Ảnh hưởng của chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ keo tai tượng (acacia mangium willd ) đến khuyết tật khi sấy, ứng dụng cho lò sấy năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM -    - HÀ TIẾN MẠNH ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊNH LỆCH ĐỘ ẨM TRONG GỖ XẺ KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd.) ĐẾN KHUYẾT TẬT KHI SẤY, ỨNG DỤNG CHO LÒ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM -    - HÀ TIẾN MẠNH ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊNH LỆCH ĐỘ ẨM TRONG GỖ XẺ KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd.) ĐẾN KHUYẾT TẬT KHI SẤY, ỨNG DỤNG CHO LÒ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngành đào tạo: Kỹ thuật chế biến lâm sản Mã ngành: 54 90 01 Người khoa học: hướng dẫn GS TS Phạm Văn Chương TS Bùi Duy Ngọc HÀ NỘI – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học Nội dung luận án có sử dụng phần kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ… , nghiên cứu sinh cộng tác viên thực nội dung nghiên cứu sấy gỗ Keo tai tượng lượng mặt trời Các thông tin, số liệu kết nghiên cứu đơn vị chủ trì, chủ nhiệm đề tài thành viên tham gia thực đề tài đồng ý cho phép sử dụng luận án Các số liệu kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa tác giả khác công bố cơng trình nào, ngoại trừ báo cáo tổng kết đề tài tạp chí chuyên ngành nghiên cứu sinh tác giả Hà Nội, ngày năm 2023 Nghiên cứu sinh Hà Tiến Mạnh tháng LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành theo chương trình đào tạo tiến sĩ khóa 29 năm 2017 Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Trong trình thực hiện, tác giả nhận nhiều tạo điều kiện, hướng dẫn giúp đỡ quý quan, q thầy cơ, đồng nghiệp gia đình bạn bè Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến GS TS Phạm Văn Chương TS Bùi Duy Ngọc người hướng dẫn khoa học dành nhiều thời gian, công sức tận tâm giúp đỡ để luận án hoàn thành; TS Adam Lloyd Redman người trực tiếp hướng dẫn thực thí nghiệm DAF Queensland, Úc để thu thập số liệu công bố báo Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới chuyên gia, đồng nghiệp, cán bộ, nguyên cán Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng đồng hành, giúp đỡ suốt trình thực nghiên cứu sẵn sàng chia sẻ, góp ý chun mơn để luận án có hàm lượng khoa học cao Trong đó, TS Nguyễn Đức Thành người trực tiếp thực thí nghiệm chụp ảnh cấu tạo hiển vi gỗ Keo tai tượng Đại học Kyoto, Nhật Bản Tác giả nhận hỗ trợ quan tâm kịp thời suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án từ Ban Giám đốc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Ban Lãnh đạo chuyên viên Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng, lãnh đạo chuyên viên Ban Khoa học, Đào tạo Hợp tác quốc tế, lãnh đạo cán nhân viên Trung tâm Chuyển giao công nghệ Công nghiệp rừng Tác giả hỗ trợ kinh phí Quỹ học bổng Crawford Fund cho hoạt động tập huấn, đào tạo thí nghiệm DAF - Queensland, Úc Nhân dịp này, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến quan, tổ chức đơn vị Cuối tri ân tình cảm đến tất người thân gia đình bạn bè chia sẻ khó khăn, động viên tinh thần để tác giả hồn thành luận án MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii PHẦN MỞ ĐẦU .1 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .5 1.1 Mức chênh lệch độ ẩm gỗ sấy .5 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy 1.3 Quá trình vận chuyển ẩm gỗ sấy 10 1.4 Đặc tính gỗ sử dụng cho mơ hình chuyển khối .17 1.5 Mơ hình hóa sấy gỗ 22 1.6 Nghiên cứu sấy gỗ sấy NLMT 25 1.7 Tiểu kết .31 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nội dung nghiên cứu 33 2.1.1 Xác định mức chênh lệch độ ẩm gỗ xẻ Keo tai tượng sấy ảnh hưởng đến khuyết tật 33 2.1.2 Nghiên cứu sấy gỗ xẻ Keo tai tượng lò sấy NLMT .33 2.2 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 33 2.2.2 Phương pháp luận cách tiếp cận nghiên cứu 34 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.3.1 Phương pháp xác định đặc điểm cấu tạo đặc tính gỗ Keo tai tượng35 2.2.3.2 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật 46 2.2.3.3 Phương pháp xây dựng mơ hình toán học 50 2.2.3.4 Phương pháp lựa chọn chế độ sấy NLMT 55 2.2.3.5 Phương pháp đề xuất quy trình sấy NLMT .58 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .60 3.1 Ảnh hưởng đặc điểm cấu tạo đặc tính gỗ Keo tai tượng đến q trình vận chuyển ẩm 60 3.1.1 Đặc điểm cấu tạo 60 3.1.2 Tính chất vật lý .71 3.1.3 Đặc tính chuyển khối 74 3.1.4 Ảnh hưởng đặc điểm cấu tạo đặc tính gỗ Keo tai tượng đến trình sấy 80 3.2 Ảnh hưởng mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật suốt trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng 81 3.2.1 Diễn biến giảm độ ẩm gỗ diễn biến môi trường sấy 81 3.2.2 Sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm suốt trình sấy 84 3.2.3 Sự phát triển khuyết tật suốt trình sấy 87 3.2.4 Xây dựng hàm tương quan mức chênh lệch độ ẩm khuyết tật .94 3.2.5 Xác định ngưỡng mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật100 3.3 Mơ hình tốn học mơ trình vận chuyển ẩm sấy gỗ Keo tai tượng lò sấy quy chuẩn .101 3.3.1 Kết mô 101 3.3.2 Đối chiếu kết mô mơ hình với thực nghiệm .107 3.4 Chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng NLMT 109 3.4.1 Sự ảnh hưởng chế độ sấy đến chất lượng gỗ sấy 109 3.4.2 Sự ảnh hưởng chế độ sấy đến thời gian sấy 110 3.4.3 Đánh giá kết nghiên cứu sấy NLMT sở hàm tương quan mức chênh lệch độ ẩm, EMC mức độ nứt vỡ gỗ sấy .114 3.5 Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng lượng mặt trời .116 3.5.1 Kết khảo nghiệm 116 3.5.2 Quy trình cơng nghệ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng NLMT 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .132 Kết luận 132 Tồn kiến nghị 134 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN 135 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .136 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Viết tắt/ký hiệu ALUCHA ANO VA IAWA MC gradient NLM T OM PVCCHA SEM Giải thích Hệ thống thiết bị đo hệ số thấm Phân tích phương sai Hội Giải phẫu gỗ quốc tế Mức chênh lệch độ ẩm/dốc ẩm Năng lượng mặt trời Optical microscope - Kính hiển vi quang học Một hệ thống đo hệ số khuếch tán Scanning electron microscope - Kính hiển vi điện tử quét W Khoảng trễ hai đồ thị hút nhả ẩm X Chênh lệch độ ẩm bề mặt mẫu khuếch tán A Diện tích mặt cắt ngang mẫu khuếch tán Ai Diện tích ảnh tế bào sợi gỗ mạch gỗ thứ i Aj Diện tích lỗ rỗng ruột tế bào sợi gỗ mạch gỗ thứ j C Mức độ cong vênh Db Hệ số khuếch tán Dfl Đường kính ruột tế bào sợi gỗ Kích thước ban đầu theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co Di Dt Edt EMC rút Kích thước lúc đo theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co rút Sai số thời gian sấy dự đốn mơ hình thực nghiệm Độ ẩm thăng FSP Điểm bão hòa thớ gỗ G Tỷ trọng độ ẩm cuối mẫu khuếch tán K Hệ số thấm L Chiều dọc thớ/Kích thước theo chiều dọc thớ/chiều dài m Khối lượng ẩm khuếch tán qua mẫu mb Khối lượng kẹp giữ mẫu co rút MC Độ ẩm gỗ MCa Độ ẩm trung bình đống gỗ sấy Viết tắt/ký hiệu Giải thích MCai Độ ẩm trung bình ban đầu mẫu MCat Độ ẩm trung bình thời điểm đo mẫu MCg Độ ẩm vị trí theo chiều dày mẫu MCt Độ ẩm mẫu thời điểm đo md Khối lượng mẫu khơ kiệt mg Khối lượng kẹp giữ mẫu cịn tươi mi Khối lượng ban đầu mẫu sấy MOE Modulus of elasticity - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MOR Modulus of rupture - Độ bền uốn tĩnh mt Khối lượng mẫu sấy thời điểm đo n Số điểm liệu rời rạc NDi Mức độ nứt đầu gỗ thứ i Ni Tổng mức độ nứt vỡ gỗ thứ i NMi Mức độ nứt mặt gỗ thứ i P Giá trị xác suất (giá trị p) R Chiều xuyên tâm/Kích thước theo chiều xuyên tâm R2 Hệ số tương quan hai kết đo RH Relative humidity - Độ ẩm môi trường sấy RMSE Root Mean Square Error - Sai số tồn phương trung bình gốc SD Standard deviation - Độ lệch chuẩn St Độ co rút mẫu thời điểm đo T Nhiệt độ môi trường sấy/Chiều tiếp tuyến/Kích thước theo chiều tiếp tuyến/chiều dày mẫu t Thời gian te Thời gian sấy thực nghiệm Tfw Độ dày vách tế bào sợi gỗ Tk Nhiệt độ khơ mơi trường sấy ts Thời gian sấy dự đốn mơ hình Tư Nhiệt độ ướt mơi trường sấy U Dốc sấy Viết tắt/ký hiệu Giải thích Vg Thể tích mẫu đạt độ ẩm bão hịa W Chiều rộng mẫu X Độ ẩm cuối mẫu khuếch tán Xb Độ ẩm mặt mẫu khuếch tán Xt Độ ẩm mặt mẫu khuếch tán Giá trị MC nhiệt độ sấy mẻ sấy thực nghiệm thời yt ŷt điểm t Giá trị đầu (MC nhiệt độ sấy) mơ hình thời điểm t α Mức ý nghĩa giả thuyết thống kê ΔT Chênh lệch nhiệt độ khô - ướt môi trường sấy ρb Khối lượng riêng ρw Khối lượng riêng nước φ Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ mạch gỗ ϕ Đường kính φf Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ φt Tổng độ rỗng φv Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ