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

Tồn tại và kiến nghị...134DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CÓ LIÊN QUAN...135DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...136 Trang 9 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮTViết tắt/kýhiệuGiải thíchALU-CHA Hệ

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

Luận văn Kinh tế quản lý

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

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi.

Nội dung của luận án có sử dụng một phần kết quả của đề tài nghiên cứu khoahọc công nghệ… , nghiên cứu sinh là cộng tác viên chính thực hiện nội dung nghiêncứu sấy gỗ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời Các thông tin, số liệu và kết quảnghiên cứu này đã được đơn vị chủ trì, chủ nhiệm đề tài và các thành viên chính thamgia thực hiện đề tài đồng ý cho phép sử dụng trong luận án

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và chưađược tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào, ngoại trừ báo cáo tổng kết đềtài và các bài tạp chí chuyên ngành do nghiên cứu sinh là tác giả chính

Hà Nội, ngày tháng năm 2023

Nghiên cứu sinh

Hà Tiến Mạnh

Luận văn Kinh tế quản lý

LỜI CẢM ƠN

Luận án này được hoàn thành theo chương trình đào tạo tiến sĩ khóa 29 năm

2017 của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Trong quá trình thực hiện, tác giả

đã nhận được rất nhiều sự tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ của quý cơ quan,quý thầy cô, đồng nghiệp cũng như gia đình và bạn bè

Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và sự kính trọng đến GS TS.Phạm Văn Chương và TS Bùi Duy Ngọc là những người hướng dẫn khoa học đãdành nhiều thời gian, công sức và tận tâm giúp đỡ để luận án được hoàn thành; TS.Adam Lloyd Redman là người trực tiếp hướng dẫn thực hiện các thí nghiệm tạiDAF - Queensland, Úc để thu thập số liệu và công bố các bài báo

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, các đồngnghiệp, các cán bộ, nguyên cán bộ của Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng đã luônđồng hành, giúp đỡ suốt quá trình thực hiện các nghiên cứu và sẵn sàng chia sẻ, góp

ý chuyên môn để luận án có được hàm lượng khoa học cao Trong đó, TS NguyễnĐức Thành là người trực tiếp thực hiện các thí nghiệm chụp ảnh cấu tạo hiển vi gỗKeo tai tượng tại Đại học Kyoto, Nhật Bản

Tác giả cũng đã nhận được sự hỗ trợ và quan tâm kịp thời trong suốt quátrình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án từ Ban Giám đốc Viện Khoa họcLâm nghiệp Việt Nam, Ban Lãnh đạo và chuyên viên của Viện Nghiên cứu Côngnghiệp rừng, lãnh đạo và chuyên viên của Ban Khoa học, Đào tạo và Hợp tác quốc

tế, lãnh đạo và các cán bộ nhân viên của Trung tâm Chuyển giao công nghệ Côngnghiệp rừng Tác giả cũng được hỗ trợ về kinh phí của Quỹ học bổng CrawfordFund cho các hoạt động tập huấn, đào tạo và thí nghiệm tại DAF - Queensland, Úc.Nhân dịp này, tác giả xin được trân trọng gửi lời cảm ơn đến các cơ quan, tổ chức

Luận văn Kinh tế quản lý

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ khi sấy 5

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy 9

1.3 Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy 10

1.4 Đặc tính của gỗ sử dụng cho mô hình chuyển khối 17

1.5 Mô hình hóa trong sấy gỗ 22

1.6 Nghiên cứu về sấy gỗ và sấy NLMT 25

1.7 Tiểu kết 31

Chương 2 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 trong gỗ xẻ Keo tai tượng khi sấy và ảnh hưởng của nó đến khuyết tật 33

2.1.2 Nghiên cứu sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT 33

2.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 33

2.2.2 Phương pháp luận và 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 và đặc tính gỗ Keo tai tượng35

Luận văn Kinh tế quản lý

2.2.3.2 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến

khuyết tật 46

2.2.3.3 Phương pháp xây dựng mô 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 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60

3.1 Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá 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 của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình sấy 80

3.2 Ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng 81

3.2.1 Diễn biến giảm độ ẩm gỗ và diễn biến môi trường sấy 81

3.2.2 Sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm trong suốt quá trình sấy 84

3.2.3 Sự phát triển khuyết tật trong suốt quá trình sấy 87

3.2.4 Xây dựng hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật .94

3.2.5 Xác định ngưỡng của mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật .100

3.3 Mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn 101

3.3.1 Kết quả mô phỏng 101

Luận văn Kinh tế quản lý

3.3.2 Đối chiếu kết quả mô phỏng của mô hình với thực nghiệm 107

3.4 Chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT 109

3.4.1 Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng gỗ sấy 109

3.4.2 Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến thời gian sấy 110

3.4.3 Đánh giá kết quả nghiên cứu sấy NLMT trên cơ sở các hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm, EMC và mức độ nứt vỡ gỗ sấy 114

3.5 Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời 116

3.5.1 Kết quả khảo nghiệm 116

3.5.2 Quy trình công nghệ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT 124

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 132

1 Kết luận 132

2 Tồn tại và kiến nghị 134

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN 135

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 136

PHỤ LỤC

Luận văn Kinh tế quản lý

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

Viết tắt/ký

ALU-CHA Hệ thống thiết bị đo hệ số thấm

ANOVA Phân tích phương sai

IAWA Hội Giải phẫu gỗ quốc tế

MC gradient Mức chênh lệch độ ẩm/dốc ẩm

NLMT Năng lượng mặt trời

OM Optical microscope - Kính hiển vi quang học

PVC-CHA Một hệ thống đo hệ số khuếch tán

SEM Scanning electron microscope - Kính hiển vi điện tử quét

W Khoảng trễ giữa hai đồ thị hút và nhả ẩm

X Chênh lệch độ ẩm giữa 2 bề mặt của mẫu khuếch tán

A Diện tích mặt cắt ngang mẫu khuếch tán

Ai Diện tích ảnh tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ i

Aj Diện tích lỗ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ j

Db Hệ số khuếch tán

Dfl Đường kính ruột tế bào sợi gỗ

Di Kích thước ban đầu theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co rút

Dt Kích thước lúc đo theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co rút

Edt Sai số thời gian sấy giữa dự đoán của mô hình và thực nghiệmEMC Độ ẩm thăng bằng

FSP Điểm bão hòa thớ gỗ

G Tỷ trọng ở độ ẩm cuối cùng mẫu khuếch tán

L Chiều dọc thớ/Kích thước theo chiều dọc thớ/chiều dài

m Khối lượng của hơi ẩm khuếch tán qua mẫu

Luận văn Kinh tế quản lý

MCai Độ ẩm trung bình ban đầu của thanh mẫu

MCat Độ ẩm trung bình tại các thời điểm đo của thanh mẫu

MCg Độ ẩm các vị trí theo chiều dày thanh mẫu

MCt Độ ẩm của mẫu tại các thời điểm đo

md Khối lượng mẫu khô kiệt

mg Khối lượng kẹp giữ mẫu còn tươi

mi Khối lượng ban đầu thanh mẫu sấy

MOE Modulus of elasticity - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

MOR Modulus of rupture - Độ bền uốn tĩnh

mt Khối lượng thanh mẫu sấy tại các thời điểm đo

n Số điểm dữ liệu rời rạc

NDi Mức độ nứt đầu của thanh gỗ thứ i

Ni Tổng mức độ nứt vỡ của thanh gỗ thứ i

NMi Mức độ nứt mặt của thanh 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 của hai kết quả đo

RH Relative humidity - Độ ẩm môi trường sấy

RMSE Root Mean Square Error - Sai số toàn phương trung bình gốc

SD Standard deviation - Độ lệch chuẩn

St Độ co rút của mẫu tại các thời điểm đo

T Nhiệt độ môi trường sấy/Chiều tiếp tuyến/Kích thước theo chiềutiếp tuyến/chiều dày mẫu

Luận văn Kinh tế quản lý

Viết tắt/ký

te Thời gian sấy thực nghiệm

Tfw Độ dày vách tế bào sợi gỗ

Tk Nhiệt độ khô môi trường sấy

ts Thời gian sấy dự đoán của mô hình

Tư Nhiệt độ ướt môi trường sấy

Vg Thể tích mẫu khi đạt độ ẩm bão hòa

X Độ ẩm cuối cùng của mẫu khuếch tán

Xb Độ ẩm mặt dưới của mẫu khuếch tán

Xt Độ ẩm mặt trên của mẫu khuếch tán

yt Giá trị MC và nhiệt độ sấy của mẻ sấy thực nghiệm ở thời điểm t

ŷt Giá trị đầu ra (MC và nhiệt độ sấy) của mô hình ở 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 cơ bản

ρw Khối lượng riêng của nước

φ Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc tính gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland 19

Bảng 2.1 Chế độ sấy cứng với dốc sấy U = 4,4 - 5,0 48

Bảng 2.2 Chế độ sấy mềm với dốc sấy U = 2,0 - 2,5 48

Bảng 2.3 Các đặc tính gỗ Keo tai tượng đã xác định 51

Bảng 2.4 Các thông số môi trường sấy đưa vào mô hình 52

Bảng 2.5 Thứ tự giảm dần độ nhạy của các yếu tố tác động đến mô hình 54

Bảng 2.6 Chế độ cài đặt sấy thí nghiệm bằng NLMT 56

Bảng 3.1 Độ rỗng của gỗ xác định trên các mẫu ảnh 68

Bảng 3.2 Khối lượng riêng cơ bản 71

Bảng 3.3 Độ co rút và FSP 72

Bảng 3.4 Hệ số thấm lỏng và khí (K) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến (T) của gỗ Keo tai tượng 74

Bảng 3.5 Hệ số thấm khí (K) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến (T) của một số loại gỗ lá rộng 76

Bảng 3.6 Hệ số khuếch tán ẩm (Db) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến (T) của gỗ Keo tai tượng 78

Bảng 3.7 Hệ số khuếch tán ẩm (Db) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến (T) của một số loại gỗ lá rộng 78

Bảng 3.8 Mức chênh lệch độ ẩm, EMC và nứt vỡ ở mẻ sấy cứng và sấy mềm 95

Bảng 3.9 Các hàm tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở các mốc độ ẩm gỗ trong mẻ sấy cứng và sấy mềm 98

Bảng 3.10 Các chỉ số mức chênh lệch độ ẩm và EMC cần đạt để mẻ sấy giả định có mức độ nứt vỡ bằng 0 % 98

Bảng 3.11 Các chỉ số mức chênh lệch độ ẩm và EMC cần đạt để mẻ sấy giả định có mức độ nứt vỡ bằng 0,5 % 98

Luận văn Kinh tế quản lý

Bảng 3.12 Các ngưỡng mức chênh lệch độ ẩm tối đa và EMC tối thiểu làm gỗ sấy xảy ra

các mức độ nứt vỡ khác nhau 100

Bảng 3.13 Chất lượng của gỗ ở các chế độ sấy bằng NLMT 109

Bảng 3.14 Kết quả nghiên cứu sấy đã công bố với một số loại gỗ 109

Bảng 3.15 Thời gian từng giai đoạn sấy của các chế độ sấy thí nghiệm NLMT 111

Bảng 3.16 Mức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT 114

Bảng 3.17 Một số thông tin cơ bản về 2 mẻ sấy khảo nghiệm 117

Bảng 3.18 Chất lượng gỗ sấy ở các mẻ sấy khảo nghiệm và mẻ đối chứng 118

Bảng 3.19 Chi phí sấy 1 lò sấy hơi nước cho 35 m3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm 122

Bảng 3.20 Chi phí sấy 1 lò sấy NLMT cho 30 m3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm 123

Bảng 3.21 So sánh chi phí sấy giữa lò sấy NLMT và lò sấy hơi nước 123

Bảng 3.22 Chế độ sấy bằng NLMT cho gỗ xẻ Keo tai tượng có chiều dày (25 ± 1) mm.128 Bảng 3.23 Ví dụ quy đổi chế độ sấy bằng NLMT cho gỗ xẻ Keo tai tượng có chiều dày (25 ± 1) mm 129

Luận văn Kinh tế quản lý

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Ví dụ chênh lệch ẩm gỗ sấy 5

Hình 1.2 Mô tả mối liên quan giữa chênh lệch ẩm đến chênh lệch ứng suất 5

Hình 1.3 Đo nội ứng suất ở các vị trí khác nhau theo chiều dày 6

Hình 1.4 Mô tả quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ lá rộng 10

Hình 1.5 Màng lỗ thông ngang giữa 2 tế bào mạch gỗ gỗ Populus sp độ phóng đại x2500 .11

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo hệ số thấm khí 14

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo hệ số khuyếch tán 16

Hình 1.8 Hình ảnh mô phỏng vách tế bào gỗ 17

Hình 1.9 Hình ảnh mô phỏng ba chiều của mẫu gỗ Phong (Birch - Betula spp.) 18

Hình 1.10 Một ví dụ đồ thị xác định FSP 22

Hình 2.1 Ảnh mô tả xác định độ rỗng 37

Hình 2.2 Sơ đồ chuẩn bị mẫu để kiểm tra hệ số thấm và hệ số khuếch tán 38

Hình 2.3 Máy khoan rút lõi lấy mẫu để kiểm tra hệ số thấm và hệ số khuếch tán 39

Hình 2.4 Máy đo hệ số thấm Porolux 1000 Porometer 40

Hình 2.5 Vaporimeter đo hệ số khuyếch tán ẩm trên hệ thống PVC-CHA 41

Hình 2.6 Ảnh chụp các vaporimeter 41

Hình 2.7 Tủ khí hậu có găng tay để thao tác cân mẫu không mở cánh tủ 42

Hình 2.8 Chuẩn bị mẫu xác định khối lượng riêng cơ bản (mẫu 2), độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ (mẫu 1) 43

Hình 2.9 Ảnh mô tả mẫu và quá trình xác định độ co rút 45

Hình 2.10 Sơ đồ xếp đống gỗ sấy để rút 2 mẫu MCa và 2 mẫu MCg 46

Hình 2.11 Lò sấy gỗ quy chuẩn Melb Uni 2074-4 47

Hình 2.12 Thiết bị cắt lát mẫu gỗ mỏng 47

Luận văn Kinh tế quản lý

Hình 2.13 Thiết bị đo thông số môi trường sấy 48

Hình 2.14 Sơ đồ thanh gỗ (a) được mô phỏng dưới dạng lưới của mặt cắt ngang (b) và mặt cắt dọc (c) 53

Hình 2.15 Lò sấy gỗ sử dụng NLMT thí nghiệm 55

Hình 2.16 Mô tả phép đo cong, vênh của gỗ sấy 57

Hình 2.17 Đầu đo độ ẩm của đống gỗ sấy nối với bộ hiển thị 58

Hình 2.18 Thiết bị đo tốc độ gió (vàng - đen) và đo nhiệt độ, độ ẩm (trắng) 58

Hình 2.19 Lò sấy NLMT khảo nghiệm 59

Hình 3.1 Lỗ mạch trên mặt cắt ngang 60

Hình 3.2 Mạch gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt ngang 61

Hình 3.3 Lỗ thông ngang trên vách giữa các mạch gỗ (mặt cắt tiếp tuyến) 62

Hình 3.4 Lỗ thông ngang giữa mạch và tia (mặt cắt xuyên tâm) 62

Hình 3.5 Ảnh OM x 400 lần quan sát sợi gỗ trên mặt cắt ngang 63

Hình 3.6 Mặt cắt xuyên tâm và tiếp tuyến quan sát sợi gỗ, tia gỗ và tế bào mô mềm 63

Hình 3.7 Xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do mo móp theo tỷ lệ Dfl/Tfw 64

Hình 3.8 Hình ảnh lỗ thông ngang của sợi gỗ (trên mặt cắt xuyên tâm) 65

Hình 3.9 Các ảnh mặt cắt ngang và xuyên tâm quan sát tế bào mô mềm 65

Hình 3.10 Tia gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến 66

Hình 3.11 Các ảnh OM mặt cắt dọc thớ quan sát tia gỗ 66

Hình 3.12 Màng lỗ thông ngang không có nút 67

Hình 3.13 Các chất chứa trong gỗ 68

Hình 3.14 Xu hướng tăng tốc độ sấy theo độ rỗng (%) 69

Hình 3.15 Đường cong co rút điển hình của 2 mẫu xuyên tâm và tiếp tuyến 72

Hình 3.16 Đường cong co rút điển hình mô tả giai đoạn gỗ mo móp 73

Luận văn Kinh tế quản lý

Hình 3.17 Quá trình tiến triển của dòng khuếch tán ẩm theo thời gian của gỗ Keo tai tượng

77

Hình 3.18 So sánh hệ số thấm và khuếch tán của gỗ Keo tai tượng với một số loại gỗ lá rộng 79

Hình 3.19 Xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do nứt vỡ theo chênh lệch co rút các chiều và tỷ lệ giữa co rút và khuếch tán 81

Hình 3.20 Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số 1 (dốc sấy U = 4,4 - 5,0) 82

Hình 3.21 Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số 2 (dốc sấy U = 2,0 - 2,5) 83

Hình 3.22 Mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ suốt quá trình sấy 85

Hình 3.23 Chiều dài các vết nứt mặt khả kiến của các tấm gỗ suốt quá trình sấy 88

Hình 3.24 Chiều dài các vết nứt đầu khả kiến của các tấm gỗ suốt quá trình sấy 89

Hình 3.25 Vết nứt đầu xuất hiện trên tấm ván tiếp tuyến 90

Hình 3.26 Độ sâu mo móp suốt quá trình sấy 91

Hình 3.27 Độ cao cong vênh trung bình của các tấm gỗ suốt quá trình sấy 93

Hình 3.28 Đồ thị và mức độ nứt vỡ, mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở các mốc độ ẩm gỗ trong mẻ sấy cứng và sấy mềm 96

Hình 3.29 Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 50 % 96

Hình 3.30 Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 20 % 97

Hình 3.31 Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 12 % 97

Hình 3.32 Đồ thị mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở các mốc độ ẩm gỗ trong 2 mẻ sấy giả định với mức độ nứt vỡ bằng 0 % và 0,5 % 99

Luận văn Kinh tế quản lý

Hình 3.33 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời

điểm 0 giờ, MC 152,53 % 102

Hình 3.34 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 63 giờ, MC 50 % 103

Hình 3.35 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 202 giờ, MC 25,28 % 103

Hình 3.36 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 305 giờ, MC 12 % 104

Hình 3.37 Mô phỏng diễn biến MC trên mặt cắt ngang của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b) thời điểm MC đạt 100 % 105

Hình 3.38 Mô phỏng tổng thời gian sấy của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b) 105

Hình 3.39 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 32 giờ, MC 50 % 106

Hình 3.40 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 89,5 giờ, MC 25,28 % 107

Hình 3.41 So sánh diễn biến giảm MC giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm 108

Hình 3.42 Đồ thị diễn biến ẩm của gỗ ở các chế độ sấy NLMT 112

Hình 3.43 Đồ thị thông số sấy và diễn biến ẩm của gỗ với dốc sấy U = 3,2 113

Hình 3.44 Mức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT 115

Hình 3.45 Mối quan hệ giữa EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT 116

Hình 3.46 Diễn biến nhiệt độ và độ ẩm môi trường của 2 mẻ sấy khảo nghiệm 117

Hình 3.47 Diễn biến thông số môi trường và độ ẩm của gỗ trong mẻ sấy số 1 120

Hình 3.48 Sơ đồ công nghệ sấy gỗ Keo tai tượng rừng trồng bằng NLMT 125

Hình 3.49 Sơ đồ xếp gỗ trong lò sấy 127

Luận văn Kinh tế quản lý

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Ở Việt Nam, diện tích rừng trồng đang tăng nhanh chóng trong hơn 30 năm

qua và cây Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) đã trở thành cây trồng chủ lực để

cung cấp gỗ cho ngành chế biến hiện nay Sấy gỗ là khâu bắt buộc trong quy trìnhsản xuất và quyết định chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, sấy gỗ cũng cản trở đếnnăng suất và lợi nhuận do nhân công, nhiên liệu và gỗ sấy bị khuyết tật, đặc biệt lànhững loài cây rừng trồng mọc nhanh như Keo tai tượng là vấn đề cần được giảiquyết khắc phục

Sấy gỗ là tổng hợp các quá trình vận chuyển xảy ra bên trong và bề mặt gỗ,bao gồm vận chuyển ẩm, bay hơi bề mặt, vận chuyển nhiệt và trao đổi nhiệt Vậnchuyển ẩm chịu tác động bởi 3 quá trình còn lại, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian vàchất lượng gỗ sấy nên được luận án tập trung nghiên cứu Động lực để vận chuyển

ẩm (nước và hơi nước) từ trong gỗ ra bề mặt là mức chênh lệch độ ẩm, đặc trưngbằng dốc ẩm (moisture content gradient) Mức chênh lệch độ ẩm cũng dẫn đến sự corút không đều, sản sinh nội ứng suất, gây nứt vỡ và biến dạng gỗ sấy Điều tiết mứcchênh lệch độ ẩm giúp quá trình sấy đạt hiệu quả cao, gỗ khô nhanh và ít khuyết tật.Xác định mức chênh lệch độ ẩm từ tâm ra bề mặt gỗ trong suốt quá trình sấy và ảnhhưởng tới sự phát triển khuyết tật có ý nghĩa khoa học và thực tiễn giúp lựa chọncác chế độ sấy phù hợp

Sự di chuyển ẩm trong gỗ rất phức tạp thông qua các kênh mao quản chínhđược kết nối bằng các lỗ nhỏ hơn được gọi là quá trình chuyển khối (mass transfer).Chuyển khối đặc trưng bởi khả năng thấm và khuếch tán phụ thuộc vào cấu tạo gỗ.Môi trường sấy tác động đến tốc độ bay hơi bề mặt và quá trình chuyển khối bêntrong gỗ cần được xác định Các đặc tính khác bao gồm khối lượng riêng, co rút,điểm bão hòa thớ gỗ (FSP) và độ rỗng trong gỗ cũng được đo đếm để hiểu rõ các hiện

Luận văn Kinh tế quản lý

tượng xảy ra với gỗ sấy và cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình toán học mô phỏngquá trình sấy.

Mô hình toán học là công cụ mạnh mẽ, sử dụng ngôn ngữ toán học để hiểu cơchế của quá trình sấy gỗ và tối ưu hóa chế độ sấy sao cho thời gian sấy và khuyết tật

là tối thiểu Đây là phương pháp tiến bộ, hiệu quả hơn phương pháp truyền thốngthường được thực hiện bởi nhiều mẻ sấy thí nghiệm lặp lại với thời gian và chi phílớn Mô hình của luận án được xây dựng trên cơ sở kế thừa các thuật toán đã được lậptrình trên phần mềm Matlab bởi Redman Các thuật toán trong mô hình của tác giảnày phù hợp với thông số trong lò sấy thông thường (sấy quy chuẩn) hoặc lò sấy chânkhông nên mô hình toán học trong luận án được thực hiện ở lò sấy quy chuẩn Mặc

dù chưa ứng dụng được cho lò sấy năng lượng mặt trời (NLMT) nhưng việc sử dụng

mô hình toán học để tối ưu hoá chế độ sấy đã đưa ra cách tiếp cận mới trong nghiêncứu về sấy

Xác định mức chênh lệch độ ẩm và sự tương quan tới khuyết tật đã đượcthực hiện trong lò sấy quy chuẩn và ứng dụng để đối chiếu với lò sấy NLMT Sấy

gỗ sử dụng NLMT là hình thức sấy gián đoạn Nhiệt được cung cấp nhiều cho lòsấy vào ban ngày, trời có đủ nắng Vào ban đêm hoặc những ngày không có nắng,nhiệt sẽ dần mất đi, giúp sự chênh lệch ẩm trong gỗ cân bằng lại Sấy gỗ bằngNLMT đang là hướng đi mới và ngày càng có tính ứng dụng cao trong sản xuấtcông nghiệp

Mong muốn tìm ra luận cứ khoa học về mối tương quan giữa mức chênh lệch

độ ẩm và khuyết tật xảy ra trong gỗ suốt quá trình sấy và ứng dụng cho trường hợp

sấy gỗ cụ thể là lý do mà luận án “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” cần thiết được thực hiện nhằm bổ sung cơ sở khoa học

để tiếp tục phát triển nghiên cứu về sấy gỗ nói chung và sấy gỗ Keo tai tượng nóiriêng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn Kinh tế quản lý

Mục tiêu lý luận: Xác định được mối quan hệ về bản chất giữa mức chênh

lệch độ ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng đến khuyết tật khi sấy

Mục tiêu thực tiễn: Đề xuất được quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng trong lò

sấy năng lượng mặt trời

3 Đối tượng nghiên cứu

Gỗ Keo tai tượng 9 năm tuổi được khai thác tại thôn Thanh Cao, xã NgọcThanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

4 Phạm vi nghiên cứu

Tập trung nghiên cứu quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ, không nghiên cứucác quá trình bay hơi bề mặt, vận chuyển nhiệt và trao đổi nhiệt Xác định ảnhhưởng trực tiếp của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật suốt quá trình sấy, khôngxác định tương quan của mức chênh lệch độ ẩm và nội ứng suất

Mức chênh lệch độ ẩm được giới hạn là giữa các vị trí theo chiều dày tấm gỗ

Sử dụng phương pháp cắt lát mẫu theo chiều dày tấm gỗ để xác định mứcchênh lệch độ ẩm trong gỗ sấy vì cho độ chính xác cao từ khi gỗ còn tươi Nghiêncứu thăm dò cho thấy hệ số tương quan về kết quả đo của phương pháp cắt lát sovới phương pháp điện trở là rất cao (R2 = 0,8795) khi xác định mức chênh lệch độẩm

Theo bảng phân nhóm gỗ sấy của Hồ Xuân Các (1999) [3], gỗ Keo tai tượngthuộc nhóm gỗ III, là nhóm gồm các loại gỗ có khối lượng riêng trung bình nhưng

dễ xuất hiện khuyết tật sấy Chế độ sấy hai cấp cho nhóm này là dốc sấy 2,0 ở giaiđoạn sấy đầu và dốc sấy 2,4 ở giai đoạn sấy cuối Tuy nhiên, để thấy rõ sự ảnhhưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy, mẻ sấy cứng có dốc sấy U

= 4,4 - 5,0 đã được thực hiện để so sánh với mẻ sấy mềm có dốc sấy U = 2,0 - 2,5.Các thông số nhiệt độ, độ ẩm môi trường sấy được tra bảng EMC

Luận văn Kinh tế quản lý

Các yếu tố cố định là yếu tố thuộc về nguyên liệu như loài, tuổi, kích thước

gỗ sấy; yếu tố thuộc về công nghệ như thiết bị sấy và thiết bị kiểm tra; cách xếpđống gỗ; gỗ Keo tai tượng được lấy tại cùng một địa điểm và có cùng một độ tuổi

Kế thừa nền tảng lập trình của Redman cho mô hình TransPore hai chiều trênphần mềm Matlab [78] để sửa đổi dữ liệu và chạy mô hình toán học mô phỏng quátrình sấy quy chuẩn gỗ Keo tai tượng

Nghiên cứu thực nghiệm lựa chọn chế độ sấy NLMT phù hợp cho gỗ Keo taitượng và ứng dụng tại quy mô sản xuất để đánh giá, hiệu chỉnh và xây dựng quy

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Góp phần tìm hiểu bản chất của quá trình vận chuyển ẩm

và mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật suốt quá trình sấy gỗ Keo taitượng

Ý nghĩa thực tiễn: Sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật

là cơ sở để lựa chọn các chế độ sấy và xây dựng quy trình sấy cho gỗ Keo tai tượngtrong lò sấy quy chuẩn, ứng dụng cho lò sấy năng lượng mặt trời

6 Những đóng góp mới

- Xác định được các đặc tính chuyển khối (thấm và khuếch tán) và các đặctính khác của gỗ Keo tai tượng (cấu tạo hiển vi và siêu hiển vi, khối lượng riêng cơbản, độ rỗng, độ co rút tế bào, FSP) giải thích cho mối quan hệ giữa mức chênh lệch

độ ẩm và khuyết tật khi sấy và xây dựng mô hình toán học mô phỏng quá trình sấy

- Xác định được mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ suốt quá trình sấy bằngphương pháp cắt lát và tìm ra mối quan hệ giữa mức chênh lệch độ ẩm này vàkhuyết tật là hướng nghiên cứu mới và cơ bản về sấy gỗ

- Đề xuất được quy trình sấy hợp lý cho gỗ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT

và được ứng dụng vào thực tiễn sản xuất

7 Cấu trúc của luận án

Luận án có 142 trang, gồm 30 bảng và 78 hình, với kết cấu chính như sau: Phần mở đầu (4 trang)

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (28 trang)

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (27 trang)

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (72 trang)

Kết luận, tồn tại và kiến nghị (3 trang)

Luận văn Kinh tế quản lý

Luận án có 109 tài liệu tham khảo, trong đó có 19 tài liệu tiếng Việt và 90 tàiliệu tiếng Anh.

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ khi

sấy

1.1.1 Chênh lệch độ ẩm và mối tương

quan tới nội ứng suất trong gỗ sấy

Công ty Frank Controls Ltd [42]

định nghĩa dốc ẩm (moisture gradient) là sự chênh lệch giữa độ ẩm bên trong và độ

ẩm bề mặt tấm gỗ Ở ví dụ Hình 1.1, mức chênh lệch độ ẩm ở tâm và bề mặt tấm gỗngay sau sấy là rất lớn (16 %)

Hình 1.1 Mô tả mối liên quan giữa chênh lệch ẩm đến chênh lệch ứng suất

(McMillen, 1958) [54]

McMillen (1958) [54] cho rằng mức chênh lệch độ ẩm và nội ứng suất trong

gỗ có mối quan hệ chặt chẽ với nhau trong suốt quá trình sấy Ông đã đưa raphương pháp đo và xây dựng biểu đồ ứng suất cũng như đường cong dốc ẩm của gỗ

Hình 1.1 Ví dụ chênh lệch ẩm gỗ sấy

(Frank Controls Ltd., 2017) []

Luận văn Kinh tế quản lý

Sồi đỏ trong các thời điểm sấy Hình 1.2 cho thấy ở thời điểm 5 ngày, bề mặt gỗnhanh chóng xuống dưới FSP (17 %) và bắt đầu co rút, phía trong độ ẩm vẫn gần 90

% và chưa co rút Kết quả là lớp bên ngoài chịu ứng suất kéo lớn nhất, bên trongchịu ứng suất nén Sau đó, từng lớp kế tiếp khô dần và chuyển sang ứng suất kéotrong khi lớp trung tâm dần đạt ứng suất nén lớn nhất Khi các lớp bên trong đạtFSP (khoảng 30 %), ứng suất đảo chiều, bên ngoài chịu nén và bên trong chịu kéo.Khi sự chênh lệch ứng suất vượt quá giới hạn cường độ chịu kéo, nén ngang thớ, gỗ

sẽ nứt vỡ và biến dạng

Nội ứng suất được coi như hình dạng của mẫu ngay sau khi cắt lát Mẫuđược đánh dấu và đo chiều dài (chiều rộng thanh gỗ sấy) trước khi cắt lát Sau khicắt, mỗi lát được đo lại lập tức để nhận biết đang chịu ứng suất kéo hay nén (Hình1.3)

Hình 1.2 Đo nội ứng suất ở các vị trí khác nhau theo chiều dày

(McMillen, 1958) [54]

Ở Việt nam, việc xác định chênh lệch ẩm trong gỗ sấy đã được thực hiệntrong các nghiên cứu cơ bản Nguyễn Xuân Hiên (2006) [7] khi nghiên cứu giảipháp xử lý trước khi sấy gỗ Bạch đàn trắng đã xác định được chênh lệch ẩm giữa bềmặt và tâm mẫu gỗ ở 12 chế độ sấy mẫu thớt bằng ẩm kế điện trở để đo độ ẩm bềmặt và tâm mẫu gỗ Đỗ Văn Bản (2012) [1] khi nghiên cứu giảm nứt vỡ gỗ Bạchđàn trắng đã xác định chênh lệch ẩm giữa bề mặt và tâm tấm gỗ sấy bằng ẩm kế đođiện trở Trong các nghiên cứu này, nội ứng suất trong suốt quá trình sấy chưa đượcxác định

Luận văn Kinh tế quản lý

Những nghiên cứu gần đây trên thế giới đã sử dụng các thiết bị hiện đại đểxác định nội ứng suất thay đổi trong quá trình sấy Haque (2002) [44] sử dụng cảmbiến để đo sự thay đổi kích thước mẫu theo vị trí để xác định nội ứng suất.Allegretti và Ferrari (2008) [21] đã sử dụng cảm biến đưa vào 2 lỗ khoan ở bề mặt

và trong lõi để xác định nội ứng suất Redman (2017) [77] đã phát triển mô hình sấyphân tích phần tử hữu hạn (FEA) để dự đoán nội ứng suất ba chiều của gỗ sấy thôngqua phần mềm Strand7 Ngoài ra, một số nghiên cứu của Yuniarti (2015) [107],Phonetip (2018) [73] đã xác định ứng suất dư của tấm gỗ sau khi sấy theo tiêuchuẩn AS/NZS 4787:2001 [25] để phân loại chất lượng gỗ sấy phục vụ cho việc tối

ưu hoá chế độ sấy

1.1.2 Phương pháp xác định mức chênh lệch độ ẩm

Các nghiên cứu đo mức chênh lệch độ ẩm đều được ứng dụng và phát triểntrên nền tảng của các phương pháp đo độ ẩm Phương pháp lâu đời để xác định dốc

ẩm là sử dụng kỹ thuật xẻ các lớp theo chiều dày và cân sấy có độ chính xác khôngcao vì bị thoát ẩm khi cưa xẻ (McMillen, 1958) [54] Kỹ thuật này được cải tiếnbằng cắt lát trên mẫu được khoan ra từ thanh gỗ [40] và sử dụng dao vi phẫu để cắt[105]

Phương pháp điện trở là phương pháp không phá huỷ mẫu, phù hợp và tươngđối chính xác ở dưới FSP Forrer (1984) [41] đã phát triển hệ thống ẩm kế điện trởvới các điện cực được ghim trong gỗ và kết nối với bộ vi xử lý bên ngoài để đo điệntrở và tính độ ẩm Hai năm sau, phương pháp này được phát triển để kết nối vớimáy tính [80] Nhược điểm lớn của phương pháp này là chỉ đo được độ ẩm dướiFSP

Melin và đồng tác giả (2016) [56] đã so sánh 2 phương pháp điện trở và traođổi ẩm để xác định MC gradient Phương pháp điện trở được thực hiện tương tựnhư các nghiên cứu trước Phương pháp trao đổi ẩm sử dụng các sensor đo RH đưavào các lỗ khoan sẵn trên tấm gỗ ở độ sâu khác nhau để tính toán độ ẩm gỗ Nghiên

Luận văn Kinh tế quản lý

cứu cho thấy kết quả đo MC gradient thông qua 2 phương pháp tương đối đồngnhất.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phóng xạ để xác định dốc ẩm được Cai(2007) [31] thực hiện Tác giả sử dụng chùm tia X để quét toàn bộ mẫu theo hướngchiều dày Qua mối tương quan của cường độ chùm tia với khối lượng riêng, MCgradient đã được tính toán So sánh với phương pháp cắt lát bằng dao vi phẫu, kếtquả cho thấy 2 đường cong MC gradient rất giống nhau Phương pháp này hiện đạinhưng chi phí tốn kém là những hạn chế khó có thể ứng dụng

Phương pháp quang phổ điện trở kháng được xem như một phương pháp mới

để đo MC gradient không phá huỷ mẫu Tiitta và đồng tác giả (2010) [100] đã phântích quang phổ dùng sóng điện từ tần số thấp để đánh giá các đặc tính gỗ và MCgradient So sánh với phương pháp điện trở, nghiên cứu cho số liệu đo tương tự.Nghiên cứu đã kết hợp việc đo nứt mặt bằng cường độ phát tán âm thanh và xâydựng mối tương quan với diễn biến ẩm Tuy nhiên, nhóm tác giả khuyến cáo cả haiphương pháp đo MC gradient trong nghiên cứu này chỉ nên áp dụng cho độ ẩm dướiFSP

Như vậy, mức chênh lệch độ ẩm có mối quan hệ chặt chẽ với nội ứng suất và

là nguyên nhân gây khuyết tật khi sấy gỗ Xác định nội ứng suất trong gỗ sấy trênthế giới đã sử dụng thiết bị hiện đại nhưng số lượng các công trình không nhiều,phần lớn thường sử dụng mối tương quan giữa nội ứng suất và chênh lệch độ ẩm đểgiải thích các hiện tượng khuyết tật Hạn chế về thiết bị đo nội ứng suất dẫn đến mốitương quan này chưa được thực hiện ở Việt Nam

Trên cơ sở đó, luận án lựa chọn vấn đề nghiên cứu thứ nhất là xác định mứcchênh lệch độ ẩm tại các vị trí theo chiều dày tấm gỗ và mối tương quan tới khuyếttật suốt quá trình sấy Do hạn chế về thiết bị, luận án lựa chọn cách tiếp cận nghiêncứu là sử dụng lý thuyết về mối tương quan giữa nội ứng suất và mức chênh lệch độ

ẩm để giải thích các hiện tượng khuyết tật khi sấy Các đặc điểm cấu tạo và đặc tính

Luận văn Kinh tế quản lý

gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ vận chuyển ẩm và sự chênh lệch vận chuyển ẩmgiữa các chiều, từ đó ảnh hưởng đến mức độ khuyết tật gỗ sấy cũng cần xác định.

Các phương pháp xác định độ ẩm cũng như mức chênh lệch độ ẩm nêu trênđều có những ưu và nhược điểm riêng Tuỳ vào mục tiêu cần đạt và điều kiện thínghiệm, có thể lựa chọn phương pháp phù hợp Việc xác định chênh lệch ẩm gỗ sấy

đã được thực hiện ở Việt Nam trong một số luận án nhưng dùng máy đo điện trở có

độ chính xác không cao ở khoảng độ ẩm trên FSP Để xác định chính xác nhất MCgradient từ khi gỗ còn tươi đến khi đạt độ ẩm cuối cùng, Pang (1996) [62],Northway (2001) [60], McCurdy (2006) [53], Yuniarti (2015) [107] và Phonetip(2018) [73] đã sử dụng phương pháp cắt lát mẫu để cân sấy bằng các thiết bị cắt lát.Phương pháp này cũng phù hợp với điều kiện thí nghiệm tại Việt Nam nên được lựachọn để xác định mức chênh lệch độ ẩm của gỗ Keo tai tượng khi sấy trong luận án

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy

Yếu tố về nguyên liệu:

- Đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ có tác động trực tiếp đến quá trình vậnchuyển ẩm và tạo sự chênh lệch chuyển khối giữa các chiều nên là yếu tố ảnhhưởng khuyết tật khi sấy Vấn đề này được đề cập đến ở phần 1.3 và 1.4 dưới đây

- Đặc tính vật lý, cơ học: khối lượng riêng của gỗ biến động theo lập địa, tuổicây và tại các vị trí trên cây; các tính chất cơ học như độ bền tách, nén ngang thớnói lên khả năng gỗ chống chịu ứng suất kéo, nén thay đổi suốt quá trình sấy

- Loại ván xẻ (xuyên tâm, tiếp tuyến, bán xuyên tâm) có tác động rất lớn đếntốc độ vận chuyển ẩm và chất lượng gỗ sấy Ngoài ra, thời điểm khai thác, thờiđiểm xẻ và thời gian hong phơi trước sấy cũng là yếu tố ảnh hưởng

Yếu tố về công nghệ và thiết bị:

- Theo Nolan và đồng tác giả (2003) [59], nhiều khuyết tật làm giảm cấp chấtlượng gỗ sấy dưới đây có nguyên nhân do quá trình điều khiển các mẻ sấy

Luận văn Kinh tế quản lý

+ Nứt là kết quả của ứng suất quá lớn do tốc độ sấy quá nhanh Giải pháp làgiảm tốc độ sấy, đặc biệt ở giai đoạn sấy đầu thường xảy ra nứt mặt, nứt đầu; sơnbịt đầu ngay sau khi cắt, ghim đầu và xếp thanh kê gần đầu; giảm nhiệt độ, tốc độgió và tăng độ ẩm môi trường bằng các thiết bị hiển thị và điều khiển Các vết nứt

có thể đóng lại khi độ ẩm gỗ cân bằng nhưng có thể xuất hiện trở lại khi sử dụng

+ Mo móp xuất hiện là do vách tế bào gỗ bị móp khi nước thoát khỏi ruột tếbào, dễ xuất hiện khi sấy nhiệt độ cao và tốc độ nhanh ở giai đoạn đầu Mo mópcũng là một nguyên nhân của nứt ngầm ở giai đoạn sấy tiếp theo Giảm tốc độ sấy

và duy trì nhiệt độ sấy thấp là giải pháp chủ yếu cho các hiện tượng này, ngoài ra cóthể tăng cường bằng việc phun hơi nước bão hòa khi gỗ đạt điểm FSP

+ Ngoài việc là nguyên nhân của các vết nứt và mo móp, sấy quá nhanh ởgiai đoạn đầu cũng là lý do của hiện tượng chai cứng bề mặt Giải pháp tương tự làgiảm tốc độ sấy, bắt đầu sấy với nhiệt độ sấy thấp, độ ẩm môi trường cao

Ngoài ra, khuyết tật tự nhiên hoặc khuyết tật có trước khi sấy cũng là nhữngyếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy Tất cả các yếu tố liệt kê ở đây được giớihạn là cố định trong nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyếttật và được sử dụng để giải thích cho các hiện tượng xảy ra khi sấy

1.3 Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy

1.3.1 Lý thuyết về quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ

Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ luôn được các nhà khoa học quan tâm đểhiểu rõ hơn quá trình sấy Stamm (1967) [94], Siau (1984) [91], Skaar (1988) [93],Walker (2006) [104], Perré (2007) [68] đã tổng hợp và thống nhất về sự vận chuyển

ẩm (nước và hơi nước) trong gỗ

Luận văn Kinh tế quản lý

Theo Skaar (1988) [93], ẩm trong gỗ tồn tại ở ba dạng: nước tự do mao dẫnchủ yếu trong ruột tế bào và có thể có lượng nhỏ trong vách tế bào; hơi nước trongruột tế bào; và nước liên kết trong vách tế bào Siau (1984) [91] và Walker (2006)[104] đã rút gọn hơn: ẩm tồn tại ở hai dạng là

ẩm/nước tự do trong ruột tế bào và khoảng

trống giữa các tế bào; và ẩm/nước liên kết

trong vách tế bào

Ẩm di chuyển rất phức tạp, thông qua

hệ thống mao quản được nối thông bằng các

lỗ nhỏ hơn là lỗ thông ngang (Hình 1.4) và lỗ

xuyên mạch Đường ưu tiên để ẩm di chuyển

tuỳ thuộc vào dạng tồn tại (nước tự do, hơi

nước, nước liên kết), động lực (chênh lệch áp

suất, chênh lệch nồng độ) và đa dạng cấu tạo

gỗ [91], [94], [104]

Ẩm tự do di chuyển nhờ cơ chế thấm chủ yếu trong ruột của các tế bào mạch

gỗ lá rộng, tiếp đến là sợi gỗ, mô mềm và tia gỗ Cấu tạo lỗ thông ngang ảnh hưởnglớn đến khả năng vận chuyển ẩm Cấu tạo

này phụ thuộc vào loại gỗ; gỗ dác, gỗ lõi;

gỗ sớm, gỗ muộn; và gỗ khô hay tươi

[104]

Gỗ dác thấm tốt hơn gỗ lõi, nhưng

không có bằng chứng về giảm tính thấm

của gỗ sớm so với gỗ muộn vì không có sự

phân biệt rõ ràng giữa nút (torus) và màng

treo (margo) trong màng lỗ thông ngang

(Hình 1.5) - nguyên nhân chính của sự

khác biệt thấm giữa gỗ sớm và gỗ muộn

Hình 1.5 Màng lỗ thông ngang giữa 2

của gỗ lá kim Gỗ sớm của những loại gỗ mạch vòng thường thấm cao hơn các loại

gỗ mạch phân tán [91] Các vi lỗ trong màng lỗ thông ngang của gỗ lá rộng chophép dòng nước di chuyển ngang giữa các tế bào, nhưng đồng thời cũng ngăn cản

sử mở rộng của các điểm ách tắc khí và hơi sang tế bào bên cạnh [104]

Mạch gỗ có thể bít cũng là yếu tố cản trở quá trình chuyển ẩm theo chiềudọc Thể bít là phần phát triển của mô mềm ăn sâu vào ruột tế bào mạch gỗ của một

số loại gỗ Những loại gỗ không có cấu tạo thể bít nhưng cũng có thể hình thànhchúng bằng cách tiết ra các chất nhựa để chữa trị các vết thương [91], [94], [104].Khác với lỗ thông ngang, lỗ xuyên mạch không có màng, tức không bị đóng nênđây không phải là yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển ẩm [104]

Sự khác biệt về thấm theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến là không quá lớn vìmặc dù tia gỗ chiếm số lượng lớn trong gỗ lá rộng nhưng không ảnh hưởng đếndòng chuyển ẩm theo chiều xuyên tâm, trong khi lỗ thông ngang trên mặt cắt xuyêntâm của sợi gỗ mới ảnh hưởng đến dòng chuyển ẩm theo chiều tiếp tuyến [91],[104]

Ngoài ra, sợi gỗ và mô mềm thường không có tính thấm hoặc thấm kém nêncấu tạo của chúng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng thấm [91]

Ẩm liên kết di chuyển nhờ cơ chế khuếch tán cũng thông qua các kênh như

cơ chế thấm nhưng vai trò là khác nhau Các mao quản có bán kính nhỏ làm chậmquá trình khuếch tán nhiều hơn so với quá trình thấm [104] Sự có mặt của lỗ thôngngang và tình trạng đóng của màng lỗ thông ngang không ảnh hưởng nhiều đến sựkhuếch tán ẩm Nếu không có sự khuếch tán qua lỗ thông ngang, hệ số khuếch tántheo chiều ngang thớ chỉ giảm 10 % và nếu lỗ thông ngang mở hoàn toàn thì hệ sốkhuếch tán cũng chỉ tăng 30 % [95] Tỷ lệ lớn hơn của hệ số khuếch tán dọc thớ sovới ngang thớ từ 100 lần ở độ ẩm 5 % đến từ 2 đến 4 lần ở độ ẩm từ 25 % đến 30 %[91], [104]

Shmulsky và Jones (2019) [90] cũng cho rằng ẩm di chuyển trong quá trìnhsấy là sự thấm của nước hoặc hơi nước và sự khuếch tán của các phân tử nước Sự

Luận văn Kinh tế quản lý

thấm của nước tự do chịu tác động của chênh lệch áp suất và sự khuếch tán củanước liên kết trong vách và hơi nước trong ruột tế bào chịu tác động của chênh lệchnồng độ [79], [90], [91] Nước tự do có lực giữ thấp hơn nước liên kết nên sẽ được

di chuyển ra trước Quá thấm là vượt trội hơn quá trình khuếch tán khi độ ẩm ở trênFSP Ở dưới điểm này, hoạt động khuếch tán ẩm là vượt trội hơn [90]

Với những loại gỗ có tính thấm kém, tốc độ chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt gỗkhông theo kịp tốc độ bay hơi bề mặt Độ ẩm bề mặt gỗ nhanh chóng xuống dướiFSP, càng vào sâu trong tâm thì độ ẩm càng cao tạo ra những đường cong parabolđặc trưng cho dốc ẩm trong quá trình sấy gỗ lá rộng [104]

Những lý thuyết này cho thấy quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ sấy rất phứctạp, dưới động lực thấm và khuếch tán, tuỳ thuộc vào từng giai trên hay dưới FSP.Tốc độ vận chuyển ẩm phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo các thành phần của gỗ

1.3.2 Đặc tính chuyển khối của gỗ và phương pháp xác định

Perré (2007) [68] cho rằng quá trình sấy gỗ có thể được xem xét trên haiphần Phần bên trong chủ yếu là quá trình chuyển ẩm từ trong ra bề mặt tấm gỗ(chuyền khối) và quá trình chuyển nhiệt theo chiều ngược lại Phần bên ngoài là quátrình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm giữa bề mặt gỗ với môi trường sấy Hiểu biết vềquá trình chuyển khối cho phép các nhà khoa học phát triển chế độ sấy với sự hỗ trợcủa các mô hình [68] Các nghiên cứu trước đây [70], [79], [85] đã chỉ ra nhiều đặctính gỗ cần cung cấp cho một mô hình mô phỏng chính xác quá trình sấy, trong đó

hệ số thấm (permeability) và hệ số khuếch tán ẩm (water-vapour diffusivity) cầnđược xác định

1.3.2.1 Hệ số thấm

Dòng chuyển khối được hiểu rõ hơn khi phân biệt được độ rỗng (porosity) và

hệ số thấm Booker (1977) [29], Siau (1984) [91] và Walker (2006) [104] đều chorằng độ rỗng nói lên khoảng trống (rỗng) của vật liệu rắn, trong khi hệ số thấm nóilên mức độ dễ dàng để ẩm có thể chuyển qua dưới sự chênh lệch áp suất Điều kiệncần để thấm là chất rắn phải xốp, nhưng không phải tất cả các vật liệu xốp đều có

Luận văn Kinh tế quản lý

tính thấm Sự thấm chỉ tồn tại nếu các khoảng trống được kết nối với nhau Gỗ làvật liệu xốp sẽ không có tính thấm nếu các tế bào bị đóng kín, khi đó, ẩm chỉ có thểthoát ra nhờ làm vỡ vách tế bào Gỗ cùng độ xốp có thể khác nhau lớn về hệ sốthấm.

Dòng chất lưu (fluid - có thể là chất lỏng hoặc khí) ở trạng thái ổn định(steady-state) đi qua gỗ và vật liệu xốp được mô tả bằng định luật Darcy [90] Hệ sốthấm được tính bằng tốc độ dòng chảy chia cho chênh lệch áp suất, nhưng có nhiềungoại lệ khi áp dụng với gỗ làm hệ số thấm biến động Những giả thuyết của địnhluật Darcy khi áp dụng cho gỗ xuất hiện những hạn chế như [90]: dòng chảy nhớtchỉ xuất hiện khi các lỗ mao quản nhỏ như lỗ thông ngang đều mở; nếu chất lưu ởthể khí thì khả năng chịu nén không cao; gỗ là vật liệu không đồng nhất (đặc biệtvới gỗ lá rộng); nước chảy qua gỗ xuất hiện các lực liên kết hydro trên vách tế bào;mẫu gỗ càng dài thì các hạn chế trên càng lớn là lý do cần đưa chiều dài mẫu vàocông thức của Darcy Khi xem xét đến các vấn đề này, các công thức tính cho hệ sốthấm lỏng và khí của gỗ đã được các nhà khoa học điều chỉnh lại cho phù hợp [38],[68], [79], [91]

Perré (2007) [68] cho rằng hệ số thấm có thể được đo bằng chất lỏng hoặcchất khí Mặc dù các phương pháp thử nhanh đã được thực hiện, nhưng phươngpháp thử ở trạng thái ổn định (steady-state) là đơn giản, phù hợp và chính xác hơn.Quá trình thực hiện cần lưu ý:

- Do sự chênh lệch giá trị thấm giữa các đối tượng là rất lớn, đặc biệt là gỗ,thiết bị phải được thiết kế để đo được chính xác trong phạm vi rộng;

- Chắc chắn rằng tất cả lượng chất lưu đo được phải đi qua mẫu, không điqua các kênh vận chuyển khác

Luận văn Kinh tế quản lý

- Khi chất lưu là chất lỏng, mẫu có thể bị tắc nghẽn bởi giữ lại các hạt nhỏhoặc hình thành các bong bóng khí Chất lỏng cần được xử lý lọc và khử khí trướckhi thực nghiệm.

Thiết bị đầu tiên xác định hệ số thấm khí được Perré (1987) [65] sử dụng cóphạm vi đo rộng từ 10-11 m2 xuống 10-18 m2 (Hình 1.6) Dòng khí từ vật chứa này sangvật chứa kia qua mẫu gỗ và được lưu lượng kế ghi lại Tốc độ dòng chảy được xácđịnh bằng chênh lệch áp suất qua

ống mao dẫn hiệu chuẩn

Hệ thống sau này được Perré

và Agoua (2002) [69] phát triển nhờ

thiết bị đo lưu lượng kế điện cơ

hoặc ống mao dẫn hiệu chuẩn, đồng

thời làm giảm áp lực qua mẫu Hệ

thống này được hai tác giả và nhóm

Công nghệ Nông nghiệp Pari

(AgroParisTech) - Pháp phát triển

và đặt tên là ALU-CHA, được công

bố bởi Rousset và đồng tác giả

(2004) [82] và được ứng dụng rộng rãi [20], [98], [99]

Ở Việt Nam, tìm hiểu các nghiên cứu về sấy gỗ cho thấy tác giả Hồ ThuThủy (2005) [19] đã ứng dụng nguyên lý của Perré (1987) [65] để chế tạo thiết bị

đo hệ số thấm gỗ Chò chỉ và Dầu gió trong nghiên cứu rút ngắn thời gian sấy

Với sự phát triển của tự động hoá, hệ thống này đã được cải tiến thành máy

đo có tên gọi chung là porometer Hệ số thấm được tính toán tự động và hiển thị kếtquả ra một màn hình máy tính Một trong số đó là máy POROLUXTM1000

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo hệ số thấm khí

(Perré, 1987) []

Luận văn Kinh tế quản lý

1.3.2.2 Hệ số khuếch tán

Ẩm khuếch tán dưới F từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp theo haicon đường khác nhau: hơi nước khuếch tán trong ruột tế bào với lỗ thông ngangmở; nước liên kết khuếch tán trong vách tế bào [68], [95]

Trong điều kiện độ ẩm môi trường thấp, sự khuếch tán hơi nước trong ruột tếbào là rất quan trọng Nếu các lỗ rỗng trong gỗ có đường kính nhỏ hơn giới hạnkhuếch tán tự do của nước (0,1 μm) thì quá trình khuếch tán hơi nước bị cản trở.Các nhà khoa học đã chứng minh sự khuếch tán của các phân tử nước thông qua các

lỗ nhỏ của màng lỗ thông ngang nhỏ hơn từ 30 đến 40 lần sự khuếch tán tự do làmcho hệ số khuếch tán ngang thớ thấp hơn nhiều lần hệ số khuếch tán dọc thớ [68],[95]

Sự khuếch tán nước liên kết trong vách tế bào có vai trò quan trọng trong sấy

gỗ quy chuẩn vì sự di chuyển ẩm chủ yếu theo phương ngang Quá trình này bị cảntrở vì các phân tử nước gắn với vách tế bào bằng lực liên kết hydro và cần có mộtnăng lượng đáng kể để phá vỡ Hệ số khuếch tán nước liên kết tỷ lệ thuận với nhiệt

độ và độ ẩm gỗ [91], [95] Điều này cho thấy bản chất của việc tăng nhiệt độ sấy ởgiai đoạn sấy tăng tốc dưới FSP là làm tăng hệ số khuếch tán Để tính toán hệ sốkhuếch tán và thời gian sấy, giá trị FSP cần được xác định Tuy nhiên, FSP cũnggiảm rất mạnh khi nhiệt độ sấy tăng lên [91]

Siau (1984) [91] và Perré (2007) [68] cho rằng Fick là người đầu tiên (năm1855) nhận ra quá trình khuếch tán tương tự quá trình truyền nhiệt bằng sự chuyểnđộng của phân tử ngẫu nhiên nên ông đã định lượng nhờ mối quan hệ giữa lưulượng và tốc độ của dòng chảy phân tử, được gọi là định luật Fick I Siau (1984)[91], Perré (2007) [68] và Redman và đồng tác giả (2012) [79] đã cụ thể công thứccủa Fick I để tính hệ số khuếch tán ở trạng thái ổn định Định luật Fick I chỉ phùhợp trong trạng thái ổn định, tức là các điều kiện bên ngoài mẫu như nhiệt độ, độ

ẩm, áp suất là hằng số để không ảnh hưởng đến chênh lệch nồng độ phân tử nước.Nếu trong điều kiện không ổn định (unsteady-state) như khi sấy thì định luật Fick II

Luận văn Kinh tế quản lý

cất hoặc dung dịch muối

bão hoà tạo RH xác định

(Hình 1.7) Mẫu gỗ được

gắn trên mặt cốc và đặt vào tủ khí hậu với nhiệt độ và RH cố định Khối lượng cốcthay đổi được vẽ thành đồ thị Khi trạng thái ổn định được thiết lập, đồ thị thànhđường thẳng và hệ số khuếch tán được tính toán

Phương pháp không ổn định bao gồm đặt mẫu mỏng trong tủ khí hậu dướinhiệt độ và RH cố định và cân hiển thị khối lượng mẫu thay đổi theo thời gian nhờ

sự thay đổi độ ẩm gỗ cho tới khi thăng bằng Sự thay đổi này được vẽ thành đồ thị

để xác định hệ số khuếch tán

Hai phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, điều chú ý là cầnloại bỏ sự khuếch tán không qua mẫu (khi mẫu lắp trên cốc không kín) và không đểmẫu tiếp xúc với môi trường bên ngoài khi cân ở pháp không ổn định

Phương pháp ổn định thực hiện đơn giản và chính xác đã được nhiều nhàkhoa học trên thế giới lựa chọn Perré và Agoua (2002) [69] cùng với nhómAgroParisTech đã tạo ra hệ thống đo hệ số khuếch tán và đặt tên là PVC-CHA [82]

Ở Việt Nam, Hồ Thu Thủy (2005) [19] đã xác định hệ số khuếch tán gỗ Chòchỉ, Dầu gió theo phương pháp cốc khuếch tán ổn định Tuy nhiên, các mẫu gỗđược nút trên cốc chứa nước cất nên không tạo được kín khít giống như hệ thốngPVC-CHA Cốc mẫu được đặt trong bình cách ẩm chứa muối và để trong lò sấy đểkhống chế nhiệt độ Vì vậy, thiết bị này còn nhiều hạn chế cần khắc phục

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo hệ số khuyếch tán

(Perré, 2007) []

Luận văn Kinh tế quản lý

1.4 Đặc tính của gỗ sử dụng cho mô hình chuyển khối

1.4.1 Một số đặc điểm cấu tạo của gỗ ảnh hưởng đến quá trình sấy

Perré (1996) [66], Perré và Passard (2004) [70], Redman và đồng tác giả(2012) [79] và Salin (2010) [85] cho rằng một số lượng lớn các đặc tính của gỗ cầnđược đo để hiểu các hiện tượng sấy và cung cấp dữ liệu cho mô hình sấy Trước khitiếp cận đến việc điều chỉnh quá trình vận chuyển ẩm, cần hiểu được cấu tạo gỗ vì

nó liên quan đến chuyển ẩm bên trong cấu trúc tế bào Các thông tin sau được tổnghợp từ Butterfield và Meylan (1980) [30], Perré (2007) [68], Redman (2017) [77],Shmulsky và Jones (2019) [90] và Siau (1984) [91]

Vách tế bào gồm nhiều lớp phân biệt bởi thành

phần đại phân tử và góc (hướng) của các vi sợi (Hình

1.8) Chúng được chia thành lớp sơ cấp (P) và lớp thứ

cấp (S); lớp thứ cấp có 3 lớp S1, S2 và S3 Nằm giữa

các vách tế bào cạnh nhau là màng giữa (ML - middle

lamella) [90]

Thành phần tạo nên lớp sơ cấp và thứ cấp là các

microfibril (vi sợi hay mixencellulose) có định hướng

ngẫu nhiên Không gian giữa các mixencellulose có những vi lỗ siêu nhỏ(micropores) tạo nên tính chất vi xốp của vách tế bào Các lỗ này có đường kính từ

2 nm đến 4 nm nên được gọi là các nanopores Cấu trúc vi xốp là đường vận chuyển

ẩm trong vách tế bào khi sấy dưới FSP Lúc này các vi lỗ bị mất nước và gỗ bắt đầu

co rút [46]

Tế bào cơ bản của gỗ lá rộng bao gồm ba loại là sợi gỗ, mạch gỗ và mô mềm(mô mềm xếp dọc thân cây và tia gỗ) (Hình 1.9)

Sợi gỗ: Đây là thành phần chính trong cấu trúc gỗ lá rộng Số lượng, đường

kính và chiều dày vách tế bào ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gỗ Sợi gỗ chiếmkhoảng 50 % thể tích gỗ, xếp theo dọc thớ và ruột tế bào được nối với nhau bằngcác lỗ thông ngang nhưng bị bịt hoặc đóng kín bởi các chất chiết xuất [77]

Hình 1.8 Hình ảnh mô phỏng vách tế bào gỗ

(Hill, 2006) []

Luận văn Kinh tế quản lý

Hình 1.3 Hình ảnh mô phỏng ba chiều của mẫu gỗ Phong (Birch - Betula spp.)

2a,…,2f, j, k - tia gỗ; c, d - sợi gỗ; e - mô mềm dọc; g,h - mạch gỗ

(Shmulsky và Jones, 2019) [90]

Mạch gỗ: Gỗ lá rộng cũng được gọi là porous wood (gỗ có mạch) bởi mạch

gỗ được nhìn thấy bằng mắt thường và chiếm từ 20 % đến 30 % thể tích gỗ Mạch

gỗ có vai trò chính trong vận chuyển nước khi cây còn sống [77]

Mô mềm: Mô mềm có vách mỏng với nhiều lỗ thông ngang đơn và tồn tại ở

dạng mô mềm dọc (chiếm từ 2 % đến 15 %) xếp thành từng dây phân tán hoặc dảigianh giới vòng năm và tia gỗ xếp thành từng hàng theo hướng xuyên tâm Chúngtạo nên tính dị hướng giữa chiều xuyên tâm - tiếp tuyến về tính chất vật lý và cơ học[77]

1.4.2 Một số nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng

Đặc điểm cấu tạo gỗ Keo tai tượng được Richter và Dallwitz (2000) [81] côngbố:

- Dác lõi phân biệt, lõi có màu từ vàng nhạt tới nâu Khối lượng riêng từ 0,45g/cm3 đến 0,78 g/cm3

- Mạch phân tán, tụ hợp thành dây theo hướng xuyên tâm; đường kính hướngtiếp tuyến từ 120 μm đến 160 μm; số lượng từ 4 lỗ/mm2 đến 9 lỗ/mm2; lỗ xuyên

Luận văn Kinh tế quản lý

mạch đơn; lỗ thông ngang có đường kính từ 6 μm đến 9 μm, xếp so le, có vành;vách tế bào không dày lên theo đường xoắn ốc; không có thể bít; có thể có chất tíchtụ.

- Sợi gỗ có chiều dày vách tế bào trung bình; chiều dài từ 900 μm đến 1300μm; lỗ thông ngang bị hạn chế theo hướng xuyên tâm, có thể là lỗ thông ngang đơnhoặc có vành; không phân khoang

- Mô mềm dọc có thể phân tán hoặc vây quanh mạch hình tròn hoặc hìnhcánh (hình thoi), nối với nhau thành dây dọc với từ 2 tế bào đến 4 tế bào

- Số lượng tia gỗ trên 1 mm theo hướng tiếp tuyến là từ 4 tia đến 8 tia; có từ

1 tế bào mô mềm đến 3 tế bào mô mềm theo chiều rộng; chiều cao tới 500 μm

- Không có cấu tạo lớp; không có dầu nhựa; không có ống dẫn nhựa ngang

- Có tinh thể hình lăng trụ nằm trong tế bào mô mềm dọc; không có silica.Jusoh và đồng tác giả (2014) [49] đã so sánh giữa 2 thế hệ của gỗ Keo taitượng ở vườn giống Queensland, Úc Kết quả thể hiện ở Bảng 1.1

Bảng 1.1 Đặc tính gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland

Chiều dày vách tế bào sợi gỗ (μm) 2,03 1,88

Đường kính ruột tế bào sợi gỗ (μm) 13,35 16,56

Gỗ Keo tai tượng ở Việt Nam đã có một số tác giả trong nước và nước ngoàinghiên cứu về đặc điểm cấu tạo Savero và đồng tác giả (2022) [88] khi nghiên cứu

Luận văn Kinh tế quản lý

Keo tai tượng 8 tuổi ở Thái Nguyên và Bình Phước cho kết quả: dác lõi phân biệt,lõi có màu nâu từ nhạt đến xám, dác có màu trắng từ nhạt đến vàng; mạch gỗ phântán, mạch đơn và kép tụ hợp theo hướng xuyên tâm, không có thể bít; tế bào sợi gỗkhông phân khoang, chiều dày vách 1,72 µm; tế bào mô mềm vây quanh mạch hìnhtròn và hình thoi, có chứa tinh thể hình lăng trụ; tia gỗ có 1 hoặc 2 dãy tế bào mômềm; lỗ thông ngang giữa các mạch gỗ xếp so le có hình đa giác và hầu hết không

có nút

Phạm Văn Chương (1997) [5] đã nghiên cứu một số đặc điểm cấu tạo của gỗKeo tai tượng Kết quả cho thấy tỷ lệ gỗ lõi chiếm 77,25 %, gỗ dác 22,75 %; vòngnăm rộng nhưng không rõ, gỗ sớm và gỗ muộn không phân biệt; mạch phân tán tụhợp đơn, kép; tia kích thước trung bình, số lượng nhiều

Đỗ Văn Bản và đồng tác giả (2019) [2] đã mô tả một số đặc điểm gỗ Keo taitượng 10 tuổi ở Thanh Hóa giống như kết quả công bố của Savero và đồng tác giả(2022) [88], ngoài ra còn một số đặc điểm quan trọng khác như khối lượng riêng ở

độ ẩm 12 % là 0,589 g/cm3; mạch có chất chứa màu trắng hoặc nâu hồng; khó phânbiệt tế bào mô mềm dọc với sợi gỗ vì sợi gỗ có vách mỏng; không có cấu trúc tầng

Như vậy, các đặc điểm cấu tạo và một số đặc tính vật lý của gỗ Keo tai tượng

đã được công bố Để phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo về sự ảnh hưởng củamức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy, các đặc điểm của gỗ Keo tai tượng cóđịa điểm trồng và tuổi cụ thể vẫn cần được làm rõ Ngoài ra, hệ số thấm, hệ sốkhuếch tán, khối lượng riêng, diện tích lỗ rỗng và FSP là cơ sở để hiểu rõ hơn vàxây dựng mô hình mô tả quá trình sấy cũng cần được xác định

1.4.3 Phương pháp xác định một số đặc tính của gỗ

1.4.3.1 Độ ẩm và khối lượng riêng cơ bản

Việc xác định độ ẩm có nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phươngpháp cân sấy được dùng phổ biến, cho kết quả chính xác và đã được tiêu chuẩn hoá

Ở Việt Nam, TCVN 13701-1:2023 (ISO 13061-1:2014) [17] quy định phương pháp

đo độ ẩm phù hợp cho mẫu nhỏ trong các phép thử cơ lý Tiêu chuẩn quốc tế ISO

Luận văn Kinh tế quản lý

4470:1981 [48] quy định hai phương pháp xác định độ ẩm cho gỗ xẻ Một làphương pháp điện trở, đo độ ẩm gỗ xẻ từ 7 % đến 28 % Hai là phương pháp cân -sấy, đo độ ẩm mẫu nhỏ được cắt ra từ các tấm gỗ xẻ cho kết quả chính xác và được

sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu về sấy gỗ

Khối lượng riêng của gỗ là tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích của gỗ TheoTCVN 13707 - 2:2023 (ISO 13061-2:2014) [18], có ba loại khối lượng riêng của gỗ

là khối lượng riêng ở độ ẩm thử nghiệm; khối lượng riêng ở điều kiện khô tuyệt đối;

và khối lượng riêng quy ước (hay khối lượng riêng cơ bản - basic density) là tỷ lệgiữa khối lượng khô kiệt và thể tích gỗ ở độ ẩm ≥ FSP Thông thường, nhắc đếnkhối lượng riêng của gỗ thì nó được hiểu là khối lượng riêng cơ bản

1.4.3.2 Độ rỗng

Độ rỗng của gỗ trong các nghiên cứu dưới đây và sau này của luận án đượcgiới hạn để hiểu là tỷ lệ diện tích ruột tế bào gỗ so với diện tích mặt cắt ngang(xuyên tâm/tiếp tuyến) xác định Phần mềm phân tích ảnh SEM được sử dụng để

xác định [77] Perré (2005) [67] phát triển phần mềm Meshpore phân tích ảnh SEM

để tính độ rỗng Harris và đồng tác giả (2008) [45] sử dụng Image-Pro Plus V6 để

đo diện diện tích khoảng rỗng Mekhtiev và Torgovnikov (2004) [55], Phonetip vàđồng tác giả (2016) [74] sử dụng Image J để đo diện tích vết nứt ngầm của gỗ sấy

1.4.3.3 Độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ

Để đánh giá đúng hiện tượng cơ bản của sấy là sự co rút, cần hiểu mối liênquan tới quá trình gỗ thoát ẩm Trong quá trình sấy, nước tự do trong ruột tế bào bịloại bỏ trước nước liên kết trong vách tế bào Điểm bão hòa thớ gỗ (FSP) là độ ẩm

gỗ tại thời điểm tế bào không còn nước tự do nhưng nước liên kết vẫn còn nguyênvẹn Sự co rút bắt đầu khi MC dưới FSP trong tất cả các loại gỗ do vách tế bào bị colại khi mất nước liên kết Gỗ co rút có khác nhau theo vị trí tính dị hướng Đây lànguyên nhân dẫn đến các khuyết tật gỗ sấy như cong vênh, biến dạng, nứt vỡ,…[77]

Luận văn Kinh tế quản lý