tính toán thiết kế hệ thống sấy gỗ thông năng suất 50m3 ngày tại nhà máy sản xuất gỗ ở huyện cam lộ

Trong sấy gỗ cần phân biệt hai khái niệm bay hơi và bốc hơi: Khi sấy sự sinh hơi 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 tr

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT CHUYÊN NGÀNH: CƠ NHIỆT ĐIỆN LẠNH

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT GỖ

Ở HUYỆN CAM LỘ

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Thành Sơn Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hữu

Mã sinh viên: 1811504310115 Lớp: 18N1

Đà Nẵng, 6/2022

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới các sản phẩm được chế biến từ gỗ đóng một vai trò quan trọng không chỉ về mặt thẩm mỹ mà còn về lợi ích kinh tế Hầu hết gỗ được khai thác từ rừng, trong đó có một phần không nhỏ là gỗ khai thác bất hợp pháp, do đó làm cho tài nguyên rừng ngày càng cạn kiệt Để nâng cao ý thức về việc khai thác gỗ, chúng ta cần tăng cường trồng rừng thay thế và nâng cao khả năng chế biến gỗ nhằm sử dụng một cách tối đa lượng gỗ khai thác

Ở Việt Nam hiện nay đã có nhiều doanh nghiệp chế biến gỗ nhưng tập trung chủ yếu ở TP Hồ Chí Minh, Bình Dương và Bình Định Các doanh nghiệp sản xuất chế biến gỗ góp phần quan trọng đối với sự phát triển chung của nghành sản xuất chế biến gỗ xuất khẩu của Việt Nam và đóng góp một phần không nhỏ vào ngân sách của địa phương

Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp sản xuất chế biến gỗ vẫn chưa có nhận thức đúng đắn về vai trò quan trọng của việc sấy gỗ Một số doanh nghiệp có quan tâm đến việc sấy gỗ nhưng chủ yếu là làm theo kinh nghiệm, không theo một quy trình bài bản, đúng kỷ thuật Trong đó, hạn chế lớn nhất của các doanh nghiệp là khả năng nhận biết về tính chất của gỗ, để từ đó có chế độ sấy phù hợp tránh xảy ra các khuyết tật cho gỗ

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà

Nẵng em được thầy Th.S Nguyễn Thành Sơn công thực hiện đề tài “Tính toán thiết kế

hệ thống sấy gỗ thông năng suất 50m3/Ngày tại Nhà Máy sản xuất gỗ ở huyện Cam Lộ ”

Trong quá trình hoàn thành đề tài do còn thiếu kinh nghiệm và tài liệu tham khảo nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Th.S Nguyễn Thành Sơn , em đã hoàn thành đề tài này

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

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án… là hoàn toàn trung thực và không xuất hiện bất kỳ sự sao chép hay sử dụng để bảo vệ cho một học vị nào Tất cả những sự giúp đỡ đối với việc xây dựng về cơ sở lý luận cho bài luận đều đã được trích dẫn một cách đầy đủ nhất và đồng thời đã ghi rõ ràng về nguồn gốc và được phép công bố

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Hữu

1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ 2

1.1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ 2

2.2.2 Giai đoạn tốc độ sấy không đổi 11

2.2.3 Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần 12

2.2.4 Quan hệ giữa môi trường sấy và vật liệu sấy 12

2.3 Chế độ và quy trình sấy gỗ 13

2.3.1 Cơ sở thành lập chế độ sấy gỗ 13

2.3.2 Cơ sở đánh giá chế độ sấy 14

2.3.3 Đặc điểm của các loại chế độ sấy 14

2.3.4 Các loại chế độ sấy 15

2.3.5 Kiểm tra theo dõi trạng thái của một số nguyên liệu sấy 15

2.3.6 Xử lý gỗ trong quá trình sấy 15

2.3.7 Quy trình sấy 17

2.4 Bảo quản gỗ sấy 17

2.4.1 Sơ lược về một số sinh vật phá hoại gỗ 17

2.4.2 Các loại thuốc bảo quản gỗ sấy 18

2.4.3 Các phương pháp bảo quản gỗ sấy 18

2.4.4 Bảo quản gỗ phòng chống cháy 19

3.2.2 Phân loại lò sấy 23

3.2.3 Các kiểu lò sấy 24

3.3 Kỹ thuật xuất gỗ sấy 26

3.4 Kích thức lò sấy và thời gian sấy 28

3.4.1 Kích thước hầm sấy 28

3.4.2 Tính thời gian sấy 29

3.4.3 Năng suất hầm sấy 32

3.4.4 Tính diện tích kho bai và quy hoạch phân xưởng 34

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN NHIỆT 38

2.1 Chọn nguyên liệu và chế độ sấy 38

2.1.1 Chọn nguyên liệu tính toán 38

2.1.2 Chọn chế độ sấy 38

2.2 Xác định lượng nước bay hơi từ gỗ 39

2.2.1 Khối lượng riêng quy ước 39

2.2.2 Lượng ẩm bay hơi từ 1 m3 gỗ 39

2.2.3 Lượng ẩm bay hơi trong một mẻ sấy của hầm sấy 40

2.2.4 Lượng ẩm bay hơi bình quân mỗi giờ của hầm sấy 40

2.3 Thông số của tác nhân sấy 40

2.3.1 Tác nhân sấy 40

2.3.2 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết và xác định lượng không khí tuần hoàn 412.3.3 Lượng không khí cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm 46

2.3.4 Lượng không khí tuần hoàn mỗi giờ trong hầm 46

2.3.5 Lượng không khí tuần hoàn mỗi giờ theo thể tích 46

2.3.6 Tiết diện không khí đi qua đống gỗ 46

2.3.7 Tốc độ tác nhân sấy đi trong đống gỗ 46

2.4 Nhiệt lượng tiêu thụ và quá trình sấy thực tế 47

2.4.1 Nhiệt lượng hữu ích dùng để làm bay hơi 1kg ẩm 47

2.4.2 Nhiệt lượng dùng để nung nóng gỗ trước khi sấy 47

2.4.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh 49

2.4.4 Đồ thị biểu diễn quá trình sấy thực tế 61

2.5 MÔI CHẤT TRUYỀN NHIỆT 67

2.5.1 Khái quát về môi chất truyền nhiệt 67

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG LÒ SẤY 69

3.1 Khí động đối với quá trình sấy gỗ 69

3.1.1 Nội dung và ý nghĩa của khí động học đối với kỹ thuật sấy gỗ 69

3.1.2 Những hiện tượng chung về khí động học trong sấy gỗ 70

3.1.3 Chảy rối và chảy tầng 70

3.1.4 Trở lực khí động của kênh dẫn 71

3.1.5 Biện pháp giảm tổn thất áp suất 71

3.1.6 Sự phân bố không khí theo chiều cao đống gỗ 71

3.1.7 Ảnh hưởng tuần hoàn không khí trong buồng sấy đến sự khô đều của vật 73B 73

3.2 Tính trở lực hầm sấy 74

3.2.1 Tính trở lực qua calorifer 75

3.2.2 Trở lực đột thu, mở của calorifer 76

3.2.3 Trở lực ngoặc dòng tại vị trí 3 - 7 có tiết diện thay đổi 77

3.2.9 Trở lực tính toán của quạt 80

3.3 Chọn quạt và xác định công suất quạt 80

3.3.1 Năng suất của quạt 80

3.3.2 Cột áp tính chọn quạt 80

3.3.3 Công suất trên trục quạt 81

3.3.4 Công suất động cơ kéo quạt 81

3.3.5 Tổng công suất điện dùng cho hầm sấy 81

3.4 Tính toán ống dẫn khí và thoát khí 82

4.3.1 Cấu tạo ống trao đổi nhiệt 86

4.3.2 Tính toán nhiệt thiết bị 87

4.3.3 Tính toán sức bền cho calorifer 93

4.4 Đường ống dẫn hơi và đường ống dẫn nước ngưng 94

4.4.1 Đường kính ống dẩn hơi chính của phân xưởng 94

4.4.2 Đường kính ống dẫn hơi vào hầm sấy 94

4.4.3 Đường kính ống dẫn hơi vào một secxi 95

4.4.4 Đường kính ống dẩn nước ngưng chính của phân xưởng 95

4.4.5 Đường kính ống dẫn nước ngưng của hầm sấy 95

4.4.6 Đường kính ống dẫn nước ngưng từ một secxi 96

6.1.5 Điều tiết quá trình sấy 102

6.1.6 Giai đoạn xử lý cuối cùng và làm nguội 103

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 1.1 Độ ẩm cân bằng của gỗ thông BẢNG 1.2 Độ ẩm của một số sản phẩm BẢNG 1.3 Các thông số đã tính toán BẢNG 2.1 Nhiệt độ sấy của từng độ ẩm tương ứng BẢNG 2.2 Thông số tính toán không khí tại cái điểm BẢNG 2.3 Thông số kết cấu nền hầm

BẢNG 2.4 Thông số kết cấu tường bao BẢNG 2.5 Tương tự tính cho các giá trị khác của tw1BẢNG 2.6 Thông số kết cấu trần hầm

BẢNG 2.9 Bảng định dạng các tổn thất qua vỏ BẢNG 2.10 Tổng kết thông số tính toán

HÌNH 1.1 Thể hiện độ ẩm cân bằng của gỗ HÌNH 1.2 Mô hình xếp gỗ để sấy

HÌNH 1.3 Đường đi tác nhân sấy trong đống gỗ HÌNH 1.4 Trắc đồ tọa độ của các dòng chảy HÌNH 2.1 Cách xác định trạng thái ẩm HÌNH 2.2 Đồ thì thể hiện quá trình sấy lý thuyết HÌNH 2.3 Cấu trúc nền hầm sấy

HÌNH 2.4 Kết cấu tường bao hầm sấy HÌNH 2.5 Sơ đồ truyền nhiệt qua tường hầm HÌNH 2.6 kết cấu trần hầm sấy

HÌNH 2.7 Đồ thị biểu diễn quá trình sấy thực

HÌNH 3.1 sự phân bố của dòng không khí dọc theo chiều cao đống gỗ HÌNH 3.2 Chuyển động cảu dòng không khí nóng giữa các khe hpj của đống gỗ HÌNH 3.3 Đồ thị biểu diễn đường công sấy gỗ

HÌNH 3.4 Sơ đồ chuyển đông jcaur không khí trong lò sấy HÌNH 3.5 Trở lực qua calorife

HÌNH 3.6 Sơ đồ lắp đặt cảu động cơ quạt

HÌNH 4.1 Kết cấu hầm sấy

MỞ ĐẦU

Rừng là tài nguyên cần được quản lý chặt chẽ, khai thác một cách hợp lý Vì rừng 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 rừng nói 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 và phong 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 ngày càng cao và đòi hỏi chất lượng tốt Để gỗ có chất lượng tốt thì kỹ thuật sấy gỗ đóng một 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

Mục tiêu của đề tài là Lựa chọn hệ thống lò hơi cung cấp cho hệ thống sấy gỗ, Tính toán năng suất sản phẩm để lựa chọn công suất lò hơi phù hợp và Đưa ra các giải pháp và bố trí hệ thống sao cho phù hợp với thực tế , Nắm vững được quá trình hoạt động hệ thống Quan trọng nhất vẫn là tính kinh tế làm sao cho sản phẩm được tốt nhất

Đối tượng được nghiên cứu là gỗ thông tại Huyện Cam lộ , Quảng Trị, và sử dụng hơi nóng của lò hơi vào trong quá trình sấy

Phương pháp nghiên cứu là tính toán thiết kế một hệ thống sấy gỗ bao gồm thiết lập bản thuyết minh và xây dựng bản vẽ phụ hợp

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

A 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 đất nhường chỗ cho chồi non phát triển Nhờ đó mà hoạt động sống của cây duy trì trong hàng thế

kỷ

Ẩm của gỗ phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ bị thấm nước hoàn toàn và không khí được loại bỏ hết ra khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát nữa

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, làm

giảm 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 chất lượng

thành phẩm

Qua nhiều nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy độ bền cơ học của gỗ tăng lên

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 rút cong vênh có khả năng chống được nấm mốc, tránh được sự mất màu cũng như chịu đựng được sự phá hoại của côn trùng, gỗ càng khô thì độ dẫn điện dẫn nhiệt càng thấp, nhiệt trị tăng lên Khi gỗ khô dễ thấm tẩm các chất cần thiết nhằm chống mối mọt, 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 gỗ trong 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 biến dạng 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 lạng nhằm tạo cho vật liệu những tính chất hoàn hảo phù hợp với những yêu cầu công nghệ của ngành đó Tóm lại, mục đích chung của sấy gỗ là biến gỗ từ nguyên liệu tự nhiên thành vật liệu công nghiệp đồng thời với việc gia tăng tính chất vật lý kỹ thuật, tính chất công nghệ của gỗ và gỗ sau khi sấy có chất lượng cao khi chế tạo các sản phẩm có chất lượng tốt hơn là gỗ chưa sấy Vì vậy để đảm bảo nhu cầu xuất khẩu thành phẩm của đồ gỗ thì sấy là một khâu công nghệ quan trọng không thể thiếu được trong 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 áp suất cao, vít tải ép, máy ly tâm Các phương pháp trên sử dụng rộng rãi để ép nước trong 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 Ví dụ: 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 vào hai đầu mẩu gỗ hai điện cực của một nguồn điện một chiều Ẩm sẽ dịch chuyển từ cực âm sang cực dương rồi thoát ra ngoài

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

Quá trình sấy gỗ trong công nghiệp được tiến hành ở áp suất khí quyển, trong công nghiệp thường không dùng phương pháp sấy chân không và sấy áp suất cao bởi 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 sinh hơi 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 có nhiệt 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 tùy theo kích thước gỗ, thời gian sấy có thể kéo dài từ một đến ba năm, ta có thể tăng cường 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 không khí 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 là cường độ sấy cao, cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đạt được bất kỳ độ ẩm cuối cùng nào của gỗ, ít bị khuyết tật và cho phép tiến hành sấy quanh năm, không phụ 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 bằng không khí nóng nhưng nếu khói đốt không được phân loại ra kỹ thì nó làm ảnh hưởng 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 tác nhân sấy lớn hơn 100 0C, quá trình sấy nhanh hơn tuy nhiên chất lượng và độ bền của 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

e Sấy gỗ tiếp xúc

Dùng trong sản xuất gỗ tấm và đồ gỗ, đặc điểm của phương pháp sấy này là cường độ quá trình sấy cao

f Sấy bức xạ

Lợi dụng tích chất nhiệt của ánh sáng, bản thân ánh sáng đặc biệt là ánh sáng dài gây ra tác dụng nhiệt Nếu vật bị chiếu sáng thì nó sẽ hấp thụ nhiều hay ít tùy theo tính chất của từng loại vật thể

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 được xếp trên giá đỡ bằng sắt được nung nóng trong trường điện từ truyền nhiệt cho gỗ sấy, nung nóng gỗ làm cho nước bốc hơi Phương pháp này có giá thành thiết bị cao nên ít sử dụng

Nếu cường độ dòng điện lớn và dung tích gỗ nhỏ thời gian sấy trong điện từ trường 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, dọc theo 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 nhanh chóng

Qua các phương pháp sấy đã trình bày ở trên và dựa vào ưu điểm của phương pháp 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 cấu trúc 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, mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt xuyên tâm

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

Thông thường đa số các loại gỗ phần ở giữa cây gọi là lõi có màu đậm hơn, chắc hơn, 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 trở thành đặc hơn, lõi cây đặc và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏ cây 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 này thường 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 tạo hoá học của màng tế bào phức tạp, thành phần của nó gồm: 50 % cellulose, 25 % hemicellulose và còn lại là ligmin không định hình Phần tử cơ bản của màng tế bào là colocdimixen cấu tạo từ chuỗi phân tử cenllulose có hướng chủ yếu dọc theo thân 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 và cấu trúc trên được gọi là chuỗi mixen, tuy nhiên nước không thể thấm vào những phần tử mixen Khi giảm nước giữa các phần tử mixencellulose thì màng tế bào co lại, 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

Gỗ là một loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí Khi hút hơi nước 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 tương đối 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 điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không đổi sau một thời gian dài gỗ sẽ hút hoặc thoát ẩm cho đến khi độ ẩm của gỗ không đổi

Thực nghiệm xác nhận rằng: Ở trong không khí bão hoà  = 100 %, độ ẩm của các loại gỗ xấp xỉ bằng 30 % Dựa vào kết luận trên, ta tiến hành thí nghiệm sau: Để trong không khí có nhiệt độ và độ ẩm không đổi (   kk   ) hai mẩu gỗ cùng 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 ẩm của gỗ

Tuy cùng một điều kiện môi trường không khí như nhau nhưng độ ẩm cân bằng của các loại gỗ khác nhau không bao giờ bằng nhau Vì thế quá trình khô đi của mẫu gỗ không phải là quá trình ngược lại của quá trình hút ẩm của mẫu gỗ ấy, khi đạt 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 biến đổi theo đường biểu diễn quá trình khô

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

Hai quá trình trên được biểu diễn trên ( hình 2.1) Hai quá trình đó khi kết thúc chênh lệch nhau một giá trị  W  13 % Độ ẩm trong giới hạn: W2 < Wcb < W1

(Wcb: gọi là độ ẩm cân bằng)

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

Nước tự do: Là nước ở trong ruột và khe hở giữa các tế bào, thành phần này ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gỗ, đến sự cháy và khả năng thấm tẩm các dịch thể vào gỗ

Nước thấm: Là nước nằm giữa các mixencellulose trong vách tế bào, đó là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tính chất của gỗ

e Độ ẩm bão hoà thớ gỗ

Gỗ ẩm ướt để ngoài không khí, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoài Khi nước tự do thoát hết, nước thấm còn bão hoà trong gỗ (Vách tế bào), điểm đó gọi là điểm bão hoà thớ gỗ và độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm bão hoà thớ gỗ, kí hiệu: W Ngược lại khi gỗ khó hút nước, khi nước thấm trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất hiện thì điểm đó gọi là điểm bảo hoà thớ gỗ

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

Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ, khi nhiệt 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 tính chất 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 gỗ giảm, hệ số dẫn nhiệt tăng

bhtg

bhtg

0 30 W

Quá trình nhận ẩm

Quá trình hút ẩm W, %

τ, h

W

Hình 1.1 Thể hiện độ ẩm cân bằng của gỗ

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

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

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

Chò chỉ: W = 33% Lim xanh: W = 20% Mít mật: W = 21%

f Độ ẩm của một số loại gỗ

Độ ẩm của gỗ không đồng nhất ngay cả trong cùng một loại cây Độ ẩm thay đổi tùy thuộc vào giống cây, điều kiện sinh trưởng, đất đai và các nhân tố khác, độ ẩm của gỗ cũng thay đổi theo chiều cao và bán kính của cây Vì những lý do đó, giá trị 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 ngày trong không khí, W gỗ > 42%

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

+ Gỗ khô hoàn toàn: Gỗ đã được thông qua các hệ thống sấy sơ bộ và dể lâu 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

bhtg

bhtg

bhtgbhtgbhtg

Độ ẩm của gỗ khô kỹ thuật không phải bao giờ cũng bằng gỗ sử dụng, trong quá trình chế biến độ ẩm của gỗ sẽ tăng lên khi nào gọt lớp gỗ khô ở ngoài hoặc khi dán Bởi vậy người ta hạ độ khô của gỗ kỹ thuật thấp hơn từ 13%, nghĩa là sấy gỗ khô 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 tượng thoát hơi nước gỗ sẽ co rút lại Về mặt giá trị độ co rút do khô đi lớn hơn nhiều so với 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 lượng riêng 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 bão hoà 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 = Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ cao, lớp không khí cách nhiệt tốt trong các khoảng trống của vật liệu bị thay thế bởi lớp hơi nước dẫn nhiệt tốt Mặt khác, ở nhiệt 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 : Khối lượng riêng của gỗ khô, kg/ m3

bhtg

bhtg H2O

0

: 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[𝑊 (1 + 𝑡

100)]0,2, kcal/kg.K (2.3) Với: W - Độ ẩm của gỗ ; t - nhiệt độ xác định

+ Gỗ khô: C = 0,28[𝑊 (1 + 𝑡

100)]0,2+ 0,09, kcal/kg.K (2.4)Trên cơ sở thực nghiệm: Durlop (Mỹ) đưa ra công thức tính C như sau:

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 = 1

100∫0100(0,0266 + 0,0016 𝑡)𝑑𝑡 = 0,324, kcal/kg.K Theo Durlop, khi khối lượng gỗ thay đổi từ (0,231,1) kg/cm3 thì C không phụ thuộc vào  Sự phụ thuộc của C vào W gỗ được xác định:

Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm đi chút ít do bay hơi ẩm , còn nhiệt độ của vật thì tang dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Tuy nhiên sự tang nhiệt độ trong quá trình này xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật Đối với những vật khó sấy và có kích thước lớn thì quá trình xảy ra lâu hơn

2.2.2 Giai đoạn tốc độ sấy không đổi

Kết thúc giai đoạn đầu, lúc này nhiệt độ của vật bằng nhiệt độ kế ướt tiếp túc cung cấp nhiệt , ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ vật gữi nguyên không đổi nên lúc này

tb

nhiệt lương cung cấp nhằm để làm hóa hơi nước trong lòng vật Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi

Do nhiệt độ không khí nóng không đổi nên nhiệt độ vật cũng không đổi Vì vậy chênh lệnh nhiệt giữa vật và môi trường cũng không đổi Ẩm thoát ra ngoài trong giai đoạn này là ẩm tự do, khi độ ẩm của vật đạt đến trị số giới hạn (độ ẩm cần bằng) thì giải đoạn sấy tốc độ không đổi kết thúc

2.2.3 Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần

KẾT THÚC GIAI ĐOẠN SẤY TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI ẨM TỰ DO ĐÃ BAY HƠI HẾT, CÒN LẠI REONG VẬT ẨM LIÊN KẾT NĂN LƯỢNG ĐỂ BAY HƠI ẨM LIÊN KẾT LỚN HƠN SO VỚI ẨM TỰ ĐO VÀ CÀNG TANG LÊN KHI ĐỘ ẨM CỦA VẬT CÀNG NHỎ DO ĐÓ, TỐC ĐỘ BAY HƠI TRONG GIAI ĐOẠN NÀY NHỎ HƠN GIAI ĐOẠN VÀ CÀNG GIẢM ĐI THEO THỜI GIAN SẤY

Qúa trình sấy cứ tiếp diễn, độ ẩm cảu vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buống sấy thì qáu trình thoát ẩm cảu vật dừng lại

Độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào độ ảm tương đối và nhiệt độ khong khí ẩm nên tùy theo độ ẩm tương đối và nhiệt độ trong buồng sấy mà độ ẩm cuối cùng của sản phẩm có thể đạt đến sẽ khác nhau

2.2.4 Quan hệ giữa môi trường sấy và vật liệu sấy

Nếu chúng ta để một vật ẩm trong môi trường không khí ẩm thì sẽ có sự trao đổi nhiệt và ẩm giữa vật liệu và môi trường không khí Qúa trình trao đổi nhiệt phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và vật liệu, còn quá trình trao đổi ẩm (chất) phụ thuộc vào độ chênh lệch phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm

Trong trường hợp phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật ẩm lớn hơn phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí ẩm thì sẽ có hiện tượng bay hơi nước từ vật vào môi trường, chúng ta gọi đây là quá trình tách ẩm ra khỏi vật (thải ẩm) Ngược lại phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm nhỏ hơn phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm thì vật ẩm sẽ hấp thụ ẩm (nhận ẩm)

Khi hai đại lượng này có giá trị bằng nhau thì vật ẩm và môi trường không khí ẩm đạt độ ẩm cân bằng Lúc này vật không hút ẩm và cũng không thải ẩm, đến

đây thì quá trình sấy kết thúc

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 đồng nhất nên việc rút ẩm từ trong gỗ ra sao cho gỗ có được trạng thái ẩm, độ đồng điều trong toàn bộ thanh gỗ, đạt yêu cầu về độ ẩm mong muốn sử dụng, bảo đảm chất lượng sấy theo yêu cầu chất lượng của từng hạng, đồng thời rút ngắn thời gian sấy đến 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 quá trình sấy, về bản chất của một quá trình dẫn ẩm, thoát ẩm trong gỗ và yêu cầu về chất 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 không thể tránh khỏi và do đó việc sản sinh ra các hiện tượng ứng suất bên trong gỗ là điều tất yếu Để giảm bớt ứng suất bên trong của gỗ sấy, cần thiết phải hạn chế mức độ bay hơi trên bề mặt gỗ trong giai đoạn đầu sấy Khi độ ẩm lớp mặt ngoài bắt đầu hạ xuống điểm dưới bão hoà thớ gỗ tức là cần thiết phải sử dụng tác nhân sấy có độ ẩm cao

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 gian sấy 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 hơn nhiệt 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 lúc kết 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 kết thúc 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 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 trường tạo mức độ bay hơi ẩm Độ cứng quyết định các thông số của tác nhân sấy, khi so sánh 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 cùng cấp thời gian như nhau)

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 và chất 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 xếp chu đáo như: Lựa chọn phân loại gỗ, xác định độ ẩm ban đầu, xếp đống gỗ và xác định sơ bộ thời gian thì vấn đề đặt ra là quá trình sấy nên điều chỉnh theo một quy luật 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 trình sấy quyết định

2.3.3 Đặc điểm của các loại chế độ sấy

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



tttbtttb

2.3.4 Các loại chế độ sấy

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

+ Chế độ sấy gia tốc: Nhiệt độ sấy cao hơn nhiệt độ sấy định mức: 10 150C

+ 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

+ Chế độ sấy nhiệt độ thấp: Nhiệt độ sấy trong khoảng từ 50  600C Ở một số 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 loại chế độ sấy mới hiện nay, tuy nhiên còn nhiều trở ngại về kỹ thuật kiểm tra nên chưa được sử dụng rộng rãi

2.3.5 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 ẩm trung bình của nguyên liệu sấy ở thời điểm bất kỳ, biết được phân bố độ ẩm bên trong 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 quá trình 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 lý cuối cùng rồi mới đưa nguyên liệu ra khỏi hầm sấy

2.3.6 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 tương đối 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 mùa đông đòi hỏi xử lý nhiệt lượng lớn

bhtg

+ 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 giảm được ứng suất bề mặt Xử lý bằng cách làm nóng gỗ bằng không khí bão hoà là cần thiết

+ 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 Trong trường hợp này, nếu tăng độ ẩm của lớp ngoài mặt sẽ dẫn tới hiện tượng ứng suất ép trong lớp gỗ đó Mặt khác, bề mặt khô của gỗ sẽ rút ẩm từ không khí bên ngoài làm tăng 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 nguyên liệu, 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

b Xử lý giữa chừng

Nhằm giảm ứng suất bên trong gỗ, phòng ngừa hiện tượng nứt nẻ và khuyết tật bên 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% Trường hợp độ ẩm của gỗ còn cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ thì việc xử lý giữa chừng chỉ tiến 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 sấy khoảng 6100C, về độ ẩm cần phải điều chỉnh độ ẩm tác nhân sấy để trong giai đoạn xử lý gỗ không khô hơn Khi tiến hành xử lý cần theo dõi liên tục các thông số của ẩm kế đồng thời điều chỉnh các khoá hơi của thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bị phun ẩm

c Xử lý cuối cùng

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

bhtg

Nhiệt độ xử lý cao hơn nhiệt độ ở cấp chế độ sấy 5  8% Độ ẩm tương đối của không 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 tiết diện ngang của ván Sau khi kết thúc quá trình sấy không kéo ra ngay Đối với hầm sấy 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 chưa đạt 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, trong thời gian này cần phải tắt quạt và hệ thống calorife, mở hết các cửa dẫn và cửa thoát khí

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 đó nấm mốc chỉ làm biến màu gỗ nhưng không ảnh hưởng đến độ bền của gỗ còn nấm mục 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 của từng loại nấm thì chúng sẽ chết lạnh hoặc chết nóng Quy trình phát triển của nấm nhờ ánh sáng phản chiếu gián tiếp và ánh sáng trực tiếp sẽ có ảnh hưởng xấu đến quá 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

a Thuốc mối:

Thường ở dạng bột hay tinh thể khi hòa tan trong nước sẽ có các đặc tính sau: không có mùi, sau khi tẩm và qua hong phơi khô trở lại gỗ có thể lại được gia công bề mặt bình thường như khi chưa tẩm Loại này sẽ không làm cháy gỗ như lại dễ 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 khó chịu 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 dài thời gian sử dụng gỗ

+ Phương pháp quét: là phương pháp đơn giản thường gặp trong thực tế, thuốc được hòa tan và được quét trên bề mặt vật dụng bằng gỗ, để bảo quản gỗ tạm thời ở bến 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 ra phơi 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 nhưng chỉ 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 và được gọi là điểm bắt lửa của gỗ.Điểm bắt lửa phụ thuộc vào độ ẩm của gỗ, của từng loại gỗ, nếu gỗ tiếp xúc với nhiệt đô đạt đến 260 0C thì gỗ sẽ tự cháy mà không cần cấp nhiệt ở ngoài vào Như vậy ở nhiệt độ cao gỗ sẽ tự phân hủy và thoát ra nhiều dạng 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 định hóa 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 lớp bọt khí hạn chế sự tiếp xúc với oxy trong không khí để tránh cháy tiếp các lớp gỗ bên trong (Ví dụ: SiO, Na2, K2SiO3 )

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

(NH2)2HPO4, K3PO4).

C Thông số tính toán

3.1 Nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho

Độ ẩm của gỗ sau khi sấy: Wc = 12 % Độ ẩm cân bằng của gỗ thông ở nhiệt độ không khí t = 20 C và độ ẩm tương đối tra theo [TL1]:

Bảng 1.1: Độ ẩm cân 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 %, = 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

t

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 chống mối mọt kém hơn các loại gỗ khác Cấu tạo tế bào của gỗ thông đơn giản hơn các loại gỗ lá rộng, liên kết ẩm trong gỗ với tế bào gỗ yếu Vì vậy quá trình tách ẩm liên kết 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 tăng cường Gỗ thông dể bắt lửa gây cháy do đó khi chọn các kiểu lò sấy cần chú ý phòng chống cháy Đối với hệ thống sấy bằng hơi đốt ta phải thiết kế thiết bị lọc khói, 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 cao sản 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 loại 2, gỗ sấy ở nhiệt độ 80  90 0C Gỗ được dùng trong sản xuất đồ gỗ, chế 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

Loại 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 là thiết 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 cuối cùng của một số loại sản phẩm:

Bảng 1.2: Độ ẩm của một số loại sản phẩm

STT Loại sản phẩm

Độ ẩm cuối cùng của phôi hoặc ván,

%

Độ ẩm của thành phẩm,

%

1 2 3 4 5 6 7

Đồ gỗ Cửa sổ, cửa lớn Ván sàn

Dụng cụ âm nhạc Dụng cụ thể thao Chi tiết ô tô, máy nông nghiệp Chi tiết toa xe hành khách

5 6 10

5 810 812

8

7 6 12 67 1012 1215

10

Do độ ẩm tại Cam Lộ tương đối lớn % Mặt khác ta đã biết khi gỗ khô có sức hút ẩm lớn nên ta chọn độ ẩm thương phẩm là 15 % thì gỗ ra hầm phải có độ ẩm 12 %

d Các thông số khí hậu ở nơi đặt lò sấy:

Đặt tại Cam Lộ: Theo TL2 ta có: + Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất là 350C + Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất là 18,90C + Nhiệt độ lớn nhất tuyệt đối trong năm là 41,10C + Nhiệt độ bé nhất thấp tuyệt đối trong năm là 15,0 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 kỹ thuật, 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 bốc xếp 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, tiêu tốn 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 rất nhanh 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 đơn giản hoá trong việc dùng tên gọi phổ biến trong kỹ thuật sấy gỗ, người ta đi đến phân 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 nhiệt truyền 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 của nguyên liệu ướt bị phân cực và do tính chất của dòng điện xoay chiều làm cho các phần tử phân cực ấy luôn ở trạng thái xáo trộn thay đổi cực Sự chuyển đổi xáo trộn dưới tác dụng của dòng điện cao tần xoay chiều dẫn đến hiện tượng ma sát trong nội tại nguyên liệu sấy đưa đến sự chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng nguyên liệu lên và xảy ra hiện tượng thoát ẩm trong nguyên liệu sáy Thông thường với dòng điện cao tần có tần số lớn hơn 1MHz có thể dùng để sấy gỗ theo phương pháp này 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 chiếu sáng, tuỳ theo từng loại vật thể, nó sẽ hấp thụ nhiệt nhiều hay ít, qua đó sẽ được làm nóng 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 gián tiếp 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 tự nhiên và lò sấy tuần hoàn cưỡng bức

+ Dựa vào năng suất của lò sấy: dựa vào khối lượng gỗ sấy bình quân năm quy 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 suất riêng từ 6÷7m3/m3 dung tích lò năm

- Nhóm 2: lò sấy có năng suất trung bình, tuần hoàn cưỡng bức, có năng suất 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 có tính 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 bộ dung tích lò sấy

-Lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn của không khí 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 qua đống gỗ do thực hiện quá trình bay hơi nên lạnh dần đi và dưới tác dụng của tỷ trọng lớn dần lên nó sẻ lớn dần, di chuyển lại xuống phía dưới, mặt khác do không khí nóng bay lên tạo nên ở vùng gần thiết bị tăng nhiệt một chân không hút không khí ở nơi khác đến, và như thế sẻ tạo nên được một chu kỳ tuần hoàn của không khí trong lò sấy

-Lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ tuần hoàn cưỡng bức: Nguyên lý chuyển động của môi trường sấy trong kiểu lò sấy này là tuần hoàn có tốc độ và xoay chiều nhờ hoạt động của hệ thống quạt gió ( lò sấy có quạt đặt bên trong lò và lò sấy có quạt 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 chế chính 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 phế liệu 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 và được đẩy ra ở đầu khô của lò, thời gian chuyển dịch đống gỗ từ đầu ẩm đến đầu khô bằng thời gian sấy Do chế độ sấy cũng theo quy luật nhiệt độ tăng dần và độ ẩm của 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 của lò sấy thường thấp hơn đầu ướt khoảng 5570% Không khí vào lò theo chiều 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 của dòng 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 có thể 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 lò sấy 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, không khí khô tương ứng với trạng thái của từng chế độ sấy đi vào lò sấy ở đầu khô và chuyển dầ̀̀̀n sang đầu ướt sẽ đi từ đống gỗ này qua đống gỗ khác, lúc đó trạng thái của không khí sẽ thay đổi, nhiệt độ ở đầu khô cao sẽ thấp dần khi di chuyển về phía đầu ướt đồng thời độ ẩm của không

khí thì ngược lại tăng dần lên từ đầu khô đến đầu ướt Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ở đầu ướt tương ứng với giai đoạn bắt đầu 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 hổn hợp bố trí trực tiếp gần lò đốt Ở đây không khí mới được hút qua cửa dẩn khí và hơi đốt thừa từ mương dồn khí Hổn hợp của 3 thành phần ấy nhờ quạt đẩy ra khỏi buồng hổn hợp vào mương phân phối khí nằm chìm ở dưới đất Từ đây vào tất cả lò sấy của toàn bộ cụm lò, sau khi đi qua các đống gỗ, hổn hợp hơi thừa được thải ra một phần qua ống thoát khí và phần lớn dẩn trở lại buồng hổn hợp Trước buồng hổn hợp và bên trong mương dồn khí có trang bị ống thoát khí làm việc nhờ quạt ly tâm

3.3 Kỹ thuật xuất gỗ 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 kê ngang là để ngăn cong vênh gỗ xẻ trong thời gian sấy, tạo nên các khe hở cho tác nhân sấy lưu thông và tiếp xúc với bề mặt gỗ để cấp nhiệt và thải ẩm ra khỏi gỗ, tạo nên đống gỗ thuận tiện cho việc vận chuyển

Sự vênh ngang và cong dọc gỗ xẻ: Do tính không đẳng hướng và cấu tạo không đồng nhất của gỗ xẻ, một số trường hợp biến dạng của gỗ xẻ dưới tác dụng của ngoại lực do sắp xếp gỗ không đúng kỹ thuật Để ngăn ngừa biến dạng của gỗ xẻ người 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.Tuy nhiên đôi khi nó xảy ra do sắp xếp vật liệu sai, vì vậy kỹ thuật xếp đống gỗ cũng có ảnh 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 dạng, chiều dài của thanh kê phụ thuộc vào bề rộng của đống gỗ Bề rộng đống gỗ b = 3,2 m nên chiều dài thanh kê bk = 3,2 m, chiều dày của thanh kê = 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:

k



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

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

Vậy chọn: 20 x 40 = 800 mm

Hình 1.2: Mô hình xếp gỗ để sấy c Tạo hình đống gỗ:

Trước khi xếp gỗ phải điều chỉnh mặt nền dưới đống gỗ, mặt bằng xếp đống gỗ phải nằm ngang Nếu ván xẻ không đạt yêu cầu về chất lượng và độ dày sẽ dễ bị cong vênh khi sấy

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 còn phần gốc không khô Ngoài ra vật liệu chưa rọc cạnh làm giảm hệ số điền đầy của đống 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 xếp phẳng Hai bên đống gỗ phải xếp đống dài, ở giữa xếp ván ngắn hơn đồng thời tăng lượng thanh kê Nếu lượng gỗ được xếp bởi những tấm ván có chiều dài như nhau thì có hai mặt chính diện, nếu chiều dài ít khác nhau thì nên để một mặt chính diện

Cạnh bên của đống gỗ phải ngay thẳng (thường có tường chắn, tấm chắn) tốt nhất 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 có cùng chiều dày do đó ít bị nứt nẻ hơn Nhưng ván loại này nên xếp ở vùng sấy có cường 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 1.3: Đường đi tác nhân sấy trong đống gỗ

3.4 Kích thức lò sấy và thời gian sấy

3.4.1 Kích thước hầm sấy

a Kích thước lò sấy:

Ta chọn kích thước đống gỗ là: + Chiều dài: l = 4,0 m + Chiều rộng: b = 3,2 m + Chiều cao: h = 2,5 m b Qua tham khảo các loại hầm, dựa vào công suất của xưởng sấy chọn hầm sấy có kích thước sấy như sau:

+ Chiều dài hầm sấy: L = 4.2 + 0,5.2 = 8 + 0,5.2 = 9 m 0,5 m: Khoảng cách đống gỗ với tường + Chiều rộng hầm sấy: B = b + 0,5.2 = 3,2 + 1 = 4,2 m

0,5 m : Khe hở giữa đống gỗ với tường bên + Chiều cao hầm sấy: H = h+ Hk +h1+h2 + h3

= 2,5 + 0,9 + 0,1 + 0,3 + 0,4 = 4,2 m Hk = 0,9 m: khoảng cách đặt calorifer h1 = 0,1: độ dày của trần

h2 = 0,3 m: Khe hở giữa đống gỗ với trần hầm Không

khí

Gỗ Sấy

h3 = 0,4 m: Chiều cao xe goòng

3.4.2 Tính thời gian sấy

 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy:

a Ảnh hưởng của loại gỗ và chiều dày ván:

Đối với mỗi loại gỗ khác nhau thì cấu tạo và khối lượng riêng của từng loại là khác nhau nên tính chất cơ lý của chúng cũng khác nhau,ví dụ như loại gỗ có khối lượng riêng càng lớn thì chứng tỏ gỗ có cấu trúc chặt chẽ hơn, sẽ hạn chế càng nhiều quá trình di chuyển ẩm từ trong ra ngoài, tức là gỗ có khối lượng riêng càng lớn thì quá trình thoát ẩm càng chậm, càng khó sấy hơn gỗ có khối lượng riêng nhỏ Như vậy, với cùng điều kiện sấy như nhau, các loại gỗ khác nhau sẽ khô ở mức độ khác nhau

Gọi An là hệ số hiệu chỉnh loại gỗ, theo tính chất của từng loại gỗ Đối với gỗ thông: Ta chọn: An = 1 theo TL1 (3.1)

b Hệ số hiệu chỉnh theo chiều dày ván, kí hiệu As:

Ván càng dày thì sấy càng lâu khô, càng khó sấy, tức thời gian sấy càng kéo dài Thực nghiệm đã cho ta công thức tính hệ số hiệu chỉnh thời gian sấy theo bề dày của ván như sau:

As =(𝑆

50)1,5= 0,00283√𝑆3 = = 0,715 (3.2) Trong đó: S là chiều dày ván, S = 40 mm

c Ảnh hưởng của chiều rộng ván đến thời gian sấy (Ab):

Do gỗ có cấu tạo không đồng nhất nên mức độ thoát nước theo chiều hướng khác nhau thì thời gian sấy cũng khác nhau

Ván có vòng năm thẳng đứng (Ván xẻ xuyên tâm) có chiều dài hơn 2m, hơi nước sẽ khuếch tán theo chiều tiếp tuyến

Ván có vòng năm nằm ngang (Ván xẻ tiếp tuyến) có chiều dài hơn 2m, ta thấy hơi nước khuếch tán chủ yếu theo chiều xuyên tâm

Ván xẻ ngắn (l < 1m) hơi nước khuyếch tán chủ yếu theo chiều dọc thớ Trong sản xuất, phần lớn ván xẻ là ván tiếp tuyến vì vậy nếu ván mỏng thì bề mặt bay hơi chủ yếu là bề mặt tiếp tuyến còn nếu ván dày thì bề mặt bay hơi tiếp tuyến so với

toàn bộ bề mặt bay hơi sẽ bé dần, tỷ lệ giữa bề rộng và chiều dày ván quyết định tốc độ thoát hơi nước của ván

Trong tính toán hệ số hiệu chỉnh Ab theo chiều rộng, người ta tính theo tỉ lệ giữa bề rộng / chiều dày: Theo TL1 ta chọn Ab = 1,2 (3.3)

d Ảnh hưởng của chiều dài ván đến thời gian sấy (Al):

Yếu tố này chỉ xét đến đối với trường hợp sấy các chi tiết ngắn hơn 1m vì đối với gỗ việc thoát hơi ẩm theo chiều dọc thớ là rất lớn nhưng trong gỗ xẻ diện tích tiết diện ngang của ván là rất bé so với diện tích bay hơi bề mặt của ván nên ảnh hưởng của nó đến thời gian sấy coi như không đáng kể

e Ảnh hưởng của tốc độ môi trường sấy đến thời gian sấy (A ):

Tác nhân sấy có 2 nhiệm vụ: Truyền nhiệt cho gỗ và mang hơi nước trên bề mặt gỗ đi Hai quá trình ấy không được tiến hành tuỳ tiện mà phải chú ý kết hợp sao cho phù hợp với tính chất đặc điểm của từng loại gỗ

Động lực thúc đẩy quá trình bay hơi là chênh lệch áp suất, khi sấy bằng phương pháp không khí và hơi nước là chênh lệch áp suất thành phần của hơi nước trong gỗ và hỗn hợp hơi nước – không khí trong lò sấy ( môi trường sấy )

Tăng tốc độ tác nhân sấy tức là tăng tốc độ bay hơi ẩm kết hợp lượng nhiệt cung cấp, như thế có nghĩa là rút ngắn được thời gian sấy Khi độ ẩm của gỗ lớn hơn độ ẩm bão hoà thớ gỗ thì việc đẩy hơi nước phần lớn ở lúc bắt đầu sấy, trong khi gỗ chưa được làm nóng thì chỉ được phép rút đi một lượng nước bằng lượng ẩm dẫn từ gỗ ra bề mặt để các sợi nước (mao quản) khỏi bị đứt đoạn Nếu để xảy ra hiện tượng cắt đứt các đường mao quản ấy thì bề mặt gỗ sẽ khô nhanh hơn và trên lớp bề mặt gỗ bắt đầu co rút khác nhau sẽ hình thành ứng suất kéo ngang sẽ gây nứt nẻ trên bề mặt và đầu ván, các ứng suất sẽ giảm đi khi nào dốc ẩm độ hình thành trong gỗ chưa vượt quá một giá trị nhất định khi tốc độ v > 3 m/s thì tác dụng ấy rất bé Trong trường hợp đó ta có thể xếp ván khít lại với nhau mục đích tăng hệ số lợi dụng của hầm

