chưađạt thì mở thêm ống phun ẩm, xả thêm hơi nước nóng, tuỳ theo từng loại gỗ mà ta

xử lý ban đầu cho thích hợp

d Xử lý giữa chừng: (Như đã trình bày ở phần trước).

e Xử lý cuối cùng và kết thúc

Khi gỗ đạt đến trạng thái cần thiết ta phải để gỗ nguội dần trong lò sấy, trongthời gian này cần phải tắt quạt và hệ thống calorife, mở hết các cửa dẫn và cửa thoátkhí Thời gian làm nguội gỗ phụ thuộc vào thời tiết và vỏ hầm sấy, có thể từ 212h

2.4 BẢO QUẢN GỖ SẤY

2.4.1 Sơ lược về một số sinh vật phá hoại gỗ

a Nấm:

Có nhiều loại nấm như: nấm mốc, nấm nâu, nấm trắng, nấm mục , trong đónấm mốc chỉ làm biến màu gỗ nhưng không ảnh hưởng đến độ bền của gỗ còn nấmmục phá hoại cả cấu trúc lẫn thành phần của gỗ làm độ bền của gỗ giảm đi

Nấm phát triển ở những nơi ẩm thấp từ 20  400C nếu vượt quá giới hạn củatừng loại nấm thì chúng sẽ chết lạnh hoặc chết nóng Quy trình phát triển của nấmnhờ ánh sáng phản chiếu gián tiếp và ánh sáng trực tiếp sẽ có ảnh hưởng xấu đếnquá trình sinh trưởng của nấm

b Sâu mọt: Mọt đào hang làm tổ trong gỗ hoặc có loại lại dùng gỗ để làm thức ăn

c Mối: Thường sống thành đàn có tổ chức.

d Hà: Khi ngâm gỗ trong nước sâu thì sâu mọt, Mối sẽ không thể phá hoại

được gỗ nhưng ở nước mặn, nước lợ thì gỗ lại bị hà đục phá

2.4.2 Các loại thuốc bảo quản gỗ sấy

rưa trôi khi tiếp xúc với nước Các loại muối thường dùng như muối florua ( NaF,

KF ), Silicát florua, muối asen

b Các loại thuốc dầu và hòa tan trong dầu:

Thuốc dầu: creozot, cloraphtalin , thuốc dầu thường khó rửa trôi, có mùi khóchịu dễ chảy rữa.Thuốc hòa tan trong dầu và các dung môi khác như: DDT, 666,Triclophenol

2.4.3 Các phương pháp bảo quản gỗ sấy

Có nhiều phương pháp bảo quản gỗ sấy dưới đây nhằm tiết kiệm và kéo dàithời gian sử dụng gỗ

+ Phương pháp quét: là phương pháp đơn giản thường gặp trong thực tế, thuốcđược hòa tan và được quét trên bề mặt vật dụng bằng gỗ, để bảo quản gỗ tạm thời ởbến bãi trong thời gian ngắn

+ Phương pháp phun: là dùng bơm phun trực tiếp vào gỗ để bảo quản tạm thời

bề mặt gỗ, phương pháp này nhanh hơn nhưng sẽ tốn rất nhiều thuốc

+ Phương pháp ngâm thường: thời gian ngâm thuốc từ 34h sau đó bốc dỡ gỗ raphơi từ 3  4 tuần hoặc có loại thường từ 8 10 tuần tùy theo loại thuốc đem sử dụng.+ Phương pháp ngâm lạnh, đun nóng: giống như phương pháp ngâm thường nhưngchỉ khác là ở đay dùng hai bể, mỗi bể chứa một dung dịch có nhiệt độ khác nhau

Ngoài ra còn có các phương pháp khác như: thẩm thấu, thay thế nhựa

2.4.4 Bảo quản gỗ phòng chống cháy

Khi tiếp xúc với lửa trong không khí gỗ sẽ nóng lên và khi gỗ đạt đến một nhiệt

độ nhất định thì gỗ bắt đầu cháy, nhiệt độ đó đối với gỗ khoảng trên dưới 2000C vàđược gọi là điểm bắt lửa của gỗ.Điểm bắt lửa phụ thuộc vào độ ẩm của gỗ, của từngloại gỗ, nếu gỗ tiếp xúc với nhiệt đô đạt đến 260 0C thì gỗ sẽ tự cháy mà không cầncấp nhiệt ở ngoài vào Như vậy ở nhiệt độ cao gỗ sẽ tự phân hủy và thoát ra nhiềudạng khí cháy được

Để phòng cháy khi sử dụng gỗ ta thường dùng các loại hóa chất tẩm vào gỗ,yêu cầu đối với các loại thuốc chống cháy cho gỗ là phải chịu được lửa, tính ổn địnhhóa học cao, không cải biến thành phần cấu tạo và ảnh hưởng đến tính chất của gỗ,

ít hút ẩm và không ăn mòn kim loại, không gây đọc hại đối với người và súc vật,không gây trở ngại đến việc dán ghép và trang trí cho gỗ xẻ, giá thành thấp

Dựa vào quy trình sấy gỗ, người ta đưa ra hai khả năng để phòng ngừa cháy gỗ:

 Ngăn ngừa oxy tiếp xúc với gỗ

 Làm lạnh vùng cháy để hạn chế tốc độ cháy gỗ

Với hai khả năng trên, có hai nhóm thuốc để bảo quản phòng chống cháy như sau:

 Thuốc cản nhiệt: có tác dụng cản lửa ở vùng bị cháy bằng cách tăng tốc

độ cháy của lớp gỗ tẩm tạo thành một lớp than gỗ cách nhiệt hoặc tạo nên một lớpbọt khí hạn chế sự tiếp xúc với oxy trong không khí để tránh cháy tiếp các lớp gỗbên trong (Ví dụ: SiO, Na2, K2SiO3 )

 Thuốc kết nhiệt: tạo thành các khí không cháy, khi cháy sẽ làm lạnh vùngcháy do hậu quả của quá trình nóng chảy làm phân hủy hoặc bốc hơi của thuốc (Vídụ: thuốc

(NH2)2HPO4, K3PO4).

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY.

3.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU ĐÃ CHO

3.1.1 Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế hệ thống sấy gỗ có năng suất 15000 m3/năm

Loại gỗ sấy: Gỗ thông

Hệ thống sấy lắp đặt tại Hà Tĩnh Chất lượng gỗ sấy loại 1 Gỗ sấy xong có thể dùng làm hàng mộc cao cấp hoặc xuất khẩu

3.1.2 Các số liệu đã cho

Các thông số đặc trưng của gỗ thông:

Gỗ có kích thước: L x B x H = 4000 x 200 x 40, mm

Độ ẩm ban đầu gỗ sấy: Wa = 60 %

Độ ẩm của gỗ sau khi sấy: Wc = 12 %

Độ ẩm thăng bằng của gỗ thông ở nhiệt độ không khí t = 20 C và độ ẩm tương đối tra theo [TL1]:

Bảng 3.1: Độ ẩm thăng bằng của gỗ thông

a Các thông số tra cứu theoTL1:

Khối lượng riêng của gỗ thông khi W = 12 %; = 800 kg/m3

Khối lượng riêng của gỗ thông khi khô kiệt: W= 0;  = 750 kg/ m3

Khối lượng riêng quy ước: Không phụ thuộc vào sự co rút và tiêu hao của gỗ:

Wgỗ = 30 %, Y= 400 kg/m3

Hệ số co rút Y khi độ ẩm của gỗ thay đổi 1 %:

+ Theo hướng bán kính:Y = 0,18

+ Theo hướng tiếp tuyến: Y = 0,31

+ Thể tích: Y = 0,51

Độ ẩm của gỗ thông ở phần gốc:

+ Độ ẩm của lỏi: Wlỏi =33 %

+ Độ ẩm giác: Wgiác = 11,2 %.

Cũng theo tài liệu của Bộ Lâm Nghiệp, gỗ thông là loại gỗ được xếp vào loại

họ lá kim, là loại gỗ mềm, nhẹ, kém về chất lượng, có sức chịu đựng và sức chốngmối mọt kém hơn các loại gỗ khác Cấu tạo tế bào của gỗ thông đơn giản hơn cácloại gỗ lá rộng, liên kết ẩm trong gỗ với tế bào gỗ yếu Vì vậy quá trình tách ẩm liênkết trong gỗ sẽ tốn ít năng lượng hơn, sự co rút giữa các chiều không lớn lắm Do

đó gỗ thông có thể sấy ở chế độ sấy mềm, sấy bình thường hoặc sấy ở chế độ tăngcường Gỗ thông dể bắt lửa gây cháy do đó khi chọn các kiểu lò sấy cần chú ýphòng chống cháy Đối với hệ thống sấy bằng hơi đốt ta phải thiết kế thiết bị lọckhói, hệ thống phòng cháy

b Các loại chất lượng gỗ sấy:

Loại 0: Loại gỗ xuất khẩu, gỗ sấy ở nhiệt độ thấp 40  50 0C

Loại 1: Loại gỗ sấy chất lượng cao dùng trong gia công gỗ với độ chính xác caosản xuất mô hình, dụng cụ âm nhạc , gỗ sấy ở nhiệt độ 60  70 0C

Loại 2: Loại gỗ sấy chất lượng dùng trong gia công đồ gỗ với độ chính xác

tạo các phụ tùng ô tô, toa xe, máy nông nghiệp.

Loại 3: Loại gỗ sấy chất lượng gỗ trung bình dùng để gia công đồ gỗ với độ chính xác loại 3, gỗ sấy ở nhiệt độ sấy 90  100 0C Gỗ loại 3 được dùng trong xây dựng, đóng bao bì chuyên dùng

Loài 4: Loài gỗ sấy khô dùng trong sản xuất đồ gỗ, xây dựng, sản xuất bao bì Trên cơ sở chất lượng của các loại gỗ sấy: ta chọn loại gỗ đặt ra trong đồ án làthiết kế hệ thống sấy gỗ có chất lượng loại 1 (Dùng để làm hàng mộc cao cấp)

c Độ ẩm cuối cùng của gỗ cần đạt đến:

Dựa vào yêu cầu chất lượng gỗ, vào công dụng gỗ sấy mà ta chọn độ ẩm cuốicùng của một số loại sản phẩm:

Bảng 3.2: Độ ẩm của một số loại sản phẩm

Độ ẩm cuối cùng của phôi hoặc ván,

%

Độ ẩm của thành phẩm,

Chi tiết ô tô, máy nông nghiệp

Chi tiết toa xe hành khách

561058108128

7612671012121510

Do độ ẩm tại Hà Tĩnh tương đối lớn 86 % Mặt khác ta đã biết khi gỗ khô cósức hút ẩm lớn nên ta chọn độ ẩm thương phẩm là 15 % thì gỗ ra hầm phải có độ

Nhiệt độ lớn nhất tuyệt đối trong năm là 41,10C

Nhiệt độ bé nhất thấp tuyệt đối trong năm là 7,0 0C

Độ ẩm không khí trung bình 86%

3.2 CHỌN VẬT SẤY VÀ KIỂU LÒ SẤY

3.2.1 Chọn vật sấy

Khi chọn vật sấy cần phải kết hợp chặt chẽ hợp lý giữa hai mặt kinh tế và kỹthuật, trong dây chuyền sản xuất gỗ có thể sấy ván hoặc sấy phôi

Sấy ván: Ván ướt sau khi sấy xong mới được gia công chế biến.

Ưu điểm: sau khi sấy xong dễ phát hiện khuyết tật, độ co rút ít, ít cong vênh,nếu ván bị khuyết tật thì đem sử dụng vào việc khác, thời gian vận chuyển và bốcxếp ít

 Nhược điểm: thời gian sấy lâu, mặt bằng chứa gỗ nhiều, tốn nhiên liệu

Sấy phôi: Ván ướt sau khi gia công chế biến thành sản phẩm mới đưa vào lò sấy.

 Ưu điểm: Tận dụng được thể tích buồng sấy, thời gian sấy ít hơn, tiêutốn ít nhiên liệu, độ ẩm đồng đều hơn ứng suất và mặt bằng ít hơn

 Nhược điểm: thời gian vận chuyển và bốc dỡ lâu

Dựa vào những ưu nhược điểm trên nên ta chọn phương pháp sấy ván kinh tế hơn

3.2.2 Phân loại lò sấy

Theo sự phát triển của kỹ thuật chế biến gỗ, kỹ thuật sấy gỗ cũng phát triển rấtnhanh chóng, người ta đã áp dụng nhiều phương pháp sấy gồ khác nhau và đã thiết

kế nhiều kiểu lò sấy có cấu trúc khác nhau và khá phức tạp Để hệ thống hoá và đơngiản hoá trong việc dùng tên gọi phổ biến trong kỹ thuật sấy gỗ, người ta đi đếnphân loại lò sấy như sau:

a Dựa vào áp suất của môi trường sấy trong lò sấy người ta phân biệt:

+Sấy áp suất cao

+Sấy áp suất thường

+Sấy áp suất chân không

b Dựa vào nguyên lý truyền nhiệt:

+Sấy gián tiếp: nhiệt không truyền trực tiếp từ nguồn nhiệt vào nguyên liệu

sấy, mà thông qua môi trường truyền nhiệt (môi trường sấy) tức là nguồn nhiệttruyền gián tiếp qua nguyên liệu sấy Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong

kỹ thuật sấy hiện nay

+Sấy bằng trực tiếp: bề mặt nguyên liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với với bề mặt

của nguồn nhiệt (bàn ép nóng )

+Sấy cao tần: dưới tác dụng của dòng diện cao tân, nguyên liệu sấy đặt trong

vùng từ trường của dòng điện, dưới tác dụng của từ trường làm cho các phần tử củanguyên liệu ướt bị phân cực và do tính chất của dòng điện xoay chiều làm cho cácphần tử phân cực ấy luôn ở trạng thái xáo trộn thay đổi cực Sự chuyển đổi xáo trộndưới tác dụng của dòng điện cao tần xoay chiều dẫn đến hiện tượng ma sát trongnội tại nguyên liệu sấy đưa đến sự chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng nguyênliệu lên và xảy ra hiện tượng thoát ẩm trong nguyên liệu sáy Thông thường vớidòng điện cao tần có tần số lớn hơn 1MHz có thể dùng để sấy gỗ theo phương phápnày được

+Sấy bức xạ, sấy đèn: áp dụng tính chất truyền nhiệt của ánh sáng Bản thân

ánh sáng, đặc biệt đối với các loại ánh sáng dài, có mang nhiệt Nếu vật thể bị chiếusáng, tuỳ theo từng loại vật thể, nó sẽ hấp thụ nhiệt nhiều hay ít, qua đó sẽ được làmnóng lên làm cho nước trong vạt thể ướt bay hơi ra

Dựa vào đặc điểm của các phương pháp sấy, ta chọn phương pháp sấy giántiếp để sấy gỗ thông trong đồ án này

Trong kỹ thuật sấy gỗ, đối với phương pháp gián tiếp, người ta sử dụng các cơ

sở sau đây để phân loại các kiểu lò sấy:

Dựa vào môi trường sấy: sấy hơi nước, sấy hơi đốt, sấy hơi quá nhiệt

Dựa vào nguyên lý hoạt động: lò sấy kiểu chu kỳ và lò sấy kiểu liên tục

Dựa vào nguyên lý chuyển động của môi trường sấy: lò sấy tuần hoàn tựnhiên và lò sấy tuần hoàn cưỡng bức

Dựa vào năng suất của lò sấy: dựa vào khối lượng gỗ sấy bình quân nămquy về 1m3 dung tích bên trong lò sấy mà chia làm ba nhóm lò sau đây:

- Nhóm 1: lò sấy có năng suất thấp, tuần hoàn tự nhiên, có năng suấtriêng từ 6÷7m3/m3 dung tích lò năm

- Nhóm 2: lò sấy có năng suất trung bình, tuần hoàn cưỡng bức, có năngsuất riêng gấp từ 1,5÷1,7 lần năng suất của nhóm 1

- Nhóm 3: lò sấy có năng suất cao, tuần hoàn cưỡng bức có tốc độ cao(3÷ 5 m/s), có năng suất riêng gấp từ 3 ÷ 4 lần năng suất của nhóm 1

3.2.3 Các kiểu lò sấy

a Lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ:

Kiểu lò sấy này có quá trình sấy không liên tục mà sấy riêng biệt theo từng đợt(mẻ) tức là chất gỗ vào lò sấy, sấy khô xong rồi đưa ra và chất tiếp mẻ sấy khác,việc bốc dỡ được tiến hành đồng thời toàn bộ dung tích gỗ trong lò sấy Do nó cótính dứt quãng từng đợt nên gọi là kiểu chu kỳ.

Trạng thái của môi trường sấy t và  sẽ khống chế đồng đều hơn trong toàn bộdung tích lò sấy

Lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn của khôngkhí trong lò sấy là do sự chênh lệch vè tỷ trọng của không khí trong lò sấy gây nên.Dưới tác dụng của nhiệt, không khí ở gần nguồn nhiệt sẻ nóng lên và giản nở ra,không khí do giản nở về thể tích nên nhẹ di và bốc hơi lên trên: trong khi đi quađống gỗ do thực hiện quá trình bay hơi nên lạnh dần đi và dưới tác dụng của tỷtrọng lớn dần lên nó sẻ lớn dần, di chuyển lại xuống phía dưới, mặt khác do khôngkhí nóng bay lên tạo nên ở vùng gần thiết bị tăng nhiệt một chân không hút khôngkhí ở nơi khác đến, và như thế sẻ tạo nên được một chu kỳ tuần hoàn của không khítrong lò sấy

Lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ tuần hoàn cưỡng bức: Nguyên lý chuyểnđộng của môi trường sấy trong kiểu lò sấy này là tuần hoàn có tốc độ và xoay chiềunhờ hoạt động của hệ thống quạt gió ( lò sấy có quạt đặt bên trong lò và lò sấy cóquạt đặt bên ngoài lò, lò sấy hơi nước kiểu phun khí )

b Lò sấy hơi đốt kiểu chu kỳ tuần hoàn cưỡng bức:

Tất cả lò sấy đều không có thiết bị calorife, nó có nhược điểm là khó khống chếchính xác chế độ sấy, chất lượng gỗ sấy không ổn định, dể xảy ra hoả hoạn nhưng

nó có ưu điểm là kinh tế, thiết bị đơn giản, sấy rất nhanh, tận dụng được các phếliệu trong xưởng chế biến gỗ

c Lò sấy hơi nước kiểu liên tục tuần hoàn tự nhiên:

Các lò sấy kiểu liên tục thực hiện theo nguyên lý: gỗ được đưa vào đầu ẩm vàđược đẩy ra ở đầu khô của lò, thời gian chuyển dịch đống gỗ từ đầu ẩm đến đầu khôbằng thời gian sấy Do chế độ sấy cũng theo quy luật nhiệt độ tăng dần và độ ẩmcủa môi trường sấy giảm dần và như vậy gỗ mới khô được, nhiệt độ ở đầu khô của

lò sấy thường cao hơn đầu ướt khoảng 1518 0C và độ ẩm của không khí ở đầu khô

ngược với chiều di chuyển của goòng gỗ, trạng thái vận động của không khí trong

lò sấy là trạng thái vận động xoáy trôn ốc, nhưng huớng di chuyển tổng hợp củadòng là hướng di chuyển theo phương ngang đi từ đầu khô đến đầu ướt

d Lò sấy hơi nước kiểu liên tục tuần hoàn cưỡng bức:

Thông thường đối với lò sấy kiểu liên tục người ta thiết kế chiều dài lò sấy cóthể chứa được 5 đống gỗ, xe goòng đưa gỗ vào từ đầu ướt và lấy ra từ đầu khô Chế

độ sấy được khống chế từ đầu khô và qua việc khống chế tốc độ tuần hoàn trong lòsấy dọc theo lò sẽ hình thành cấp chế độ sấy thích hợp cho từng đống gỗ, vì vậy chế

độ sấy được khống chế theo chiều dài lò sấy chứ không theo thời gian sấy, khôngkhí khô tương ứng với trạng thái của từng chế độ sấy đi vào lò sấy ở đầu khô vàchuyển dầ̀n sang đầu ướt sẽ đi từ đống gỗ này qua đống gỗ khác, lúc đó trạng tháicủa không khí sẽ thay đổi, nhiệt độ ở đầu khô cao sẽ thấp dần khi di chuyển về phíađầu ướt đồng thời độ ẩm của không khí thì ngược lại tăng dần lên từ đầu khô đếnđầu ướt Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ở đầu ướt tương ứng với giai đoạn bắtđầu sấy và ở đầu khô sẽ tương ứng với giai đoạn kết thúc quá trình sấy

e.Lò sấy hơi đốt kiểu liên tục tuần hoàn cưỡng bức:

Làm việc theo nguyên lý tuần hoàn nhiều lần, hơi đốt từ lò đốt đi vào buồng hổnhợp bố trí trực tiếp gần lò đốt Ở đây không khí mới được hút qua cửa dẩn khí vàhơi đốt thừa từ mương dồn khí Hổn hợp của 3 thành phần ấy nhờ quạt đẩy ra khỏibuồng hổn hợp vào mương phân phối khí nằm chìm ở dưới đất Từ đây vào tất cả lòsấy của toàn bộ cụm lò, sau khi đi qua các đống gỗ, hổn hợp hơi thừa được thải ramột phần qua ống thoát khí và phần lớn dẩn trở lại buồng hổn hợp Trước buồnghổn hợp và bên trong mương dồn khí có trang bị ống thoát khí làm việc nhờ quạt lytâm

3.2.4 Chọn lò sấy

Ở Việt Nam đã có những đề tài tính toán thiết kế các dạng lò sấy với vật liệu tựchế sẵn trong nước đã qua kiểm nghiệm và được sử dụng rộng rãi ở nhiều cơ sở sảnxuất trong nước

Lò sấy CAXE 86 và CAXE 90 là kiểu lò sấy gia nhiệt bằng hơi nước

Lò sấy CAXE 91 là kiểu lò sấy gia nhiệt bằng hơi đốt với nhiên liệu là gỗ tạp,

gỗ phế liệu từ quá trình sản xuất và chế biến gỗ

Sau khi đã tham khảo các lò sấy, ta chọn lò sấy tuần hoàn cưỡng bức cócalorifer đặt ở trần, quạt hướng trục đặt vuông góc với chiều dài hầm sấy, mỗi quạt

có động cơ riêng, không han rỉ, lò sử dụng calorifer gọn dễ tháo lắp

Do quạt hướng trục đặt vuông góc với chiều dài hầm sấy nên trục quạt ngắntránh được nhược điểm khi đặt quạt dọc theo chiều dài hầm sấy (hình 3.1)

5 6

Hình 3.1b: Kế́t cấu hầm sấy

1: Cửa lấy mâu thử 2: Nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt

5: Cửa hầm sấy 6: Đống gỗ

7: Xe goòng 8: Calorifer

9: Tấm hướng dòng

3.2.5 Nguyên lý tuần hoàn tác nhân sấy trong hầm sấy

Tác nhân sấy dùng trong hầm sấy thiết kế là không khí nóng, để tiết kiệm nhiệt lượng người ta cho không khí nóng sau khi qua đống gỗ chỉ thải ra ngoài một phần nhỏ, đại bộ phận không khí được đưa trở lại hỗn hợp với không khí mới cho vào hầm sấy qua bộ phận trao đổi nhiệt rồi đi vào đống gỗ để sấy tiếp

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tuần hoàn TNS

và đồ thị I-d thể hiện sự tuần hoàn TNS

Do không khí tại điểm (2) sau khi ra khỏi đống gỗ còn có nhiệt độ tương đối cao, nên khi tận dụng lại đỡ phải cấp nhiệt nhiều hơn so với không khí mới, dễ làm nóng lên đến nhiệt độ thích hợp với chế độ sấy

Quá trình sấy tuần hoàn nhiều lần được tiến hành theo sơ đồ nguyên lý hình 3.2.Đường 0 - 2 biểu thị quá trình hỗn hợp giữa không khí mới tại (0) và không khíthừa tại (2) tạo thành hỗn hợp không khí (3) trước khi vào calorifer

(b)

φ = 100%

1

23

312

(a)

Hổn hợpCaloriferĐống gỗ

Không khí mới có độ chứa ẩm bé (I0, d0) còn không khí thừa sau khi ra khỏi đống gỗ có nhiệt độ tương đối cao và độ chứa ẩm khá lớn (d2), khi hỗn hợp hai trạng thái không khí đó với nhau, nhiệt độ và độ chứa ẩm của không khí sẽ đạt đến giá trị của điểm hỗn hợp cần thiết (3) trước khi vào calorifer

Trong calorifer hỗn hợp (3) được làm nóng lên với trạng thái (1) Sau khi rakhỏi calorifer bắt đầu đi vào đống gỗ thực hiện quá trình sấy Ở đây do nước trong

gỗ bay hơi và quá trình bay hơi là quá trình thu nhiệt nên hàm lượng ẩm của khôngkhí (d) sẽ tăng lên nhưng trong lúc đó nhiệt độ lại giảm đi, độ ẩm tương đối tăng lêncòn entanpi của nó không đổi vì không khí mất đi lượng nhiệt phục vụ cho quá trìnhbay hơi, nhưng do hơi nước bay ra lại khuếch tán vào tác nhân sấy và coi như toàn

bộ năng lượng bù lại cho không khí, do đó entanpi của không khí không đổi Khôngkhí sau khi ra khỏi đống gỗ ở trạng thái (2) Quá trình 1– 2 là quá trình sấy lý thuyếtđược biểu diễn như trên đồ thị I – d

3.3 KỸ THUẬT XẾP ĐỐNG GỖ

3.3.1 Cách xếp gỗ để sấy

a Yêu cầu đối với việc xếp dỡ:

Mục đích căn bản và yêu cầu chính khi xếp gỗ trong đống tựa lên các thanh kêngang là để ngăn cong vênh gỗ xẻ trong thời gian sấy, tạo nên các khe hở cho tácnhân sấy lưu thông và tiếp xúc với bề mặt gỗ để cấp nhiệt và thải ẩm ra khỏi gỗ, tạonên đống gỗ thuận tiện cho việc vận chuyển

Sự vênh ngang và cong dọc gỗ xẻ: Do tính không đẳng hướng và cấu tạo khôngđồng nhất của gỗ xẻ, một số trường hợp biến dạng của gỗ xẻ dưới tác dụng củangoại lực do sắp xếp gỗ không đúng kỹ thuật Để ngăn ngừa biến dạng của gỗ xẻngười ta nên nén gỗ suốt thời gian sấy

Sự nứt nẻ vật liệu là hậu quả của việc không tuân theo chế độ quy trình sấy.Tuynhiên đôi khi nó xảy ra do sắp xếp vật liệu sai, vì vậy kỹ thuật xếp đống gỗ cũng cóảnh hưởng quan trọng đến chất lượng gỗ sấy

b Thanh kê và cách bố trí thanh kê trong đống:

Thanh kê thường được làm bằng gỗ, do gỗ thông thẳng ít có mắt và không biến

= 3,2 m nên chiều dài thanh kê bk = 3,2 m, chiều dày của thanh kê k= 251 mm.Tiết diện ngang của thanh kê 25 x 25 mm.

Vật liệu sấy càng mỏng thì mật độ thanh kê càng dày để tránh cong vênh và sự

co dãn cho phép là 1 mm

Khoảng cách S giữa các thanh kê theo chiều dài thanh gỗ xếp đống:

Đối với gỗ lá rộng: khoảng cách S giữa các thanh kê theo chiều dài khônglớn quá 1520 lần chiều dày  của vật liệu

Đối với gỗ lá kim: khoảng cách S giữa các thanh kê theo chiều dài khônglớn quá 2030 lần chiều dày của  vật liệu

Ván mỏng và ván dày xếp theo từng đống riêng

Ván càng nhỏ, kẹp không chặt thì sấy sẽ bị cong vênh

Nếu xếp ván chưa được rọc cạnh theo cùng một hướng thì phần ngọn khô cònphần gốc không khô Ngoài ra vật liệu chưa rọc cạnh làm giảm hệ số điền đầy củađống vì vậy ván loại này cần phải xếp theo hai hướng ngược nhau

Trường hợp ván có chiều dài khác nhau thì hai mặt đầu đống gỗ phải xếpphẳng Hai bên đống gỗ phải xếp đống dài, ở giữa xếp ván ngắn hơn đồng thời tănglượng thanh kê Nếu lượng gỗ được xếp bởi những tấm ván có chiều dài như nhauthì có hai mặt chính diện, nếu chiều dài ít khác nhau thì nên để một mặt chính diện

S

Gỗ

sấy

Thanh kê

Cạnh bên của đống gỗ phải ngay thẳng (thường có tường chắn, tấm chắn) tốtnhất trên một đống gỗ nên xếp cùng một loại gỗ.

Đối với ván xẻ theo hướng bán kính thì chậm khô hơn so với ván khác khi cócùng chiều dày do đó ít bị nứt nẻ hơn Nhưng ván loại này nên xếp ở vùng sấy cócường độ cao trong đống gỗ hoặc xếp thành từng đống riêng để sấy

Trong hầm sấy tuần hoàn cường độ ván sấy được xếp khít nhau

Hình 3.4: Đường đi tác nhân sấy trong đống gỗ

3.3.2 Phương tiện bốc dỡ và vận chuyển gỗ trong lò sấy

a Xe goòng chở gỗ và xe goòng ngang:

Đống gỗ được xếp và vận chuyển trên xe goòng Các xe goòng được chuyển động trên đường ray có khổ rộng là 1,6 m Kích thước mặt sàn của xe là 4000 mm

3200 mm, chiều cao từ sàn xe đến đường ray là h = 400 mm

b.Vận chuyển gổ từ bãi đến hầm sấy hoặc từ hầm sấy đến kho chứa gổ khôngười ta dùng xe goòng ngang Trên xe goòng ngang có ray để xe goòng chở gổ dichuyển từ ray trong hầm sấy hoặc ở bãi xếp lên xe goòng ngang, xe goòng ngang dichuyển nhờ động cơ điện gắn trên xe và truyền đến bánh thông qua hộp số Tốc độchuyển động của xe thường là 0,36 m/s

Trong phạm vi thiết kế này ta chọn các loại xe goòng ngang theo tiêu chuẩn có sẵntrong xí nghiệp

3.3.3 Thiết bị để xếp đống

Việc xếp đống gổ cao khoảng 2,5 m là một công việc khó khăn và nặng

nhọc.Giá thành xếp đống gỗ chiếm khoảng 1/3- 1/2 giá thành sấy gỗ cho nên cần ứng dụng kỹ thuật xếp đống để giảm giá thành

- Đối với những hầm sấy có qui mô nhỏ thì xếp bằng tay

- Đối những hầm sấy có qui mô tương đối lớn thì khâu vận chuyển,xếp đống

Gỗsấy